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INTRODUCCIÓN
El principio de Arquímedes, es un principio físico que se encarga de afirmar que
todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje vertical y hacia arriba,
la cual es igual al peso de fluido desalojado.
Lo anteriormente dicho, se puso a prueba por Arquímedes, según cuenta la
historia se remonta al siglo III A.C cuando el rey Herón, le entregó la tarea a este
físico de averiguar si la corona de la autoridad estaba hecha a base de plata o de
oro como era su deseo.
Dentro de este laboratorio estudiaremos las fuerzas que se ejercen al sumergir un
objeto en un líquido, y comprender que fuerza o empuje actúa sobre ese mismo
objeto para que suba a flote, quede parcialmente sumergido o en otro caso quede
totalmente sumergido.
MARCO TEÓRICO
Según lo que dice la historia se plantea que, Arquímedes fue llamado por él el rey
Herón de Siracusa, ciudad en la cual vivió en el siglo III A.C., para que se
encargara de resolver el siguiente problema.
El rey Herón de Siracusa, le había entregado a un platero una cierta cantidad de
oro para con ella le hiciera una corona. Cuando estuvo terminada, se decía que el
platero había sustituido una parte del oro por una cantidad equivalente de plata,
devaluando con ello la corona y engañando, pues, al rey.
El dilema de Arquímedes se resumía en que debía determinar si el joyero había
sustraído parte del oro o no, pero para esta investigación no podía romper la
corona para averiguarlo. Mientras se disponía a bañarse en una tina, en la que por
error había puesto demasiada agua, al sumergirse en ella, parte del agua se
derramó.
Entonces Arquímedes se dio cuenta de que este hecho podía ayudarle a resolver
el enigma planteado por Herón y fue tal su regocijo que, desnudo, salió corriendo
de la tina gritando "¡Eureka, eureka!" (Que significa "¡Lo encontré, lo encontré!").
En efecto, Arquímedes, con esta observación, dio origen a un método para
determinar el volumen de distintos tipos de sólidos. Este método se conoce con el
nombre de Medición de Volumen por Desplazamiento de líquidos.
Medición de Volumen por Desplazamiento, el volumen de un cuerpo es, hablando
de manera simple, la cantidad de espacio que ese cuerpo ocupa. Existen
distintas maneras de determinar el volumen de los cuerpos.
El primer método para calcular el volumen es el matemático, y se emplea en
cuerpos regulares, fácilmente medibles. Por ejemplo, una goma que puede tener 3
cm de largo, por 2 cm de ancho por un cm de alto: Se multiplica para esto el largo
por el ancho por el alto y se obtiene el volumen en cm cúbicos: 3 x 2 x 1 = 6 cm
cúbicos (6 cc)
OBJETIVOS
1. Determinar las distintas fuerzas que ejerce cada objeto.
2. Determinar el peso de cada objeto tanto en el aire como en el líquido
sumergido.
3. Emplear las formulas dadas por el profesor durante el desarrollo de la
experiencia.
4. Determinar el peso del recipiente donde se desplaza el agua.
5. Determinar el Volumen de Agua desplazado.
DESCRIPCIÓN DE LA EXPERIENCIA
Durante el laboratorio de Física del día 19 de febrero de 2013 la experiencia a
desarrollar fue “Principio de Arquímedes” en la cual se necesita un montaje que
consta de un soporte y en unos de sus brazos un dinamómetro, también se utiliza
una balanza la cual fue empleada para pesar el beaker vacío y también cuando
contenía la porción de agua desplazada.
Durante la experiencia había que tomar cada cuerpo dado en laboratorio y ponerlo
en el dinamómetro, ver cuánto pesa en el aire y cuánto pesa sumergido en el
líquido, y a partir de esto determinar el empuje y el volumen de agua desplazada.
MATERIALES
Los materiales empleados en el desarrollo de la experiencia fueron:
Balanza
Soporte
Dinamómetro
Masa de 50g, 100g y 200g
Beaker
Beaker con orificio de salida
Agua
TABLA DE RESULTADOS
Maza (g) W(en el aire) W (en el agua) Fa (New) m(g) Mw agua (g) Fw (New)
50 0.5N 0.43N 0.07 25.1 gr 9.5 gr 93.1N
100 0.98N 0.86N 0.12 27.7 gr 12.1 gr 118.58N
200 1.89N 1.66N 0.23 39.5 gr 23.9 gr 234.22N
CONCLUSIONES
Con el anterior informe se pretendió demostrar mediante experimentos en
condiciones reales en el laboratorio el empuje originado por el agua y el aire. Se
determinó que el empuje de un fluido depende de su densidad y el volumen que
puedan tener el objeto sumergido dentro de un fluido. De igual manera al cambiar
del aire al agua se pudo apreciar la variación del peso de objeto colgante, debido a
la diferencia del empuje entre los dos fluidos.
Al tomar el principio de Arquímedes como método de obtención de la densidad y el
volumen de los objetos, nos lleva a basarnos en resultados experimentales. Las
ecuaciones de equilibrio complementan esta búsqueda, y nos permiten relacionar
la fuerza de empuje que dicta al principio con los valores para hallar.
También se comprobó que es cierto que todos los cuerpos al estar sumergidos en
un fluido experimentan una fuerza de empuje hacia arriba, por el principio de Ar-
químedes analizado en el laboratorio, pues los fluidos ejercen resistencia al sólido
sumergido en ellos para equilibrar el sistema
La exactitud está en que el líquido desalojado por el sólido, corresponde a su
volumen. Pero esta presión la perdemos en la toma de valores, puesto que
siempre existirá un margen de error.
Este experimento muestra como propiedades como el peso real y aparente, la
densidad, tienen varios métodos de obtención e interpretación, no solo el
geométrico y matemático. La física es amplia y tiene respuesta a muchas de
nuestras inquietudes.
En este laboratorio pudimos afianzar satisfactoriamente los conceptos de peso,
peso aparente, fuerza de empuje, volumen desplazado, densidad de una
sustancia.
PREGUNTAS
1. La fuerza de flotación que actúa sobre un cuerpo sumergido, de que de-
pende ¿Del volumen del cuerpo sumergido, del peso del cuerpo sumergi-
do? Explique su respuesta.
La fuerza de flotación sobre un cuerpo dependerá del volumen del cuerpo
sumergido, debido a que éste va relacionado con el empuje (fuerza hacia arriba) si
es mayor, menor o igual se presentará que el cuerpo se hundirá, flotará o se
mantendrá en el medio, es decir, que no se hundirá completamente; en cada caso
respectivamente.
2. ¿A qué se llama el principio de flotabilidad? Explique su respuesta.
El principio de flotabilidad, también llamado principio de Arquímedes dice que un
cuerpo total o parcialmente sumergido en un fluido en reposo, recibe un empuje de
abajo hacia arriba igual al peso del volumen del fluido que desaloja. Esta fuerza
recibe el nombre de empuje hidrostático o de Arquímedes, y se mide en newtons.
3. ¿Qué podría decir usted acerca de aquellas personas quienes a pesar de
todos sus esfuerzos, no pueden flotar en el agua?
La capacidad de flotabilidad del ser humano depende de la cantidad de aire
guardado en los pulmones, aquellas personas que no pueden flotar se debe a que
no tienen suficiente aire en ellos, por tanto su densidad es mayor a 1 que es la
densidad del agua, causando así el hundimiento del cuerpo
4. Aplicando el concepto de empuje cual es la función de un chaleco salva-
vidas. (Ojo no responder salvar personas).
La función del chaleco salvavidas es que al estar lleno de aire, lleva a la persona a
la superficie debido a que disminuye la densidad de ésta pues el volumen
aumenta considerablemente.
5. Un trozo de hierro está pegado encima de un bloque de madera. Si éste
se coloca en un recipiente de agua con el hierro arriba, flota. Ahora se da
la vuelta al bloque de forma que el hierro quede sumergido por debajo de
la madera. ¿El bloque flotará o se hundirá? ¿El nivel de agua subirá, baja-
rá o no cambiará? Explique.
Al quedar el hierro sumergido por debajo de la madera el bloque se hundirá y el
nivel del agua subirá debido a que el hierro tiene mayor densidad que el agua.
6. Un artesano compra una jarra de oro en una joyería, cuando llega a su ta-
ller cuelga la jarra en una báscula y obtiene un peso de 3.97 Newtons, lue-
go la introduce en agua, colgada de la báscula, y obtiene un peso de 3,43
Newtons. ¿La jarra es en realidad de oro?
La jarra en realidad es de oro, lo que sucede es que al pesarla en la báscula
también pesa el aire que está dentro de ella y cuando la introduce en el agua, el
aire sale, disminuyendo así el peso de la jarra.
7. ¿Dónde flotará más un cubo de hielo en agua o alcohol? Explica tu res-
puesta.
Un cubo de hielo flotará más en agua ya que el hielo es menos denso que ésta y
por tanto flota, sin embargo el hielo tiene mayor densidad que el alcohol, por tanto
se hundirá al sumergirse en dicha sustancia.
BIBLIOGRAFÍA
• QUIROGA JORGE, 5° Curso de Enseñanza Media, Física Primera parte, Edito-
rial Bedout S.A, Medellín Colombia, 1976.
• Biblioteca interactiva EDIARCA SIGLO XXI, Física y Química, Editorial Ediarca,
Madrid España, 2002.
DILATACION LINEALLABORATORIO DE FISICA II
INTEGRANTESNOMBRE CODIGO
1 VICTOR SANDOVAL BAENA 0912209762 JIMMY SARMIENTO BONIL 0912206073 KEVIN SALAS OSPINO 0912207964 ALEXANDER AMAYA TORRES 131220045
GRUPO: DDDOCENTE :
EDUARDO MARTINEZ IGLESIAS
UNIVERSIDAD AUTONOMA DEL CARIBEFACULTAD DE INGENIERIA
DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BASICASLABORATORIO DE FISICA
BARRANQUILLA2013-01
