ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL

INSTITUTO DE CIENCIAS FÍSICAS

LABORATORIO DE FÍSICA B

HIDROSTÁTICA 2

NOMBRE: Christian Lindao Fiallos

FECHA DE ENTREGA: 17 de Junio del 2011

PARALELO 9

I TÉRMINO 2011 – 2012

1.- OBJETIVOS:

Calcular la densidad absoluta con su respectiva incertidumbre de un material.

Analizar el principio de Arquímedes y la fuerza de flotación que actúa sobre un objeto.

2.- RESUMEN:

La semana pasada realicé la práctica de Hidrostática 2 donde encontré las densidades de 2 cuerpos con diferentes dimensiones y comprobé la fuerza de flotación sobre un cuerpo sumergido en una sustancia líquida y la transmisión de presión en un fluido encerrado; primero medí y anoté el peso de los cuerpos con su respectiva incertidumbre, después medí las dimensiones de cada cuerpo para encontrar su volumen, y posteriormente apliqué la fórmula de densidad y encontré la densidad de cada cuerpo. Después observé el experimento 2, que lo realizó la profesora, y anoté los cambios que ocurrieron en un gotero, sumergido en una botella con agua, cuando se aumentaba y disminuía la presión sobre la botella de plástico y comprobé el principio de Pascal y la fuerza de flotación que actuabá sobre el gotero.

3.- INTRODUCCIÓN:

Principio de Pascal o ley de Pascal, es una ley que se resume en la frase: la presión ejercida en

cualquier parte de un fluido incompresible y en equilibrio dentro de un recipiente de paredes

indeformables, se transmite con igual intensidad en todas las direcciones y en todos los puntos del

fluido.

Principio de Arquímedes, afirma que todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje

vertical y hacia arriba igual al peso de fluido desalojado, esta fuerza se llama empuje:

Empuje = peso del fluido desplazado = M·a = f ·V·g

Densidad o densidad absoluta es la magnitud que expresa la relación entre la masa y el volumen de

un cuerpo.

4.- PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL:

a) Calcular la densidad absoluta de un cuerpo:

- Inicié el experimento encerando la balanza - Luego coloqué uno de los dos cuerpos, que se me otorgaron en la práctica, sobre un plato

de la balanza y sobre el otro plato coloqué masas conocidas y moví el indicador de la balanza hasta equilibrar completamente la balanza.

- Anoté el valor de masa que me indico la balanza, con su respectiva incertidumbre. Repetí el procedimiento de la balanza para el restantes cuerpo.

- Luego medí con el calibrador de vernier las dimensiones, con su respectiva incertidumbre, de cada cuerpo para encontrar su volumen total; para ello procuré dividir el volumen total de cada cuerpo en la suma de diferentes volúmenes debido a la irregular forma de cada cuerpo.

- Después aplique la fórmula de densidad absoluta para encontrar esta relación sobre cada uno de los dos cuerpos del experimento.

- Luego comprobé si los valores que obtuve sobre la densidad absoluta de los 2 cuerpos eran ciertos, para ello sumergí cada cuerpo sobre una bandeja llena de agua y verifiqué que si la densidad del cuerpo era menor que la del agua debía flotar en el agua, caso contrario debía hundirse en el agua.

b) Flotación de un cuerpo:

- La profesora nos llamó a observar el experimento y nos dio una pequeña referencia teórica sobre este experimento.

- Observe la posición del gotero sin presión sobre la botella con agua, y anoté todas mis observaciones.

- Observe la posición del gotero con presión sobre la botella con agua, y anoté todas mis observaciones.

5.- RESULTADOS:

1. Observaciones y Datos

a) Flotación de un cuerpo:

a1) Determine la masa de la muestra:

Utilizando la balanza obtuve los siguientes datos sobre los 2 cuerpos de experimento:

Masa

Cuerpo 1 (33.10 ± 0.05)x 10-3 Kg

Cuerpo 2 (40.40 ± 0.05)x 10-3 Kg

a2) Determine el volumen de las muestras dadas

Utilizando el calibrador de vernier obtuve los siguientes volúmenes:

Volumen

Cuerpo 1 (67.83 ± 4.20)x 10-6 m3

Cuerpo 2 (94.40 ± 5.05)x 10-6 m3

Estos son los cálculos que realicé para el volumen de los cuerpos del experimento:

Cuerpo 1

3 6 31 ( )( )( ) (4.65)(1.65)(5.00) 38.36 38.36 10V L A P cm x m

3 6 32 ( )( )( ) (4.65)(0.86)(3.23) 12.91 12.91 10V L A P cm x m

3 6 33 ( )( )( ) (2.32)(1.61)(3.23) 12.06 12.06 10V L A P cm x m

3 6 3( )( )( ) (2.28)(1.19)(3.23)4 4.38 4.38 10

2 2

L A PV cm x m

( 1) ( 1) ( 1)1 ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )

V V VV L A P AP L LP A LA P

L A P

(1.65)(5.00)(0.05) (4.65)(5.00)(0.05) (4.65)(1.65)(0.05) 1.95

( 1) ( 1) ( 1)2 ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )

V V VV L A P AP L LP A LA P

L A P

(0.86)(3.23)(0.05) (4.65)(3.23)(0.05) (4.65)(0.86)(0.05) 1.08

( 1) ( 1) ( 1)3 ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )

V V VV L A P AP L LP A LA P

L A P

(1.61)(3.23)(0.05) (2.32)(3.23)(0.05) (2.32)(1.61)(0.05) 0.82

( 1) ( 1) ( 1)4 ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )

2 2 2

V V V AP LP LAV L A P L A P

L A P

(1.19)(3.23)(0.05) (2.28)(3.23)(0.05) (2.28)(1.19)(0.05)0.35

2

1 1 2 3 3 1.95 1.08 0.82 0.35 4.2VT V V V V

Cuerpo 2

3 6 31 ( )( )( ) (1.32)(5.08)(2.66) 17.83 17.83 10V L A P cm x m

3 6 32 ( )( )( ) (1.50)(5.08)(3.98) 35.10 35.10 10V L A P cm x m

3 6 3( )( )( ) (2.52)(3.10)(3.98)3 15.54 15.54 10

2 2

L A PV cm x m

3 6 34 ( )( )( ) (2.31)(3.10)(3.98) 28.50 28.50 10V L A P cm x m

( 1) ( 1) ( 1)1 ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )

V V VV L A P AP L LP A LA P

L A P

(5.08)(2.66)(0.05) (1.32)(2.66)(0.05) (1.32)(5.08)(0.05) 1.18

( 1) ( 1) ( 1)2 ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )

V V VV L A P AP L LP A LA P

L A P

(5.08)(3.98)(0.05) (1.50)(3.98)(0.05) (1.50)(5.08)(0.05) 1.69

( 1) ( 1) ( 1)3 ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )

2 2 2

V V V AP LP LAV L A P L A P

L A P

(3.10)(3.98)(0.05) (2.52)(3.98)(0.05) (2.52)(3.10)(0.05)0.75

2

( 1) ( 1) ( 1)4 ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )

V V VV L A P AP L LP A LA P

L A P

(3.10)(3.98)(0.05) (2.31)(3.98)(0.05) (2.31)(3.10)(0.05) 1.43

1 1 2 3 3 1.18 1.69 0.75 1.43 5.05VT V V V V

a3) Determine la densidad de las muestras dadas:

Aplicando la fórmula de densidad absoluta obtuve los siguientes valores:

Densidad

Cuerpo 1 (0.48 ± 0.02)x 103 kg/m3

Cuerpo 2 (0.42 ± 0.02)x 103 kg/m3

Estos son los cálculos que realice para encontrar la densidad absoluta:

Cuerpo 1:

333.10.48 10 / 3

67.83

mx kg m

V

2 2

( ) ( ) 1 1 33.1( ) ( ) ( ) ( ) (0.05) (4.2) 0.02

67.83 67.83

mm V m V

m V V V

Cuerpo 2:

340.40.48 10 / 3

94.4

mx kg m

V

2 2

( ) ( ) 1 1 40.4( ) ( ) ( ) ( ) (0.05) (5.05) 0.02

94.4 94.4

mm V m V

m V V V

c) Buzo de Descartes:

b1) Escriba sus observaciones acerca de lo que ocurrió con el gotero

Al inicio el gotero estaba flotando, al aumentar la presión sobre la botella, se transmitió al

gotero e hizo que redujera su volumen y con ello su densidad aumentó y el gotero se hundió.

2. Análisis

a) ¿El material que usted utilizó debería flotar en el agua? Explique.

Sí, porque sus densidades fueron menores que la densidad del agua

b) Utilizando el principio de Arquímedes, ¿cómo podría determinar la densidad de un cuerpo de

forma irregular?

Llenando una lavacara al ras, luego introducir este cuerpo y medir el agua desalojada.

c) Dentro de agua pura, el huevo crudo se hunde; dentro de agua salada, el mismo huevo flota.

¿Por qué?

El huevo tiene más densidad que el agua pura y menos densidad que el agua salada.

d) ¿Flotará un cubo de hielo si se deposita sobre alcohol o gasolina? Explique.

No porque la densidad del hielo es mayor que la densidad del alcohol y la gasolina.

e) ¿Por qué el gotero (buzo de Descartes) presenta el comportamiento que observó?

Por aumento de presión y reducción de volumen; lo que aumentó la densidad.

6.- DISCUSIÓN:

Los resultados obtenidos evidentemente poseen errores, uno de los motivos, es por el mal uso

de los instrumentos de medición, al no ser precisos con cada uno de ellos los valores de masa y

las dimensiones de cada cuerpo no eran las precisas y la estimación de la densidad de los

cuerpos no era la precisa. Pero debido a que los cuerpos tenían una densidad

aproximadamente igual a la mitad de la densidad del agua, estos errores no se apreciaron al

momento de sumergir los cuerpos en la bandeja con agua; si estos cuerpos tenían una densidad

apenas mayor a la densidad del agua, los errores cometidos en la práctica habrían sido mas

notorios.

7.- CONCLUSIÓN:

Pude determinar la densidad de los 2 cuerpos empleando la relación de densidad absoluta,

también pude demostrar que estos cálculos eran ciertos al introducir cada cuerpo en una

bandeja con agua y verificar que si su densidad era menor que el agua, el cuerpo debía flotar

caso contrario el cuerpo debía hundirse en la bandeja.

También observe que el comportamiento del buzo de Desartes era preciso según el principio de

Pascal y el principio de Arquímedes ya que cuando la profesora aumento la presión el cuerpo

redujo su volumen y aumentó con ello su densidad, lo que ocasionó que le cuerpo se

sumergiera al fondo de la botella con agua. Mientras que al quitar la presión el cuerpo salía a

flote ya que su volumen aumentó y con ello redujo su densidad a una menor que la densidad

del agua.

8.- BIBLIOGRAFÍA:

http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/fluidos/estatica/arquimedes/arquimedes.htm

http://es.wikipedia.org/wiki/Densidad

http://es.wikipedia.org/wiki/Principio_de_Pascal

Guía de Laboratorio de Física B, 2011