Guia4 Principio De Arquímedes-Corregida PDF

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APELLIDOS Y NOMBRES: Ruiz Trelles Abimael Eduardo ArturoCUI:ESCUELA PROFESIONAL: Ingeniería Civil FECHA: 5/29/ HORARIO: 10 – 12: 20 FIRMA:PROFESOR (A): Fredy Manuel Mayhua Choque NOTA:FUERZA DE EMPUJE PRINCIPIO DE ARQUÍMEDESD. CUESTIONARIO PREVIOResponda las preguntas y presente al inicio de la sesi...

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APELLIDOS Y NOMBRES:

CUI:20192064

Ruiz Trelles Abimael Eduardo Arturo ESCUELA PROFESIONAL: Ingeniería Civil

FECHA: 5/29/2021

HORARIO: 10.40 – 12:20

FIRMA:

PROFESOR (A): Fredy Manuel Mayhua Choque

NOTA:

FUERZA DE EMPUJE PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES D. CUESTIONARIO PREVIO Responda las preguntas y presente al inicio de la sesión de laboratorio para su revisión. 1. ¿Por qué algunos cuerpos sólidos flotan y otros no en un líquido? Los objetos más densos que el agua se hunden y los menos densos flotan. Los objetos como monedas, rocas y canicas son más densos que el agua, así que, irremediablemente, se hundirán. Otros objetos como las manzanas, la madera y las esponjas son menos densos que el agua, así que flotarán. 2. Se sumergen en agua dos bloques de tamaño idéntico. Uno es de plomo y el otro es de aluminio. ¿Sobre cuál de ellos es mayor la fuerza de empuje? Es igual, ya que la fuerza de flotación es igual al peso del volumen de agua ocupado por el cuerpo y como en ambos casos el volumen es igual, la fuerza de flotación es la misma 3. ¿A qué se denomina peso específico? Escriba una expresión matemática que lo defina. El peso específico se representa con el símbolo gamma (γ) y se expresa como: γ (peso específico) = w (peso ordinario) / V (volumen de la sustancia), o lo que es igual: γ = w/V = m.g/V, en donde m es la masa de la sustancia y g es la aceleración de la gravedad (comúnmente considerada como 9.8 m/s2). 4. Explique el principio de Arquímedes. El principio de Arquímedes afirma que todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje vertical y hacia arriba igual al peso de fluido desalojado. 𝐸 = 𝜌𝑔𝑉𝐶𝑆 𝐸 = 𝛾𝐿 𝑉𝐶𝑆

Laboratorio de Física Básica

Fluidos y Termodinámica

E. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 1.

Ingrese al siguiente link: https://ophysics.com/fl1.html

2.

Según le indique su profesor elija: ⮚ La densidad (𝜌0) del cuerpo sumergido en el líquido. 𝜌0 = 0,5 g/cm3 ➢ La densidad del fluido 𝜌𝐹 = 4,5 g/cm3

3. 4.

Antes de tomar las medidas, se sugiere que el selector de velocidad de animación y el selector de viscosidad del fluido este a la mitad. Habiéndose cumplido con los pasos anteriores, haga click en “Reset” y luego click en “Run”. Si el bloque sumergido empieza a oscilar, espere a que se estabilice. Anote en la primera fila de la Tabla 1, Lectura 1, los valores de “volume above (Va, volumen flotante)” y “volume below (Vs, volumen sumergido)” que aparecen al lado derecho del bloque sumergido. Luego (según indicación del docente) elija una nueva “𝜌0" y anote en la segunda fila de la Tabla 1, Lectura 2, los valores de “Va” y “Vs”, para las demás lecturas repita el procedimiento eligiendo nuevos 𝜌0 con sus respectivos “Va” y “Vs” hasta completar las 5 lecturas. Escriba las unidades en sistema internacional Tabla 1: 𝑉𝑎 y 𝑉𝑠 en función de 𝜌0 Lectura

𝜌0 (kg/m³)

Va (m³)

Vs (m³)

1

500 kg/m³

0.89 Vc

0.11 Vc

2

1000 kg/m³

0.78 Vc

0.22 Vc

3

1500 kg/m³

0.67 Vc

0.33 Vc

4

2000 kg/m³

0.56 Vc

0.44 Vc

5

2500 kg/m³

0.44 Vc

0.56 Vc

F. ANÁLISIS DE DATOS. 1. De la tabla 1 determine: ➢

Peso específico del cuerpo sumergido (𝛾𝑐 = 𝜌0 𝑔)

➢

Volumen del cuerpo (VC = Va +Vs)

➢

Peso del cuerpo 𝑊 = 𝛾𝑐𝑉𝐶

Tabla 2: 𝛾𝑐 y 𝑉𝐶 en función de W Lectura

𝛾𝑐 (N/m³)

VC (m³)

W (N)

1

4890 N/m³

0.001 m³

4.89 N

2

9780 N/m³

0.001 m³

9.78 N

3

14670 N/m³

0.001 m³

14.67 N

4

19560 N/m³

0.001 m³

19.56 N

5

24450 N/m³

0.001 m³

24.45 N

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Laboratorio de Física Básica

2.

Fluidos y Termodinámica

Utilizando la Tabla 1 y la Tabla 2 grafique Vs en función de W.

GRÁFICA Nº01: VS EN FUNCIÓN DEL W 0.0007 m³

Leyenda: -6

-6

VS(m³) = 4 x10 + 23x10 (W(N))

0.0006 m³

0.0006 m³

-6

A = 4 x 10 m³ -6

B = 23 x 10 m³/N

0.0005 m³

VS (M³)

0.0004 m³

0.0004 m³ 0.0003 m³

0.0003 m³ 0.0002 m³

0.0002 m³ 0.0001 m³

0.0001 m³

0.0000 m³ 0.00 N

5.00 N

10.00 N

15.00 N

20.00 N

25.00 N

30.00 N

W (N)

G. COMPARACIÓN Y EVALUACIÓN 1.

De acuerdo a la relación que muestra la gráfica. Determine la pendiente y el intercepto con el eje vertical.

Intercepto 𝐴=

(∑ 𝑊𝑖 2 ∑ 𝑉𝑆𝑖 ) − (∑ 𝑊𝑖 ∑ 𝑊𝑖 ∗ 𝑉𝑆𝑖 ) 𝑛 ∑ 𝑊𝑖 2 − ∑ 𝑊𝑖

−6

= 4 𝑥 10

𝑚³

Pendiente 𝐵=

(𝑛 ∑ 𝑊𝑖 ∗ 𝑉𝑆𝑖 ) − (∑ 𝑊𝑖 ∑ 𝑉𝑆𝑖 ) = 29 𝑥 106 𝑚 3 /𝑁 𝑛 ∑ 𝑊𝑖 2 − ∑ 𝑊𝑖

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Laboratorio de Física Básica 2.

Fluidos y Termodinámica

¿Qué dimensiones y que significado físico tienen la pendiente y el intersecto con el eje vertical?

Se puede decir que el significado del peso específico es el siguiente: 𝑊 𝛾𝐶 = 𝑉𝐶 Y al comparar con la pendiente nos damos cuenta que la pendiente es la inversa del peso específico: 1 𝑉 𝑝𝑒𝑛𝑑𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 = = 𝑊 𝛾𝐶 3. Determine la densidad del fluido a partir de la pendiente de la gráfica. Podemos expresar la pendiente de la gráfica 𝑉𝑠 vs W como 𝑉𝑠 , 𝑑𝑜𝑛𝑑𝑒 𝑊 = 𝑚. 𝑔 𝑊 𝑚∙𝑔 𝛾 ∙ 𝑉𝑠 = 𝑚 ∙ 𝑔 → 𝛾 = 𝑉𝑠 𝐵=

1 𝑉𝑠 = , 𝑑𝑜𝑛𝑑𝑒 𝑠𝑒 𝑑𝑒𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 𝑞𝑢𝑒 𝐵 = 𝛾 −1 𝑜 𝛾 = 𝐵−1 𝛾 𝑊 Para hallar la densidad del fluido, usamos: 𝛾=𝜌𝑓∙𝑔 y reemplazamos: 𝑊 1 = 𝜌𝑓 ∙ 𝑔 → 𝜌𝑓 = 𝑉𝑠 𝑉𝑠 ∙ 𝑔 𝑊 9,78 𝑁 𝜌𝑓 = 𝑚 0.0045 m3 ∗ 9.78 2 𝑠 𝜌𝑓 = 2222,22 𝑘𝑔/𝑚3 La 𝜌𝑓=2,22 𝑔/𝑐𝑚3, se encuentra cerca del valor teórico

H. CONCLUSIONES •

Cuando un cuerpo se sumerge en un fluido cuya densidad es menor, el objeto no sostenido se acelerará hacia arriba y flotará; en el caso contrario, es decir si la densidad del cuerpo sumergido es mayor que la del fluido, éste se acelerará hacia abajo y se hundirá.

•

Concluimos que es cierto que todos los cuerpos al estar sumergidos en un fluido experimentan una fuerza de empuje hacia arriba, por el principio de Arquímedes analizado en el laboratorio, pues los fluidos ejercen resistencia al sólido sumergido en ellos para equilibrar el sistema

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