Informe DE LAB. Principio DE Pascal PDF

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PROGRAMA DE INGENIERIA QUIMICA LABORATORIO DE FISICA IICODIGO 21141________________________________________________________________________PRINCIPIO DE PASCALCastañeda Torres José D.; Castilla Hernández Maria A.; Suárez Sierra Alén de Jesús. Profesor: David Vera Mellao. 14-08- Laboratorio de Física ...

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PROGRAMA DE INGENIERIA QUIMICA LABORATORIO DE FISICA II CODIGO 21141 ________________________________________________________________________ PRINCIPIO DE PASCAL Castañeda Torres José D.; Castilla Hernández Maria A.; Suárez Sierra Alén de Jesús. Profesor: David Vera Mellao. 14-08-2021 Laboratorio de Física II, Universidad del Atlántico, Barranquilla.

Resumen En esta practica de laboratorio se midió los cambios en la presión en función de la profundidad en un fluido, la relación con dicha profundidad y la densidad del fluido en el cual se sumergió el manómetro. Palabras claves: Profundidad, presión, densidad. Abstract In this laboratory practice, the changes in pressure were measured as a function of depth in a fluid, the relationship with that depth and the density of the fluid in which the manometer was immersed. Keywords: Depth, pressure, density. 1. Introducción La presión que experimenta un objeto dentro de un fluido será siempre mayor entre mas profundo se está, así como la presión atmosférica es mayor a nivel del mar por estar mas “profundo” en la atmosfera, ya que el aire también es un fluido. Con esta práctica se quería comprobar con ayuda de un simulador como la presión dentro de los fluidos variaba, y también como lo hacia en relación a la densidad de dicho fluido, además se quería ver si existía otro factor que hacia que la presión variara. 2.

Fundamentos Teóricos

Presión La presión se define como la fuerza aplicada de forma perpendicular por una unidad específica de área, así que se calcula como el cociente de estas dos magnitudes. Densidad La densidad o densidad absoluta, es la magnitud que expresa la relación entre la masa y el volumen de una sustancia o un objeto sólido. Su unidad en el Sistema Internacional es kilogramo por metro cúbico (kg/m³), aunque frecuentemente también es expresada en

g/cm³.

La

densidad

es

una

magnitud

intensiva.

[1]

Principio de Pascal El principio de pascal básicamente hace referencia a una presión ejercida sobre un fluido poco compresible 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. [2] Está definido con la siguiente ecuación: 𝑃 = 𝑃𝑜 + 𝜌𝑔ℎ (1) Donde; Po = Presión sobre la superficie libre del fluido P = Presión total a la profundidad ρ = Densidad del fluido g = Aceleración de la gravedad h = Altura o profundidad

Error porcentual El error porcentual es la manifestación de un error relativo en términos porcentuales, es decir, es un error numérico expresado por el valor que arroja un error relativo, posteriormente multiplicado por 100. [3] En este el margen de error que existe entre las propiedades teóricas y experimentales se determina a través de la siguiente ecuación: δ=|

𝑣𝐴 − 𝑣𝐸 | 𝑥 100 (2) 𝑣𝐸

Donde: 𝑣𝐴 = 𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑒𝑥𝑝𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙 𝑣𝐸 = 𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑐𝑜 3. Desarrollo experimental Usando la herramienta de laboratorio virtual [4] se llevaron a cabo las siguientes actividades experimentales que se describen a continuación: • Actividad N° 1 Con ayuda de un manómetro se pide hallar la presión a una determinada profundidad, en este caso se decidió emplear una profundidad de 3 metros.

Fig. 1 Montaje actividad N°1 • Actividad N° 4 Empleando un manómetro se determino la presión en la cual se encontraban los fluidos, para así determinar su densidad y identificar el fluido con el que se estaba trabajando.

Fig. 2 Montaje actividad N°2 4. Cálculos y análisis de resultados Actividad N° 1 Tomando los siguientes datos se procedió a hallar la presión (P) con ayuda del simulador. 𝑔 = 9,8𝑚/𝑠 2 𝑃 = 101,325𝑘𝑃𝑎 𝜌 = 1000𝑘𝑔/𝑚3 ℎ = 3𝑚 Se obtuvo una 𝑃 = 130,725𝑘𝑃𝑎 y se realizó el margen de error con lo que se obtuvo: Experimental Teórica %Error 130,725 130,69 0,02678093 Tabla 0. Porcentaje de error actividad 1 Como se puede observar en la tabla 0 la presión obtenida es un poco mayor a la deseada, este pequeño porcentaje de error es debido a no tener un excelente conocimiento del manejo del simulador.

Actividad N° 4 A partir de los datos obtenidos en la parte experimental Tabla (1) se llevaron a cabo los siguientes cálculos: Fluidos Densidad (kg/m^3) 1 1.697,95 2 838,979 3 1098,67 Tabla 1. Resultados obtenidos De la ecuación (1) despejamos y obtuvimos: 𝑃 − 𝑃𝑜 130,69𝑘𝑃𝑎 − 101,325𝑘𝑃𝑎 𝐹𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜 1. 𝜌 = → 𝑔ℎ 9,8 𝑚/𝑠 2 ∗ 3𝑚 48,92𝑘𝑃𝑎 49.920𝑃𝑎 = 1697,95𝑘𝑔/𝑚3 → = 2 2 29,4𝑚2 /𝑠 2 29,4𝑚 /𝑠 De esta misma forma se realizaron los cálculos para los dos fluidos restantes y se obtuvo: 𝐹𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜 2. 𝜌 = 838,979𝑘/𝑚3 𝐹𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜 3. 𝜌 = 1098,67𝑘𝑔/𝑚3 Ahora con ayuda de la tabla 2 se hace la comparación para realizar los cálculos de margen de error.

Tabla 2. Densidades de las sustancias. [6] Empleando la ecuación (2) se obtuvo los resultados consignados en la siguiente tabla:

Sustancia Etanol Agua De Mar Sangre

Experimental Teórica %Error 838,979 810 3,57765432 1098,67 1027 6,97857838 1697,95 1500 13,1966667 Tabla 3. Margen de error de las sustancias. Al hallar las densidades de los fluidos desconocidos indagamos y no se encontraron los valores exactos debido a esto escogimos los que más se acercaban y estos fueron el etanol, agua de mar y sangre. Con los valores experimentales y teóricos calculamos el porcentaje de error y dieron menores a un 20%. 5. Conclusiones Finalmente, con base en lo obtenido en la experiencia se puede concluir que: ➢ La presión varia con respecto a las propiedades de los fluidos y factores externos como es la profundidad a la que se realice el experimento. ➢ Una presión ejercida sobre un fluido se transmite con igual intensidad en todas las direcciones y en todos los puntos del fluido. Bibliografía [1]https://es.wikipedia.org/wiki/Densidad [2] https://es.wikipedia.org/wiki/Principio_de_Pascal [3] https://www.lifeder.com/error-porcentual/ [4] https://phet.colorado.edu/sims/html/under-pressure/latest/under-pressure_es.html [5] Serway, Raymond A., y John W. Jewett. F©Ưsica: Para Ciencias E Ingenier©Ưa Con F©Ưsica Moderna. 7a. ed.--. M©♭xico D.F.: Cengage, 2009. [6] http://mecanicadefluidos2013.blogspot.com/2017/09/tabla-de-densidades.html...