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Laboratorio de Física Básica Termodinámica

Fluidos y PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES

A. COMPETENCIA ESPECIFICA 

Aplica el principio de Arquímedes a un cuerpo sólido sumergido en un líquido para determinar el peso específico del líquido.

B. INFORMACIÓN TEÓRICA Cuando un cuerpo sólido se encuentra parcial o totalmente sumergido en cierto fluido (gas o líquido), el fluido ejerce una fuerza hacia arriba denominada empuje, que es igual al peso del volumen del líquido desalojado o volumen del cuerpo sumergido. La fuerza de empuje es dada por:

Fe =γ V s (1) Donde  : es el peso específico del líquido =  g, siendo ρ la densidad volumétrica del líquido V s : es el volumen de objeto sumergido en el líquido

Volumen Sumergido mg

Figura 1. Cuerpo Sumergido en un líquido. El volumen puede ser determinado tomando las medidas de sus dimensiones si se trata de un objeto de geometría regular o mediante el método de rebose para cuerpos de forma irregular. En la Figura 1, en estado de equilibrio estático, la fuerza de empuje ejercida sobre un cuerpo sumergido en un líquido está dado por:

γ V s=m g Donde

m: masa del cuerpo g: aceleración dela gravedad (9.78 m/s2)

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(2)

Laboratorio de Física Básica Termodinámica

Fluidos y

C. MATERIALES Y ESQUEMA  •

Uso de PC o Laptop Acceso de conexión a internet

Figura 2. Esquema representativo del experimento

APELLIDOS Y NOMBRES: Calla Sisa Leonardo LF-005/ 2 de 6

CUI:20180271

Laboratorio de Física Básica Termodinámica

Fluidos y

ESCUELA PROFESIONAL: Ingeniería Electrónica HORARIO: PROFESOR (A): Reynaldo Ricardo Quispe Infantes

FECHA: FIRMA: 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? El hecho que los cuerpos floten depende de la masa del objeto que posee de una densidad específica, por otro lado, si la fuerza de empuje es mayor el cuerpo flotara caso contrario se hundirá.

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? 



Como primer hecho debemos tener presente que la densidad del fluido es la misma Para el plomo como para el aluminio, y se sabrá la respuesta de quien pesa más sabiendo el volumen de cada uno, ya que la fuerza de flotación depende netamente del volumen que ocupa mas no de su peso

3. ¿A qué se denomina peso específico?, escriba una expresión matemática que lo defina. 

El volumen especifico es razón del peso entre el volumen del objeto, dando como expresión matemática la siguiente:

γ=

W V

E. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 1. Ingrese al siguiente link: https://ophysics.com/fl1.html 2. Según le indique su profesor elija: ⮚

La densidad ( ρ 0 ¿



La densidad del fluido ( ρF ¿ .

del cuerpo sumergido en el líquido.

ρ0=¿ 0.6

g/c m3

3

ρF = 5 g/c m

3. 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. 4. Habiéndose cumplido con el procedimiento E.2 y E.3, 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 y anote en la segunda fila de la Tabla 1, lectura 2, los valores de “Va” y “Vs”, “ ρ0

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Laboratorio de Física Básica Fluidos y Termodinámica ρ0 con sus para las demás lecturas repita el procedimiento eligiendo nuevos respectivos “Va” y “ Vs” hasta completar las 5 lecturas. Escriba las unidades en sistema internacional Tabla 1: Densidades de los cuerpos sumergidos con sus respectivos “Va” y “Vs”. Va ( Lectur ρ0 ( ) Vs ( m 2 −6 2 a 3 ) x10 m g/c m ) 1 0.6 880 0.000120 2 3

1.2 1.8

760 640

0.000240

4 5

2.4 3.0

520 400

0.000480 0.000600

0.000360

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

γc ¿

 Peso específico del cuerpo sumergido  Volumen del cuerpo (VC = Va +Vs)  Peso del cuerpo W =γ c V C Lectura

¿ ρ0 g )

Tabla 2: pesor específico y volumen del cuerpo sumergido W(N ) γc ( VC ( 3 ) kg m ) 2 2

m s

1

5868

2

11736

3

17604

4

23472

5

29340

1 0−3 −3 10 1 0−3

5.868 11.736 17.604 23.472

−3

10

1 0−3

29.340

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

Vs en función de W 0 0 f(x) = 0 x 0 0

Vs (�3)

0 0

Leyenda

−8

V s= A+ B Wc=0 m 3+2 x 1 0 V s =2.5794 x 1 0−19 m 3 +2.04 x

0 0 0

5

10

15

20

Wc(N)

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25

30

35

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Fluidos y

G. COMPARACIÓN Y EVALUACIÓN 1. De acuerdo a la relación que muestra la gráfica. Determine la pendiente y el intersecto con el eje vertical. 



A= 2.5794 x 1 0−19 m 3 B= 2.04 x 1 0−5 m 3 / NWc

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

La pendiente representa el peso especifico del agua

H. CONCLUSIONES  Observamos lo que hace la flotación y como depende de esta los cuerpos flotan o se hunden. 

Pudimos observar y comprobar hallar el peso específico sabiendo y teniendo como datos el peso y volumen del objeto.



Se logro comprobar experimentalmente el principio de Arquímedes.

I. CUESTIONARIO FINAL 1. Se arroja una piedra grande en un lago profundo. Conforme se hunde, ¿aumenta o disminuye la fuerza de Empuje sobre él?  Esta roca se hunde porque presenta una gran fuerza que lo atrae abajo, pero la fuerza de empuje no cambia, ya que esta depende del volumen, que no cambia, lo que si aumenta es la presión porque si más baja hay más presión 2. ¿Un globo aerostático por qué flota en el aire?  El aire caliente de dentro del globo es menos denso que el aire de afuera. 3. ¿Cuál es la condición necesaria para que un cuerpo esté sumergido parcialmente en un líquido?  Que el peso sea igual a la fuerza de flotación, solo así no se hundirá y se mantendrá en equilibrio en el agua

4. ¿Como la fuerza de empuje es la fuerza neta que ejerce un fluido sobre un cuerpo, y según Newton las fuerzas netas producen aceleraciones, ¿por qué no acelera un cuerpo sumergido?



Newton las fuerzas netas producen aceleraciones, ¿por qué no acelera un cuerpo sumergido?



La aceleración está sometido a densidad es decir

a=

g ( p s− p f ) =gA ps

la densidad relativa entre el sólido y el fluido y no a la fuerza.

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siendo A

Laboratorio de Física Básica Termodinámica J. BIBLIOGRAFÍA ADICIONAL

Fluidos y

Autor

Título

Edición

Sears Zemansky

Física universitaria

13

Año

K. BIBLIOGRAFÍA DE REFERENCIA

1. Guías de Laboratorio de Física Básica, Departamento Académico de Física UNSA, Año 2016. 2. Tom Walsh, oPhysics: Interactive Physics Simulations, 2012, https://ophysics.com/index.html

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