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PRÁCTICAS DE FÍSICA: GUIONES DE PRÁCTICAS

BALANZA HIDROSTÁTICA

OBJETIVO

Determinar la densidad de un cuerpo sólido mediante una balanza hidrostática. MATERIAL

Balanza hidrostática, arena, caja de pesas, balanza electrónica, vaso, agua y cuerpo problema. FUNDAMENTO TEÓRICO

La balanza hidrostática sirve para determinar la densidad relativa de un sólido respecto de un líquido, en nuestro caso agua. Si conocemos la densidad absoluta del líquido, (en nuestro caso admitiremos 1 g/cm3), podemos determinar la del sólido. El método consiste, en esencia, en pesar un cuerpo en el aire y sumergido en un líquido. La pérdida aparente de peso que experimenta el cuerpo es igual al peso del líquido desalojado (principio de Arquímedes). Sea m la masa del cuerpo,  su volumen y  su densidad,

ρ=

m

[1]

ϑ

Sea m0 la masa de líquido desalojado, 0 su volumen y 0 su densidad,

ρ0 =

m0

ϑ0

[2]

Como el volumen del líquido desalojado es el mismo que el volumen del cuerpo al sumergirse totalmente, se cumplirá que:

ρ m = ρ 0 m0

[3]

Por lo tanto, si conocemos 0 y las masas, podemos obtener  . MÉTODO EXPERIMENTAL

NOTA:

En primer lugar, compruebe que los apoyos de los platillos y del cuadro están correctamente colocados.

Determine el valor de la masa m utilizando la balanza electrónica. Cuelgue el cuerpo problema, mediante un hilo muy fino, del gancho que lleva debajo uno de los platillos de la balanza (no tiene porqué estar previamente equilibrada). En el otro platillo coloque un papel y añada poco a poco arena hasta conseguir equilibrar la balanza (figura 1a). Esta masa permanecerá inalterable durante toda la práctica. Introduzca el cuerpo en un vaso con agua, cuidando que no toque las paredes y que quede totalmente sumergido. En este momento el cuerpo está sufriendo el empuje del agua, por lo que la balanza se desequilibra. Consiga de nuevo

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el equilibrio colocando pesas en el platillo (figura 1b). Anótese esta masa m0, que es justamente la masa del volumen de agua desalojado.

Figura 1

A partir de los datos obtenidos, determine la densidad del cuerpo problema. CUESTIONES

Buscando en la bibliografía, diga de qué metal está constituido el cuerpo problema, asumiendo que su densidad es homogénea y que se trata de un material puro.

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