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reporte del tema "densidad y principio de arquimedes...

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UNIVERSIDAD ALAS PERUANAS

TEMA: PRINCIPIO DE ARQUIMEDES

CURSO: FISICA II

DOCENTE: MG. PEDRO SELLERICO MAMANI

INTEGRANTES: QUISPE CABANA HEYDY LISSETTE

AREQUIPA-PERU 2019

PRINCIPIO DE ARQUIMEDES

FISICA II

UNIVERSIDAD ALAS PERUANAS

A. OBJETIVOS  Determinar la fuerza de empuje en un cuerpo solido sumergido en líquido.  Determinar el peso específico de un líquido.

B. IMFORMACION TEORICA Debido al efecto del empuje, los cuerpos sumergidos en un fluido tienen un peso aparentemente menor a su verdadero peso, y le llamamos peso aparente. El valor de la fuerza de empuje se determina mediante la diferencia del peso real y la del peso aparente, es decir: Empuje = peso real – peso aparente Como todo cuerpo que sea sumergido en un líquido se ajustara a una profundidad a la cual su peso sea igual al del agua desplazada, el peso del cuerpo está dado por la expresión: Fcpo = Pcpo = ρcpo • Vcpo • g y el peso del fluido desplazado o fuerza de empuje ejercida por el líquido está dada por la expresión: E = ρliq • Vcpo • g en donde: E = es el empuje Vcpo = el volumen que desplaza el cuerpo ρliq = la densidad del líquido donde se sumerge el cuerpo g = 9.81 m/s2 Como el peso específico (Pe) de la sustancia está dado por: Pe = ρliq • g Entonces también podemos escribir la expresión. E = Pe • Vcpo El producto del volumen del cuerpo por la densidad del fluido es igual a la masa del fluido desalojado, correspondiente a un volumen idéntico al que tiene el cuerpo sumergido. El producto de dicha masa por la aceleración de la gravedad nos da su peso. Por lo tanto. También podemos calcular el empuje que sufren los cuerpos que están sumergidos en un fluido usando la expresión:

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E = Vcpo • ρliq•g = mlíq • g De acuerdo a todo lo anterior, el empuje que recibe un cuerpo sumergido en un líquido puede determinarse por alguna de las siguientes expresiones: Empuje = Peso del fluido desalojado Empuje = Peso real – peso aparente en el líquido Empuje = (densidad del cuerpo) (volumen del cuerpo sumergido) (gravedad) E = ρcpo • Vcpo • g ECUACION N°1 Empuje = (Peso específico de la sustancia) (Volumen del líquido desalojado) E = Pe • Vcpo ECUACION N°2 Empuje = (masa del líquido desplazado) (gravedad) E = mlíq • g ECUACION N°3 Empuje = (densidad del líquido) (volumen del líquido desalojado) (gravedad) E = ρliq • Vliq • g ECUACION N°4 Conviene recordar que para la aplicación de las fórmulas anteriores, en caso de que el cuerpo este totalmente sumergido, el volumen del cuerpo es igual al volumen de líquido desalojado, y que cuando el cuerpo flota parcialmente en el líquido, el volumen del líquido desalojado es igual solamente al volumen de la parte del cuerpo que se encuentra sumergido.

C. PREVIO 1. Porque algunos cuerpos solidos flotan y otro no Cuando Arquímedes se sumergió en la piscina, no sólo notó que el agua se desparramaba, sino que notó algo que hacemos cuando nadamos, se sintió más liviano. La habilidad de un objeto de 'flotar' cuando está en un fluido se llama fuerza ligera, y está relacionada con la densidad. Si un objeto es menos denso que el fluido donde está sumergido, él 'flotará' en el fluido. Pero si es más denso que el fluido se 'hundirá'. La densidad es una propiedad física importante de la materia. Es usada comúnmente como una manera de categorizar e identificar diferentes materiales. Además, una adecuada comprensión del concepto de densidad es muy importante para construir barcos y algo tan liviano como los globos de aire caliente. 2. Enuncie y explique el principio de Arquímedes

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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. La explicación del principio de Arquímedes consta de dos partes como se indica en las figuras: 1. El estudio de las fuerzas sobre una porción de fluido en equilibrio con el resto del fluido.

IMAGEN N°1

Consideremos, en primer lugar, las fuerzas sobre una porción de fluido en equilibrio con el resto de fluido. La fuerza que ejerce la presión del fluido sobre la superficie de separación es igual a p·dS, donde p solamente depende de la profundidad y dS es un elemento de superficie. Puesto que la porción de fluido se encuentra en equilibrio, la resultante de las fuerzas debidas a la presión se debe anular con el peso de dicha porción de fluido. A esta resultante la denominamos empuje y su punto de aplicación es el centro de masa de la porción de fluido, denominado centro de empuje. De este modo, para una porción de fluido en equilibrio con el resto, se cumple Empuje=peso=ρf·gV

ECUACION N°5

El peso de la porción de fluido es igual al producto de la densidad del fluido ρf por la aceleración de la gravedad g y por el volumen de dicha porción V. 2. La sustitución de dicha porción de fluido por un cuerpo sólido de la misma forma y dimensiones.

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IMAGEN N°2

Si sustituimos la porción de fluido por un cuerpo sólido de la misma forma y dimensiones. Las fuerzas debidas a la presión no cambian, por tanto, su resultante que hemos denominado empuje es la misma y actúa en el mismo punto, denominado centro de empuje. Lo que cambia es el peso del cuerpo sólido y su punto de aplicación que es el centro de masa, que puede o no coincidir con el centro de empuje. Por tanto, sobre el cuerpo actúan dos fuerzas: el empuje y el peso del cuerpo, que no tienen en principio el mismo valor ni están aplicadas en el mismo punto. En los casos más simples, supondremos que el sólido y el fluido son homogéneos y por tanto, coinciden el centro de masa del cuerpo con el centro de empuje. 3. Si la densidad de un líquido en la que se sumerge un objeto no es homogénea Se sabe que una mezcla de substancias que no es homogéneo, es heterogénea y no una mezcla supuestamente Ansiotrópica; a menos que sea un estado entre homogéneo y heterogéneo, hasta ahora no la conozco. Lo que tú planteas, no es otra cosa que el Principio de Arquímedes: «Un cuerpo total o parcialmente sumergido en un fluido en reposo, recibe un empuje de abajo hacia arriba igual al peso del volumen del fluido que desaloja». Si la mezcla es agua y aceite, el agua irá al fondo y el aceite quedará arriba porque el agua cuya densidad, 1 gramo/ cm3, es mayor que la del aceite, 0,8 gramos/cm3. Entonces, el sólido comenzará a subir por el agua a una determinada velocidad; al llegar al aceite lo hará a menor velocidad que la anterior porque el aceite tiene mayor viscosidad que el agua. No confundas viscosidad con densidad, son dos cosas diferentes. Pero, la fuerza de empuje tiene que ser, la suma de las dos fuerzas de empuje: la del agua y la del aceite, en el momento en que el sólido sale del agua y entra en el aceite.

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4. Como sería la ecuación 1 Debido al efecto del empuje, los cuerpos sumergidos en un fluido tienen un peso aparentemente menor a su verdadero peso, y le llamamos peso aparente. El valor de la fuerza de empuje se determina mediante la diferencia del peso real y la del peso aparente, es decir: Empuje = peso real – peso aparente Como todo cuerpo que sea sumergido en un líquido se ajustara a una profundidad a la cual su peso sea igual al del agua desplazada, el peso del cuerpo está dado por la expresión: Fcpo = Pcpo = ρcpo • Vcpo • g y el peso del fluido desplazado o fuerza de empuje ejercida por el líquido está dada por la expresión: E = ρliq • Vcpo • g en donde: E = es el empuje Vcpo = el volumen que desplaza el cuerpo ρliq = la densidad del líquido donde se sumerge el cuerpo g = 9.81 m/s2 Como el peso específico (Pe) de la sustancia está dado por: Pe = ρliq • g Entonces también podemos escribir la expresión. E = Pe • Vcpo

D. MATERIALES a. Pesas de masas b. vernier c. Agua

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d. ganchos e. Soporte Universal

ESQUEMA N°1

E. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 1. Primero ármanos el trabajo y colocamos nuestro peso como se muestra en el ESQUEMA N°1. TABLA N°1: DIMENSIONES Y PESO DE BLOQUES CON DIAMETRO

LECTURA 1 2 3 4 5

DIAMETRO (Cm) 2.800 3.300 2.300 4.000 2.700

ALTURA(Cm ) 2.900 3.000 0.500 6.000 1.700

Pa(N) 0.500 0.700 0.150 2.600 0.300

Ps(N) 0.300 0.200 0.100 1.700 0.100

TABLA N°2: CONVERSION DE DIAMETRO A RADIO

LECTURA

RADIO( +-0.00025Cm)

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ALTURA(+0.00025Cm)

Pa(N )

Ps(N)

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1 2

1.400 1.650

2.900 3.000

3

1.150

0.500

4

2.000

6.000

5

1.350

1.700

F. ANALISIS DE DATOS TABLA N°3: VOLUMEN Y FUERZA DE EMPUJE EN LOS BLOQUES

LECTURA 1 2 3 4 5

Vd 17.848 25.646 2.076 75.360 9.729

1. Vd=πr2h  Vd= π(1.4)22.9=17.848cm3  Vd= π(1.65)23=25.646cm3  Vd= π(1.15)20.5=2.076cm3  Vd= π(2)26=75.360cm3  Vd= π(1.35)21.7=9.729cm3 2. Hallar Fe=Pa-Ps  Fe=0.5-0.3=0.2N  Fe=0.7-0.2=0.5N  Fe=0.15-0.1=0.05N  Fe=2.6-1.7=0.9N  Fe=0.3-0.1=0.2N 3. Utilizando la TABLA N°3 graficar Fe y Vd

4. Determinar la pendiente y el intercepto

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Fe=Pa-Ps 0.200 0.500 0.050 0.900 0.200

0.50 0 0.70 0 0.15 0 2.60 0 0.30 0

0.300 0.200 0.100 1.700 0.100

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ECUACION N°6

B=

5∗86.266 −130.659∗1.850 =0.0 0 56 5∗10071.714 −130.659∗2 ECUACION N°7

A=

1.850−0.0056∗130.659 =¿ 5

0.224

G. COMPARACION Y EVALUACION a. Que significa B y A B= a la pendiente A= al intercepto

H. CONCLUSIONES  hemos determinado las fuerzas de empuje de un cuerpo solido que está 

sumergido en liquido como le muestra en la TABLA N°3. atravez del principio de Arquímedes hemos podido hallar el peso especifico

I. BIBLIOGRAFIA  Núñez Viera y col. Física 10 Grado. Editorial Félix Varela. 2003  Portuondo Duany R. Pérez Quintana. Mecánica. Editorial Pueblo y Educación. 1983

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