OI017_Carlos Lozano

TÉRMICA Y ONDAS
Práctica
Principio de Arquímedes
Autor: Carlos Alberto Lozano
Correo: [email protected]
Departamento de Ciencias Naturales y Matemáticas- Área de Física
1. OBJETIVOS
1.1
Verificar la validez del Principio de Arquímedes.
1.2
Calcular la fuerza de empuje que ejerce un fluido sobre un cuerpo sumergido.
1.3
Comparar la fuerza de empuje con el peso en el aire y el peso sumergido de cada
uno de los cuerpos considerados.
1.4
Determinar la densidad de un sólido por dos métodos y comparar estos dos
resultados con el valor convencionalmente aceptado.
2.
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PALABRAS CLAVES
Peso aparente (o sumergido).
Fuerza de empuje.
Densidad de sólidos y líquidos.
Diagrama de fuerzas.
Equilibrio estático.
Principio de Arquímedes
3. TÉCNICAS EXPERIMENTALES
Observación directa de un fenómeno y descripción verbal del mismo.
3.1
3.2
Medición de magnitudes físicas.
3.3
Toma de datos y registro de la información.
3.4
Manejo de cifras significativas.
3.5
Estimación de incertidumbres por métodos no estadísticos.
3.6
Regla de propagación de errores.
4. TIEMPO NECESARIO
Tiempo estimado para la toma de datos:
1 hora
4.1
4.2
Tiempo estimado para la realización del informe: 1 hora
5. EQUIPO REQUERIDO
5.1
Cuerpos sólidos cilíndricos de diferentes materiales.
5.2
Agua.
5.3
Recipiente con desagüe lateral (o tubo de rebose).
5.4
Vaso o beaker.
5.5
Balanza de laboratorio.
5.6
Regla y calibrador pie de rey.
1
6. PROCEDIMIENTO
6.1
Tome un sólido cualquiera y calcule su volumen midiendo directamente las
dimensiones geométricas que sean necesarias. Registre este resultado en la tabla 1
con la incertidumbre correspondiente.
6.2
Pese el sólido en la balanza de laboratorio y asuma que dicho peso, Waire, es el
“peso real” del cuerpo. Registre este valor en la tabla 1 con su respectiva
incertidumbre.
6.3
Pese el beaker completamente seco. Llene con agua el recipiente con desagüe lateral
hasta el punto de rebose y deje escurrir el exceso de agua . Coloque el beaker seco
justo bajo el tubo de rebose del recipiente. Sumerja cuidadosamente el sólido en el
agua y pese nuevamente el beaker con el agua desplazada por el sólido. Por
diferencia calcule la masa y el peso del agua desplazada y regístrelo en la tabla 1
como Wdesplazado con su respectiva incertidumbre.
6.4
Llene ahora el beaker con agua hasta 2/3 de su volumen aproximadamente y pese el
sólido sumergiéndolo en el agua del beaker. Registre este dato como Wsumergido con
su correspondiente incertidumbre.
6.5
Repita los pasos anteriores para cada uno de los cuerpos sólidos de que dispone.
6.6
A partir de los datos consignados en la tabla 1 calcule la diferencia de peso que
experimenta el primer sólido cuando se pesa al aire y cuando se pesa sumergido en
agua. La diferencia se consigna en la tabla 2 como Empuje.
Calcule la densidad del sólido relacionando la masa medida al aire y el volumen
6.7
medido. Registre este valor como ρgeométrica, con su respectiva incertidumbre.
6.8
Calcule la densidad del sólido a partir de la expresión
ρ sólido =
6.9
6.10
ρ fluido Waire
Waire − Wsumergido
,
registre el resultado con su incertidumbre en la tabla 2 como ρArquímedes.
Calcule los % de error de las densidades ρgeométrico y ρArquímedes respecto del valor
convencionalmente verdadero para el sólido correspondiente.
Repita los pasos 6.6 a 6.9 para cada uno de los sólidos.
2
7. INFORME (Se debe entregar al final de la práctica)
7.1
DATOS
Tabla 1
Sólido
7.2
Vmedido
[cm3]
∆V
[cm3]
Waire
(dinas)
∆W
(al aire)
(dinas)
W sumerg.
(dinas)
∆W
(sumerg.)
(dinas)
Wdesplazado
(dinas)
∆Wdesplazado
(dinas)
CÁLCULOS Y RESULTADOS
Tabla 2
Sólido
Empuje
(dinas)
ρgeométrico
3
(g/cm )
∆ρgeométrico
(g/cm3)
ρarquímedes
3
(g/cm )
∆ρarquímedes
(g/cm3)
ρconvencional
(g/cm3)
3
%Error(ρgeom)
%Error(ρarq)
7.3
ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS
Discuta con sus compañeros de grupo acerca de los siguientes aspectos de la práctica y redacte
sus conclusiones de la manera más clara e inteligible posible:
7.3.1
Realice un diagrama de fuerzas sobre el sólido cuando este se está pesando sumergido
y demuestre con sus compañeros de grupo que:
Empuje = Waire –Wsumergido
7.3.2
Ahora utilice el Principio de Arquímedes y demuestre que:
ρ sólido =
ρ fluido Waire
Waire − Wsumergido
7.3.3
Discuta primero con sus compañeros de grupo qué criterio(s) utilizarían para decidir
cuál de los dos métodos utilizados para calcular la densidad de los sólidos es más
confiable. Aplique dichos criterios y decida cuál de los dos métodos considera más
confiable.
Criterios:___________________________________________________________________
____________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
4
Método más confiable_________________________________________________________
____________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
8. CONCLUSIONES
Redacte al menos dos ideas claras que a título de conclusión recojan la esencia de lo que usted
aprendió en esta práctica.
Conclusión 1:
____________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________
Conclusión 2:
____________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________
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