En el contexto del Principio de Arquímedes, les COLEGIO LAMATEPEC

COLEGIO
LAMATEPEC
GUIA DE ESTUDIO Nº 1
2012-2013
Ciencia, Salud y Medio Ambiente
Octavo grado
Tema: Principio de Arquímedes
PERIODO Nº 2
Unidad 4. Presión en fluidos
Objetivo: En el contexto del Principio de Arquímedes, les
Prof. Roberto Morán M.
I.
presentamos una serie de problemas con solución, los cuales le
ayudarán a comprender múltiples aplicaciones del concepto
estudiado, así como también permiten familiarizarse con el
comportamiento de distintos tipos de fluidos.
Marco Teórico:
Arquímedes (s. III a.C.) fue el primero en darse cuenta de
este empuje y además calculó a cuánto equivalía éste, el
principio de Arquímedes dice que cuando un cuerpo se
encuentra sumergido en un fluido experimenta una fuerza hacia
arriba, llamada empuje, igual al peso del fluido que ha
desalojado.
F1
F3
F3
F3
E
F2
II. Actividad personal:
1. ¿En qué situaciones de tu vida diaria puedes apreciar el principio de Arquímedes?
2. Un objeto sólido de 30 cm3 se sumerge completamente en un fluido.
a) ¿Cuál es el módulo de la fuerza de empuje que el objeto experimenta si el fluido?
b) ¿Cuál es el empuje si el fluido es mercurio?
3. Un cuerpo cuyo volumen es de 900 cm3 tiene un peso aparente de 3,6 N cuando se
le sumerge en alcohol (ρ= 0.8X103 kg/m3). ¿Cuál es su peso en el aire y su
densidad?
4. Una medalla tiene una masa de 0,1 kg y su peso aparente al sumergirla
completamente en agua es de 0,94 N.
a) ¿Cuál es el módulo del peso de la medalla?
b) ¿Cuál es su volumen?
c) ¿Es de oro la medalla? (ρ= 19300 kg/m3)
5. Un trozo de metal tiene una masa de 180 kg y un peso aparente de 1 400 N, cuando
se le sumerge completamente en agua:
a) ¿Cuánto pesa en el aire el trozo de metal?
b) ¿Cuál es la densidad del metal?
6. Una bola de acero de 5 cm de radio se sumerge en agua, calcula el empuje que
sufre y la fuerza resultante. Datos: Densidad del acero 7,9 g/cm 3.
7. Se desea calcular la densidad de una pieza metálica, para ello se pesa en el aire
dando un peso de 19 N y a continuación se pesa sumergida en agua dando un peso
aparente de 17 N. Calcula la densidad del metal.
8. Un objeto de 5 kg se mete en el agua y se hunde siendo su peso aparente en ella de
30 N, calcula el empuje, su volumen y su densidad.
9. Una pieza de 50 g y un volumen de 25 mL, pesa sumergida en un líquido 0,2 N,
calcula la densidad del líquido.
10. Calcula el volumen que se encuentra sumergido en un barco de 10000 toneladas si
la densidad del agua del mar es 1030 kg/m3
III: Actividades complementarias sugeridas:
Repasar los contenidos vistos en clases para que pueda apoyarse para resolverlo. Así
mismo se le da un ejemplo para que analice el procedimiento:
Ejemplo: Una bola de acero de 5 cm de radio se sumerge en agua, calcula el empuje que
sufre y la fuerza resultante.
Solución:
El empuje viene dado por E = ρagua Vsumergido g, la masa específica del agua es un valor
conocido (1000 kg/m3), lo único que se debe calcular es el volumen sumergido, en este
caso es el de la bola de acero. Se utiliza la fórmula del volumen de una esfera.
Volumen: 5,236 x 10-4 m3
E = ρagua·Vsumergido·g = (1000 kg/m3)( 5,236 x 10-4 m3)( 9,8 m/s2) = 5,131 N
El empuje es una fuerza dirigida hacia arriba, y el peso de la bola hacia abajo. La fuerza
resultante será la resta de las dos anteriores.
W= mg = ρ.v.g
ρacero = 7,9 g/cm3 = 7900 kg/m3
m = ρacero · V = (7900 kg/m3)(5,234x10-4 m3) = 4,135 kg
P = m · g = (4,135 kg)( 9,8 m/s2) = 40,52 N
Fuerza Resultante:
P - E = 35,39 N, hacia abajo, por lo que la bola tiende a bajar y sumergirse.