INSTITUTO ORIENTE DE PUEBLA, A.C. LABORATORIO DE FÍSICA BÁSICA II

INSTITUTO ORIENTE DE PUEBLA, A.C.
LABORATORIO DE FÍSICA BÁSICA II
QUINTO DE BACHILLERATO
CICLO ESCOLAR 2014-2015
PRÁCTICA #1: PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES Y EMPUJE HIDROSTÁTICO
Contexto:
 Si observas a los peces de un acuario, ellos parecen mantenerse a una profundidad constante con aparentemente
ningún esfuerzo. En cambio, debemos sostener una bola de boliche para evitar que se hunda y debemos forzar a una
pelota de básquetbol para mantenerla dentro del agua. Si un objeto permanece suspendido en un fluido, quiere
decir que no hay una fuerza neta actuando sobre dicho objeto: la fuerza de gravedad es contrarrestada por una
fuerza igual pero opuesta, el empuje hidrostático. Esta condición de aparente carencia de peso se conoce como
empuje neutral.
 El principio de Arquímedes nos dice que el empuje hidrostático es igual al peso del fluido desplazado o empujado
hacia arriba y hacia los lados por un objeto. Por lo tanto, el peso de un objeto sumergido debe ser menor que el
peso de dicho objeto en aire. La diferencia entre estos dos pesos es precisamente el peso del agua desplazada.
 La tercera ley de Newton establece que si un objeto ejerce una fuerza sobre un segundo objeto, el segundo objeto
ejerce una fuerza de igual magnitud pero en dirección opuesta sobre el primer objeto.
 Si la densidad de un objeto es menor que la densidad del fluido en el cual es sumergido, el objeto flotara. Si la
densidad del objeto es mayor que la densidad del fluido, el objeto se hundirá.
Objetivo:
 Demostrar el mecanismo mediante el cual se regula el empuje hidrostático; mecanismo que de manera natural
emplean los peces mediante su vejiga natatoria.
 Calcular el empuje hidrostático producido al sumergir diferentes materiales.
 Demostrar la relación que existe entre el empuje hidrostático y la tercera ley de Newton.
 Demostrar la relación que existe entre el empuje hidrostático y la densidad del líquido en cuestión.
Material:
 Marcador permanente *
 1 botella de plástico, de agua o de refresco de 2
litros vacía y limpia, con tapa. *
 Regla*
 Plastilina* (una barra)
 Hilo resistente (hilaza) *
 Diurex o cinta adhesiva *
 Gotero
 Vaso de precipitado





Dinamómetro
Probeta graduada grande de plástico
Juego de pesas de báscula (que entren en la
probeta)
Balanza digital o granataria
Un pedacito de palo de escoba de madera con
armella integrada
Procedimiento:
Parte A: Regulación del Empuje hidrostático.
1. Usa un marcador permanente fino para dibujar una escala sobre un gotero. Coloca una división cada 5 ml.
2. Llena aproximadamente de ¼ a 1/3 del gotero con agua y colócalo dentro de la botella de plástico que debe estar
completamente llena de agua.
ING. MARGARITA ZAGO M.
Prac Lab FB1#9Potencia Mecánica.doc
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3. Una vez que el gotero este flotando con la punta hacia abajo, sella el contenedor y mide la altura del agua dentro del
gotero.
4. Aprieta el recipiente con ambas manos y observa cómo desciende el gotero.
5. Si el gotero se hunde antes de que apliques presión, quiere decir que hay demasiada agua dentro del mismo.
6. Si el gotero no empieza a descender cuando aplicas presión, quiere decir entonces que no hay suficiente agua
dentro del mismo.
7. Registra la altura del agua dentro del gotero cuando este se encuentra en el fondo y cuando permanece suspendido
a media botella; compara estos valores con los de la altura del agua registrada al estar flotando en la superficie.
8. De acuerdo al principio de Arquímedes el gotero es empujado hacia arriba con una fuerza equivalente al peso del
agua que desplaza. Tus datos confirman el principio de Arquímedes? Explica.
Parte B: Medición del empuje hidrostático
1. Sostén una pesa de metal en aire y mide su peso con un dinamómetro.
2. Registra dicho peso en la tabla que se muestra abajo.
3. Calcula la masa del vaso de precipitados vacío.
4. Llena una probeta con agua hasta que empiece a derramarse (a tope). Una
vez que el agua ha dejado de fluir, colócala dentro de un vaso de precipitados.
5. Cuelga el objeto del dinamómetro y sumérgelo lentamente en la probeta de
tal forma que toda el agua que desplace se recoja en el vaso de precipitados.
6. Registra el peso del objeto cuando está sumergido en la tabla, es decir, la
lectura que marca el dinamómetro.
7. Registra también el peso del agua recolectada en el vaso de precipitados.
Calcula la masa del vaso con agua y réstale la masa del vaso de precipitados
vacío.
8. Repite la actividad pero ahora utiliza el pequeño cilindro de madera.
9. Analiza los resultados registrados en la tabla. ¿Es el peso del agua desplazada igual o diferente a la diferencia del
peso real del objeto y su peso cuando sumergido en agua?
10. Calcula la densidad del sólido relacionando la masa medida en aire y el volumen medido. Registra este valor en la
tabla 2 como ƿ 𝑔𝑒𝑜𝑚é𝑡𝑟𝑖𝑐𝑎
11. Ahora calcula la densidad del sólido a partir de la expresión
12. Registra el resultado en la tabla 2 como ρArquímedes.
13. En la última columna anota el valor de la densidad convencional, es decir, aquel que aparece en tablas y en libros y
que se maneja como la densidad del metal y de la madera.
ING. MARGARITA ZAGO M.
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Tabla #1
Objeto
Peso en aire
Peso en agua
Diferencia de peso
Peso del agua desplazada
Metal (pesa)
Madera
Tabla #2
Sólido
Empuje
Ƿ geométrica
Ƿ arquímedes
Ƿ convencional
Metal (Pesa)
Madera
Cuestionario (para entregar con el reporte definitivo de esta práctica):
Parte A:
1. Explica por qué un buzo desciende cuando se aplica presión a su sistema.
2. ¿Es mayor o menor la cantidad de agua desplazada cuando el buzo está en el fondo? Explica.
3. ¿Cómo trabaja el sistema de un submarino para regular la profundidad a la que éste navega?
4. La NASA requiere entrenar a sus astronautas para que adquieran experiencia en ambientes ingrávidos. ¿Cómo
puede reproducirse o simularse un ambiente así aquí en la tierra? Explica.
Parte B:
5. ¿Cuál es el empuje hidrostático sobre el objeto de metal y sobre el objeto de madera obtenidos en esta
actividad? Explica. Es decir, indica el valor y a qué equivale.
6. ¿Cuál fue el peso de la madera “sumergida” en agua? Explica. Es decir indica el valor y a qué equivale.
7. ¿Un objeto pesaría más o pesaría menos si no existiera atmósfera en la tierra? Explica.
8. Si un bloque de metal y un bloque de madera de la misma masa fueran sumergidos, sería igual el empuje
hidrostático ejercido sobre ambos? Por qué o por qué no?
9. Un adulto promedio tiene un volumen aproximado de 68,000 cm3. Si el aire pesa 1 N por cada m3, ¿Cuál es el
empuje hidrostático que ejerce la atmósfera sobre dicho individuo?
10. Los ingenieros petroleros y los geólogos normalmente alimentan los pozos petroleros con agua salada para
incrementar la producción. Por qué?
Conclusión
Bibliografía
ING. MARGARITA ZAGO M.
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