LABORATORIO N° 2 FISICA.docx

8/17/2019 LABORATORIO N° 2 FISICA.docx

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DEPARTAMENTO DE CIENCIA TECNOLOGIA E

INGENIERIA

CURSO : FISICA II

DOCENTE : DIESTRA RODRIGUEZ, ALEXANDER

INTEGRANTE : ASENCIOS SALAS, OLMIDA

CHAVEZ CALDERON, BETY

CASTRO SANTILLAN, MELISSA CANDY

EGUSQUIZA SANTOS, INDIRA

FASANANDO SIFUENTES, MICHEL

PANIORA GARCIA, LILIA

TEMA: ANALISIS EXPERIMENTAL DEL PRINCIPIO DE ARQUIMEDES

SEMESTRE : 2016-I

TINGO MARIA PER! 2016

UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA

FACULTAD DE INDUSTRIAS

ALIMENTARIAS

RACTICA N°2


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I" INTRODUCCI#N

La flotación es un fenómeno muy conocido: un cuerpo sumergido enagua parece pesar menos que en el aire. Si el cuerpo es menos denso que elfluido, entonces flota. El cuerpo humano normalmente flota en el agua, y un

globo lleno de helio flota en el aire.

Arquímedes de Siracusa quien vivió entre los aos !"# y !$! A.%.Entre sus descubrimientos m&s notables est& el principio de flotabilidad de loscuerpos, conocido hoy como principio de Arquímedes. Arquímedes descubrióque un cuerpo, al ser sumergido parcial o totalmente en el interior de un fluido,e'perimenta una fuer(a hacia arriba, llamada fuer(a de empu)e o, simplemente,empu)e, cuyo módulo es igual al peso del fluido que despla(a.

*e este modo, cuando un cuerpo est& sumergido en el fluido se generaun empu)e hidrost&tico resultante de las presiones sobre la superficie delcuerpo, que act+a siempre hacia arriba a travs del centro de gravedad delcuerpo del fluido despla(ado y de valor igual al peso del fluido despla(ado. Sedice que Arquímedes descubrió su principio cuando estaba en su baerapensando como determinar si la nueva corono del rey era de oro puro o unfraude.

En la presente pr&ctica sumergiremos - cuerpos Al, %u, /e, 0n1 en unfluido y con ayuda de este principio vamos a comprender el comportamiento

físico del 2rincipio de Arquímedes calculando la densidad, peso aparente yvolumen de un cuerpo sumergido y sus respectivos errores.

II"OB$ETIVOS

• %omprender el comportamiento físico del principio de Arquímedes• %alcular la densidad, peso aparente y volumen de un cuerpo sumergido

y sus respectivas erres.

III" MARCO TEORICO

1 H%&'()*+*%El concepto de presión. Si dos porciones de materia A y 31

interact+an entre sí con una fuer(a / a travs de una superficie S, la

presión 2 que se e)erce se define como:

P= E

S .................. /1

*e acuerdo con esto, la unidad para medir la presión debe ser:

U%&& & 3')%4 5 /%&& & 7'89%&& & )3'7%%


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En el S4, en que la fuer(a se mide en ne5ton y el &rea de una

superficie en metros cuadrados, la unidad de presión es, Newton

metros2 o

N

m2 y se denomina pascal 2a1, en honor a 3las 2ascal. Lee el

recuadro de la figura $1 para saber sobre este gran persona)e.

F%' 1: B;) P);

En la figura !1 ilustra un libro sobre una mesa. Este libro e)erce

una fuer(a sobre la mesa su peso1 y entre l y la mesa hay unasuperficie de contacto, entonces el libro est& e)erciendo una presión

sobre la mesa.


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F%' 2: L%


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F%' @: %;;(), *%>'), ;() 3) ( 7'8) ';*%?*

3=) ) 3()%'' 3')%() ? '&)

%uando empu)amos un mueble o a una persona, evidentemente

estamos aplicando una fuer(a, pero lo que sentimos en nuestras manos

al empu)ar el mueble, y lo que siente la persona cuando la empu)amos,

es una presión. El dolorcito que sentimos cuando la enfermera nos clava

la agu)a de una )eringa tambin es consecuencia de una gran presión.

Estima la presión que se e)erce en alguno de estos casos.

Apro'imadamente qu presión e)erce sobre el suelo una persona que

est& de pie; Si la masa es de 60 Kg , como la del seor de la figura

-1, y el &rea de contacto entre la planta de los (apatos y el suelo es

0.012m2

, entonces esta presión es P= F g

S , o P=

mg

S 9 es decir:

P=

60 Kg .10m /s2

0.012m2 , lo que corresponde a 50.000 pascal . %ómo

cambia la presión si la persona levanta uno de sus pies separ&ndolo

completamente del suelo;


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F%' : ' & (**( *' ; 3;* & ;() 83*() ; );(

2 L 3')%4 ;=%&()2or qu un bu(o o un submarino est&n sometidos a mayor

presión mientras mayor sea la profundidad a que se encuentren;La presión que e)erce un líquido en el fondo del recipiente que lo

contiene depende o no de la forma de este; *e qu factores

depende;2ara responder a estas preguntas consideremos un líquido de

densidad * no necesariamente agua1 que se halla en un recipiente

cilíndrico alcan(ando una altura h seg+n se indica en la figura


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8/24

F%' 6: ; 3)( & 3%&' ) '& ; )?'%';

*ebes notar que, si consideramos que la densidad del agua es

1.000 Kg /m3 y la aceleración de gravedad 10m /s2

, entonces,

podemos determinar el volumen de líquido desalo)ado y el de la piedra

que es el mismo1. En efecto,

V = E

Dg 92or lo tanto:

V = 2newton

(1.000 Kgm3 ) .(10m /s2)=0,0002 m3=200cm3

>ambin es importante notar que si conociramos el volumen de

la piedra, la medición del empu)e con esta metodología nos permitiría

determinar la densidad * del líquido en que la hemos sumergido. Este

es el principio del densímetro, instrumento para medir la densidad de

líquidos.

E; 3'%%3%( & A'=?&)%ómo lo hacen los submarinos y los peces para permanecer

quietos a cierta profundidad, sumergirse y emerger; 2or qu para los

p&)aros esto es imposible sin aletear; %ómo funcionan los chalecos

salvavidas; 2or qu flotan los tmpanos de hielo; 2or qu las


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burbu)as de aire en el agua, o de gas en las bebidas, siempre

ascienden;Si colocamos sobre agua figura #1 distintos ob)etos: madera,

pl&stico, papel, clavos, cubos de hielo, un barquito de papel, etc.,

veremos que algunos flotan y otros se hunden. 2ero esto no depende

+nicamente del material, tambin depende de la forma que este tenga.

Si con un mismo tro(o de plastilina construyes una bola y un disco

ahuecado, ver&s que la primera se hunde mientras que el segundo flota,

seg+n se ilustra en la figura "1. 2or la misma ra(ón un clavo de hierro

se hunde y un barco, del mismo material, flota. >odas estas preguntas y

los hechos sealados encuentran su e'plicación en el principio de

Arquímedes. 2ara saber m&s sobre Arquímedes lee el recuadro de lafigura 1.

F%' J: D%)*%*() (*( (?( ?&', 3;+)*%(, 33;, ;(),


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F%' :


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Badie sabe cómo Arquímedes llegó a esta conclusión, pero se

conoce bien la leyenda seg+n la cual el rey Cerón de Siracusa encargó

al genio averiguar si la corona de oro que le había hecho un orfebre

contenía todo el oro que le habían entregado para su fabricación. Seg+n

se dice, hi(o el descubrimiento cuando se estaba baando, y tan

contento se puso que salió desnudo y con la corona en sus manos

gritando por las calles de su ciudad DEureFaG EureFaG...H, en seal de

que había hallado la solución al problema.El principio de Arquímedes es una consecuencia de la presión

hidrost&tica. 2ara entender este punto sigamos el siguiente an&lisis

ayudado por la figura $$1. Allí se muestra un líquido de densidad * y

sumergido en l un cuerpo cilíndrico de altura C y &rea A en su parte

superior e inferior. En la superficie superior la presión es P1= Dgh1 ,

donde h1 es la profundidad a que se encuentra dicha superficie.

4gualmente, en la superficie inferior es P2=gh2 . Arriba la fuer(a

producida por la presión act+a hacia aba)o y la de aba)o act+a hacia

arriba, siendo mayor este +ltimo dado que h1 h21 .

F%' 11: D?()*'%4 & '3( )?'%&( %;%&'(

Los valores de estas dos fuer(as deben ser F 1= P1 A y

F 2= P2 A , respectivamente, con lo cual la fuer(a total resultante a la

presión que aplica el fluido, ya que las fuer(as laterales se anulan, es:


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F = F 2− F 1

Es decir, F =( P2− P1) A , o bien, F =( Dg h2− Dg h1) A 9

/inalmente se puede escribir como:

F = Dg ( h2−h1 ) A= DgHA 9El volumen del cilindro, y tambin el del líquido desalo)ado, es

V = HA , por lo que encontramos que la fuer(a que act+a hacia arriba

y corresponde al empu)e E es:

E= DgV

%omo la masa del líquido desalo)ado es, m= DV , el empu)e

corresponde a E=mg , E es igual al peso del líquido desalo)ado.

Así, hemos demostrado, gracias a las matem&ticas, el principio de

Arquímedes. Bo es muy difícil comprender que este es un resultado

general9 es decir, no depende de la forma del cuerpo que est

sumergido.

IV" MATERIALESo - soportes universaleso - vasos de precipitacióno - sensores de fuer(ao - cuerpos de Al, %u, /e, 0n1

V" PROCEDIMIENTO:

• En la balan(a pesamos cada cuerpo.

• >omamos las medidas con el vernier de las pesas de 0n, /e, %u, Al

pesamos cada uno con balan(a analítica.


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• En un vaso precipitado agregamos !#@ ml de agua.

• En un soporte universal y I.L.J e'poner1 hallamos la densidad, peso

aparente y el volumen del cuerpo sumergiendo el 0n, /e, %u, Al en agua

sacando con la pipeta el e'ceso del agua por el peso de las pesas

de)ando en el contenido del agua y las pesas a !#@ml.

VI" ANLISIS Y RESULTADOS

"1" A;?%%(

mK $".


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exp=¿(2,48 g/cm3)(100

3cm

3

1cm3 )(

1 Kg

1000g)

⍴¿

exp=¿⍴¿

!-"@ Ng m3

V́ Al K

V

V ¿ exp

2

⍴́ Al K2698,4+2480

2

O ⍴ Al K|2698,42480|

2698,4

⍴́ Al K !


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V́ Al K #?, O V Al K @,@"

V c= V́ c ± Δ V c

V c=76,9±0,08

w c=(198.53g )(9.8 ms2 ) . 1kg

1000 g=1.94 N

E=( 1 gcm3 )(9.8 m

s2 )(80cm3 ). 1kg1000g =0.784 N

papreal=(73,8 cm3 )(9,8 ms2 )[

2,69 g

cm3 −

1 g

cm3 ]

papreal=(73,8 cm3 )(9,8 m

s2 )(

1.69 gcm

3 ). 1 g1000 g

papreal=1.22 N

papsensor=1.2 N

∆ pap=

|1.22−1.2|1.22

∆ pap=0.01

pap1.2∓0.01


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"2" Z%

masa=224.78 g

p znc =7140 kg

m3 .1000 g

1kg .

1m3

1003

cm3

p znc =7,14 g

cm3

!c= !́ c∓∆ !c

!́c=31,48+20

2

!́c=25.74

∆ !c=|31,48−20|

31,48

∆ !c=0.36

!c=25.74∓0.36

!real= 224.78 g

7.14 g/ cm3

!real=31.48cm3

!real=31.48ml

!exp=20ml

pc= ´ pc∓∆ pc

pexp= mc

!cexp

pexp=224.78g

20ml

pexp=11.239 g

cm3 .100

3cm

3

1m3

. 1kg

1000 g

pexp=11239 kg/m3

´ pc=7140+11239

2

´ pc=9189.5


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∆ pc=|7140−11239|

7140

∆ pc=0.57

pc=9189.5∓0.57

w c=(224.78 g )(9.8 ms2 ). 1kg

1000 g=2.20 N

E= P" . g . !cs

E=(1 gcm

2 )(9.8ms2 ) (20cm

3 ) . 1kg1000g

=0.196 N

papreal=(31.48 cm2) (9.8 ms2 )[7.14−1 ]

papreal=(31.48 cm2) (9.8 ms2 )(6.14

g

cm3 ). 1kg1000

papreal=1.894 N

pap= ´ pap∓∆ pap

´ papsensor=2.1 N

∆ pap=1.894−2.1

1.894

∆ pap=0.1

pap=2.1∓0.1

"@" H%''(

QasaK !.?" g

RK #"#@ Ng m

3

'

100 g

1 Kg #

1m3

1003

cm3

RK #.#"g

cm3

RK

real=¿ 92.68 g7.87 g /cm3

m

V ⤳V ¿

V

real=11.77 cm3

V real=11.77 ml

V exp=20ml

$ml K $

cm3

V́ Fe=V real+V exp

2

V́ Fe K11.77+20

2

± Δ


18/24

V́ Fe K $


19/24

% Fe K !.?" g1 ."m

s2 1'

1 Kg

1000 g

% Fe K @.@ Ngm s2

⤳ @.@ B

EK

$l'(&o # gra!e&a& #V s(merg&o

EK $g

cm3 1."

m

s2 1!@ cm

3

1'

1 Kg

1000 g

EK @.$? B

´ Pap=!alor &el sensor⤳ @." B

Papreal=V real∗g $

$¿ H 2) 1

real=¿(11.77 cm3)(9.8 m

s2

)

Pap¿

7.87 g

cm3

1

g

cm3 1

real=¿(11.77 cm3)(9.8 m

s2

)(6.87 g

cm3

)

Pap¿

real=¿792.42mg

s2 #

1 Kg

1000 g Pap¿

real=¿0.792 N Pap¿

O2apK

| Papreal¿ Papexp| Papreal

O2apK|0.7920.8|0.792

O2apK @.@$

"" C(


20/24

RK ".?g

cm3

RK

real=¿ 192.34 g

8.96g /cm3m

V ⤳V ¿

V

real=21.46 cm3

V real=21.46ml

V exp=20ml

$ml K $

cm3

V́ "(=V real+V exp

2

V́ "( K21.46+20

2

V́ "( K !@.#8

O

V

V "(=|V ¿ exp|

V real

O V "(=|21.4620|21.46

O V "(=0.06

V "(=20.73±0.06

$exp¿

m FeV

exp

$exp K192.34 g

20ml⤳cm3

$exp K .?$

g

cm3 # 100

3cm

3

m3

# 1 Kg

1000 g

$exp K ?$@ Ng m3

´ $"(= $ real+ $exp2

´ $"(=8960+9610

2

´ $"(=9285

± Δ

± Δ


21/24

O

$

$"(=| $¿exp|

$real

O $"(=|89609610|

8960

O $"(=0.07

$"( K !"< P

@.@#

$B K $Ngm

s2

% "( K m"( # gra!e&a&

% "( K $!.8- g1 ."m

s2 1'

1 Kg

1000 g

% "( K $."" Ngm s2

⤳ $."" B

EK

$l'(&o # gra!e&a& #V s(merg&o

EK $g

cm3 1."

m

s2 1!@ cm

3

1'

1 Kg

1000 g

EK @.$? B

´ Pap=!alor &el sensor⤳ $.# B

Papreal=V real∗g $

$¿ H 2) 1

real=¿(21.46 cm3)(9.8 m

s2)

Pap¿

8.96 g

cm3

1

g

cm3 1

real=¿(21.46 cm3)(9.8 m

s2

)(7.96 g

cm3 )

Pap¿

real=¿1674.05mg

s2 #

1 Kg

1000 g

Pap¿

real=¿1.67 N Pap¿

P a p = ± Δ P a p

$ H 2 ) K $ g

cm3


22/24

O2apK| Papreal ¿ Papexp|

PaprealO2apK

|1.671.7|1.67

O2apK @.@$

2ap K $.# P@.@$


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VII" CONCLUSION

=econocimos las fuer(as de empu)e

Se concluye tras la revisión de la información obtenida y la reali(ación dele'perimento dado que las densidades de los sólidos es la relación que hayentre su densidad de agua por el peso y el empu)e, y los valores que toma esconstante a condición normal, lo que significa, que si varia las condicionesambientales, esta cambiara produciendo un mar gen de error relativo, obtenidolas densidades de los sólidos:

ALT= >ET=4%T ALT=EJ2E=4QEB>AL

U E==T=

ALVQ4B4T V real= 198,53

g

2,69 g/ cm3=73,8ml

exp=¿⍴¿

!-"@

Ng m3

O ⍴ Al K @,@"

04B% !real=31.48ml V exp=20ml ∆ pc=0.57

C4E==T V real=11.77 ml V exp=20ml O V Fe=0.69

%T3=E V real=21.46ml V exp=20ml $"(=0.07

VIII" BIBLIOGRAFIA

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