1 Fb mg - DSpace Universidad Don Bosco

DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BÁSICAS
LABORATORIO FISICA
ASIGNATURA: FISICA II
I. OBJETIVOS
LABORATORIO 5: PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES
a) A partir de datos experimentales calcular el empuje que experimenta un cuerpo
utilizando las fórmulas = y = −
b) Aplicar el principio de Arquímedes para determinar la densidad de un solido
desconocido.
c) Aplicar el principio de Arquímedes para determinar la densidad de un liquido
desconocido
II. INTRODUCCIÓN
El principio de Arquímedes expresa que si un cuerpo está parcial o totalmente sumergido en
un fluido, éste ejerce una fuerza hacia arriba sobre el cuerpo denominada fuerza de flotación
o empuje, igual al peso del fluido desalojado por el cuerpo.
El fenómeno de la flotación es muy conocido: un cuerpo sumergido en agua parece pesar
menos que en aire; si el cuerpo es menos denso que el fluido, entonces debe flotar. El
cuerpo humano normalmente flota en el agua, y un globo lleno de Helio flota en el aire.
Consideremos un cuerpo totalmente sumergido en un fluido en reposo, tal como se muestra
en la figura. 1
Si el cuerpo está en equilibrio ΣF = 0 y Στ = 0 ( 1 )
1
Fig. 1
Fb
mg

Debido a la presión, se ejercen fuerzas sobre la superficie del cuerpo tal como se muestra
en la figura. Así, la fuerza total hacia arriba ejercida por el fluido sobre el cuerpo es igual al
peso del objeto en dicho estado de equilibrio. El valor de Fb se calcula conociendo el peso
del fluido que desaloja el cuerpo, es decir:
Fb = ρF VFD g = Wreal – Waparente = W - Wa ( 2 )
III. TAREA PREVIA
Definir los siguientes términos
Peso real
Peso aparente
Empuje
Investigue tres aplicaciones del Principio de Arquímedes
¿Por qué el empuje que experimenta un cuerpo sumergido en un liquido es mucho
mayor que si ese mismo cuerpo se encuentra sumergido en un gas como por
ejemplo el aire?
Se le recomienda resolver problemas de Arquímedes haciendo uso de la bibliografía
sugerida por el docente de teoría.
IV. MATERIALES Y EQUIPO
V. PROCEDIMIENTO
Varillas de sostén con base
Calibrador Vernier
Probeta graduada de 100 mL
Dinamómetro
Cinco piezas de aluminio
Recipiente de rebose
Beaker
Líquido muestra
Recipiente pequeño
PARTE A: COMPROBACIÓN DEL PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES
1. Pesar cada una de las piezas de aluminio con la balanza de resorte o dinamómetro.
2. Colocar el agua en el recipiente de rebose y permitir que el agua se derrame un poco
para asegurarse que el agua está a punto de caer. Luego, colocar la probeta
totalmente seca para que el agua que salga del recipiente de rebose se vierta en
ella.
3. Sumergir totalmente la pieza de aluminio en el recipiente de rebose
2

Pieza
4. Leer y anotar el valor del peso que registra el dinamómetro (peso aparente)
5. Mida el volumen de agua colectada en la probeta,para cada pieza de aluminio
6. Medir con el calibrador vernier, el diámetro y la altura de cada una de las piezas de
aluminio y determine su respectivo volumen.
7. Colocar los datos medidos y calculados en la tabla 1.
1
2
3
4
5
Peso real W
( N )
Peso
aparente Wa
( N )
Volumen de
agua
desplazada
VFD ( m 3 )
Tabla 1
3
Volumen
calculado
( m 3 )
W - Wa
( N )
PARTE B: DETERMINACIÓN DE LA DENSIDAD DE UN SÓLIDO DESCONOCIDO
Fb = ρFVFg
( N )
1. Coloque suficiente agua en el recipiente de rebose hasta que un poco de agua se
derrame
2. Cuelgue del dinamómetro la pieza proporcionado por su instructor y mida su peso
real
3. Introduzca la pieza que cuelga del dinamómetro en el recipiente de rebose de forma
que quede totalmente sumergido. Leer el volumen que marca la probeta donde cae
el agua desplazada y mida el peso aparente. Sacar la pieza y secarla
4. Haciendo uso del vernier mida las dimensiones del cuerpo para calcular el volumen,
posteriormente calcule la masa usando la expresión mg, y finalmente calcule la
densidad del cuerpo
5. Calcular el valor de la fuerza de flotación o empuje.
DATOS:
PESO REAL:____________
VOLUMEN:______________
PESO APARENTE:________
DENSIDAD:______________
FUERZA FLOTACIÓN:_____

PARTE C: DETERMINACIÓN DE LA DENSIDAD DE UN LÍQUIDO
1. Utiliza un cilindro cualquiera. Conociendo su peso real, aparente y volumen, calcular
el empuje o fuerza de flotación cuando se sumerge en el liquido cuya densidad
queremos determinar
DATOS
PESO REAL:_______________
PESO APARENTE:__________
VOLUMEN:_________________
FUERZA FLOTACIÓN:________
VI. ANALISIS DE RESULTADOS
PARTE A: COMPROBACION DEL PRINCIPIO DE ARQUIMEDES
1. Construya el gráfico ρgVs vrs (W-Wa) a partir de los datos calculados en la tabla 1.
2. Aplique el proceso de regresión lineal y determine la ecuación que relaciona las
variables
3. A partir del gráfico determine la pendiente. El resultado es el que esperabas.
Explique.
4. ¿Se comprueba con buena aproximación el Principio de Arquímedes a partir del
valor de la pendiente?
PARTE B: DETERMINACIÓN DE LA DENSIDAD DE UN SÓLIDO DESCONOCIDO
1. Al comparar los valores teóricos y experimentales de la fuerza de flotación o empuje,
¿Los resultados son aproximadamente iguales? ¿es asi como se esperaba?.
Explique
2. Comparar el valor de la densidad del sólido obtenido por medición directa y el
obtenido utilizando los valores bibliográficos. ¿Los resultados son como se
esperaban?. Explique
PARTE C: DETERMINACIÓN DE LA DENSIDAD DE UN LÍQUIDO
1. ¿Cuánto vale la densidad del líquido muestra?
2. Calcule el porcentaje de error con respecto al valor teórico proporcionado por su
docente
3. Elabore sus conclusiones de la práctica
4

UNIVERSIDAD DON BOSCO
DEPTO. DE CIENCIAS BASICAS NOTA
TABLA DE COTEJO
ASIGNATURA: FÍSICA II Laboratorio No. 5
Nombre de la Práctica: PRINCIPIO DE ARQUIMEDES
Instructor: ______________________________ Fecha _________________ G. L. _____
Miembros del Grupo
No APELLIDOS NOMBRES CARNÉ FIRMA G.T.
1
2
3
4
No ASPECTOS A EVALUAR %ASIG. %OBTEN. OBSERVACIONES
1 Presentación y orden 5
2 Tabla 1 PARTE A. Cálculos en hojas adicionales 5
3 Gráfico Fb vrs ( W - Wa ) con los datos calculados en 5
la tabla 1.
4 Con el proceso de regresión lineal, determine la 10
ecuación que relaciona las dos variables
5 A partir del gráfico determine la pendiente, ¿Qué 10
valor esperabas?
6 ¿Se comprueba el principio de Arquímedes?.
10
Explique
7 PARTE B: Cálculo de la densidad del cuerpo 10
metálico. Comparación con el valor teórico
encontrado en los textos. ¿es así como se
esperaba?. Explique
8 Porcentaje de error 10
9 PARTE C : Densidad del líquido muestra 10
10 Cálculo del porcentaje de error en dicha
determinación. ¿Es confiable el método utilizado?
11 Conclusiones
TOTAL DE PUNTOS
5
10
15
100