ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL...
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ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL INSTITUTO DE CIENCIAS FÍSICAS LABORATORIO DE FISICA B Profesor: Carlos Martínez Briones Título de la práctica: Hidrostática 1 Nombre: Cristhian Geovanny Ramírez Parrales Grupo de trabajo: Cristhian Ramírez P. Danny Regalado Daniela Pincay Paralelo: 12 Fecha de entrega: Lunes, 24 de octubre del 2011 Año: 20011 – 2012
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ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL
INSTITUTO DE CIENCIAS FÍSICAS
LABORATORIO DE FISICA B
Profesor:
Carlos Martínez Briones
Título de la práctica:
Hidrostática 1
Nombre:
Cristhian Geovanny Ramírez Parrales
Grupo de trabajo:
Cristhian Ramírez P.
Danny Regalado
Daniela Pincay
Paralelo: 12
Fecha de entrega:
Lunes, 24 de octubre del 2011
Año: 20011 – 2012
Hidrostática 1
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RESUMEN:
Para realizar esta práctica aplicaremos formulas ya conocidas para determinar la
densidad de cada una de las muestras sólidas dadas por el profesor y también la del
diesel, utilizaremos la balanza de Jolly como herramienta principal para que nos arrogue
los datos necesarios para poder determinar los resultados de cada densidad. Debemos
tener mucho cuidado y darle mucha importancia a cada medición que anotemos ya que la
balanza es muy sensible.
Para esto debemos establecer un sistema de referencia que será esencial durante todo el
desarrollo de la práctica, ya que si no lo tomamos en cuenta obtendremos resultados no
muy favorables. Si las mediciones y la aplicación de las formulas son las correctas
deberíamos llegar a encontrar como resultado un valor aproximado al de las densidades
conocidas de cada uno de las muestras establecidas.
(English)
To apply this practice already known formulas to determine the density of each solid
sample provided by the teacher and that of diesel, use the Jolly balance as the main tool
for us to arrogate to himself the information needed to determine the results of each
density. We must be careful to give much importance to each measurement we scored as
the balance is very sensitive.
For this we must establish a reference system will be vital throughout the development of
practice, because if we do not take into account we obtain very favorable results. If the
measurements and the application of the formulas are correct we should find as a result
reach a value close to that of the known densities of each sample set.
OBJETIVOS:
Utilizar el principio de Arquímedes.
Determinar la densidad relativa de sólidos y líquidos.
INTRODUCCIÓN:
El Principio de Arquímedes establece que todo cuerpo sumergido total o parcialmente en
el interior de un fluido recibe un empuje hacia arriba que es, en magnitud, igual al peso
del líquido que desaloja. Esta fuerza recibe el nombre de empuje hidrostático o de
Arquímedes, y se mide en Newtons en el Sistema Internacional.
Hidrostática 1
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La densidad relativa de una sustancia es la densidad de la sustancia a la densidad del
fluido que utilicemos como referencia.
El resultado de esta relación es un número que nos indica que tan grande es la densidad
de la sustancia con relación a la de referencia.
La balanza de Jolly es un dispositivo que puede ser usado para medir la densidad relativa
usando para esto el principio de Arquímedes.
Consiste en un pedestal tubular cuya altura puede ser
ajustada mediante la perilla; una escala Vernier permite
tomar las lecturas de los cambios en la altura del
pedestal, un indicador situado en un tubo transparente.
Del extremo del pedestal se suspenden dos platillos,
superior e inferior, mediante un resorte. El platillo
inferior se sumerge en el recipiente con fluido, mientras
el superior se sostiene en el aire.
La muestra del material cuya densidad relativa se desea
establecer se coloca en el platillo superior, el peso de la
muestra estira el resorte hacia abajo una distancia X, la
cual puede ser medida retornando a la posición inicial
que tenían los platillos elevando el extremo del pedestal hasta que el marcador vuelva a
colocarse en la posición inicial que tenía antes de depositar la muestra en el platillo; la
cantidad X es la altura que se debe elevar el pedestal, la cual se mide en la escala Vernier.
El proceso es similar al colocar la muestra en el platillo inferior dentro del agua, la altura
que se desplace la llamaremos
Fig. 1. Balanza de Jolly
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PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL:
Antes de comenzar la práctica debemos encerar la balanza y escoger un nivel de
referencia en el tubo transparente y este nivel no se puede cambiar porque no
obtendríamos los resultados deseados.
Llenar el vaso de precipitación con agua y luego colocarlo en la balanza de Jolly de
modo que el platillo inferior de la balanza quede completamente sumergido en el agua
evitando que toque el fondo del vaso.
Colocar la muestra 1 (hierro) en el platillo superior y llevamos al sistema a la posición
inicial, ajustando con la perilla hasta hacer coincidir nuestro nivel de referencia.
Anotamos la medida que nos indica el vernier con su respectiva incertidumbre, a este
desplazamiento lo llamaremos X.
Enceramos la balanza y el nivel de referencia y ahora colocamos la muestra 1 en el
platillo inferior y lo dejamos sumergir completamente en el agua. Con la perilla
ajustamos de tal manera que nuestro nivel de referencia coincida con su posición inicial.
Anotamos la lectura que nos indica el vernier con su respectiva incertidumbre. A este
desplazamiento lo llamaremos . Debemos tener en cuenta que debe ser menor en
magnitud a X caso contrario estaría mal la medición.
Enceramos la balanza y colocamos el nivel de referencia en su posición inicial.
Reemplazamos el agua dentro del vaso de precipitación por diesel y dejamos sumergir al
platillo inferior con la muestra 1. Ajustamos con la perilla de manera que nuestro nivel
de referencia coincida con la posición inicial. Anotamos la medida que nos indica el
vernier con su respectiva incertidumbre y llamaremos a este desplazamiento . Esto se
hace para encontrar la densidad relativa del diesel. Se debe cumplir que tiene que ser
menor en magnitud a X.
Aplicamos las formulas aprendidas para encontrar la densidad de la muestra 1 y la
densidad relativa del diesel y aplicando calculo para hallar la incertidumbre de cada una.
El mismo procedimiento es para las otras muestras (aluminio, cobre y latin) y solamente
se trabaja con el vaso de precipitación lleno de agua ya que la densidad relativa del diesel
ya la sabemos y la calculamos.
Hidrostática 1
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Demostración de la fórmula de la densidad relativa
La densidad relativa de una sustancia es la densidad de la sustancia a la densidad del
fluido que utilicemos como referencia.
El resultado de esta relación es un número que nos indica que tan grande es la densidad
de la sustancia con relación a la de referencia.
Cuando la muestra de estudio se deposita en el platillo superior sobre el resorte si ejerce
una fuerza igual al peso de la sustancia.
F = mg (2)
Si la muestra se coloca en el platillo inferior que esta sumergido en el fluido será:
Donde E es el empuje del liquido sobre la muestra.
Si se escoge el volumen V de forma que corresponde a la muestra, la densidad relativa,
de acuerdo a la ecuación (1) será
Al multiplicar numerador y denominador por la magnitud de la aceleración de la
gravedad.
En donde W=mg y E es el empuje puesto que, es el peso de una cantidad de fluido que ocupa
un volumen igual al a muestra. Reemplazando (2) y (3) en (4).
Finalmente si se considera la ley de Hooke; la s fuerzas sobre el resorte son proporcionales a las
elongaciones respectivas F=kX y ; la ecuación (5) tomara la forma:
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Los valores X y , corresponden a las elongaciones del resorte.
Usando un razonamiento similar es posible demostrar que la densidad relativa liquida esta dada
por la siguiente expresión:
RESULTADOS:
CÁLCULOS CON EL HIERRO:
En el platillo superior. (Agua)
En el platillo inferior. (Agua)
En el platillo inferior. (Diesel)
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CÁLCULOS CON EL DIESEL
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CÁLCULO CON EL ALUMINIO
En el platillo superior. (Agua)
En el platillo inferior. (Agua)
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CÁLCULO CON EL COBRE
En el platillo superior. (Agua)
En el platillo inferior. (Agua)
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CÁLCULO CON EL LATON
En el platillo superior. (Agua)
En el platillo inferior. (Agua)
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Calculo de error de las sustancias solidas
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Calculo de error de la sustancia liquida
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Tabla de datos
Densidad de la Muestra Líquida
Muestra Sustancia ρ relativa (g/cm3)
1 Diesel 0,80 ± 0.18
Densidad de las Muestras Sólidas
Muestras Sustancia ρ relativa (g/cm3)
1 Hierro 7,60 ± 0,81
2 Cobre 8,76 ± 0,44
3 Aluminio 2,69 ± 0,40
4 Latín 8,76 ± 0,84
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DISCUSIÓN:
Gracias a los datos que tomamos durante la práctica, los cuales fueron suficientes para
poder hallar el resultado que necesitamos, se tomó varias veces las mediciones ya que
en ocasiones salieron datos disparados.
Aplicamos las formulas dadas en clase para encontrar la densidad relativa del fluido y
de las muestras sólidas. Llegando así a obtener un valor considerable que se podría
aproximar a una sustancia y muestras conocidas.
Con los resultados de la densidad obtenidos determinamos que los materiales con que
trabajamos eran el hierro, aluminio, cobre y latín que eran las muestras sólidas y el
diesel la líquida.
Es muy importante la propagación de error porque con estos pudimos aproximar y tener
referencia entre que intervalo estaría nuestra muestra a descubrir, en los cuales
obtuvimos resultados favorables.
CONCLUSIONES:
Pudimos comprobar de buena manera el Principio de Arquímedes tomando como
herramienta principal la balanza de Jolly para aproximar los valores reales de cada uno
de las muestras y fluidos utilizados para esta práctica, los cuales eran:
En varias ocasiones la lectura individual que se tomaba del vernier no era la misma y
ocasionaba que los resultados y el cálculo de las incertidumbres salieron diferentes para
cada uno, aun así los resultados que obtuvimos se encuentran dentro de un intervalo
aceptable lo que nos dio a entender que si estábamos desarrollando de buena manera la
práctica.
BIBLIOGRAFIA:
Guía de Laboratorio de Física B.
http://es.wikipedia.org/wiki/Principio_de_Arqu%C3%ADmedes
http://74.125.113.132/search?q=cache:1bKF69JSt_EJ:www.fisica.unlp.edu.ar/materias/
FEII/Experiencia3_08.doc+balanza+de+jolly&cd=10&hl=es&ct=clnk&gl=ec.
Hidrostática 1
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Anexos
1. Observaciones y datos
a) Densidad relativa de un solido.
b) Complete la tabla mostrada.
c) Determine la densidad relativa de los materiales mostrados.
d) Densidad relativa de un solido.
e) Complete la tabla de datos mostrada.
Muestras Sustancia
1 Hierro 1,52 1,32
2 Cobre 0,43 0,27
3 Aluminio 3,68 3,26
4 Latín 3,62 3,32
Densidad de las Muestras Sólidas
Muestras Sustancia ρ relativa (g/cm3)
1 Hierro 7,60 ± 0,81
2 Cobre 8,76 ± 0,44
3 Aluminio 2,69 ± 0,40
4 Latín 8,76 ± 0,84
Muestras Sustancia
1 Hierro 1,52 1,36 1,32
2 Cobre 0,43 0,30 0,27
3 Aluminio 3,68 3,32 3,26
4 Latín 3,62 3,36 3,32
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f) Utilizando las tres muestras solidas. Calcular experimentalmente la densidad relativa
del líquido suministrado.
2. Análisis
a) Determine el error relativo de cada densidad relativa obtenida de las muestras solidas
b) Determine el error relativo de la densidad relativa obtenida de la muestra liquida.
c) Obtenga la ecuación (7)
F = mg (2)
Densidad promedio del diesel
Muestras Sustancia ρ relativa (g/cm3)
1 Hierro 0,80 ± 0,01
2 Cobre 0,81 ± 0,01
3 Aluminio 0,86 ± 0,01
4 Latín 0,87 ± 0,01
Densidad de las Muestras Sólidas
Muestras Sustancia Error relativo
1 Hierro 2,56 %
2 Cobre 1,57 %
3 Aluminio 0,37 %
4 Latín 1,86 %
Densidad de las Muestras Sólidas
Muestras Sustancia Error relativo
1 Diesel 5,88 %
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d) El acero es más denso que el agua. Entonces, ¿Por qué flotan los barcos de acero?
Según el principio de Arquímedes si un objeto flota en el agua es porque su
densidad es menor que la de ésta.
Los barcos de acero o de metales más densos que el agua se hundirían
irremisiblemente si no fuera porque se diseñan de tal forma que su quilla (la parte
en contacto con el agua) tiene compartimentos que pueden llenarse de aire o de
agua, disminuyendo o aumentando su densidad a voluntad.
e) Cuando una persona en un bote de remos en un pequeño lago lanza un ancla por la
borda, ¿el nivel del agua en el lago sube, baja o permanece igual?
El nivel del agua sube por que al principio el bote ocupa un determinado espacio en
el lago y al lanzar el ancla este ocupara un pequeño lugar en el lago lo cual hara
que el nivel del lago aumente, aunque no lo notemos.
Hidrostática 1
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V DE GOWIN – Hidrostática 1
CONCEPTUAL/TEÓRICO
(Pensar)
METODOLÓGICO
(Hacer)
PREGUNTA CENTRAL
¿Qué nos enseña el principio de
Arquímedes
TEORIA
El Principio de Arquímedes
establece que todo cuerpo
sumergido total o
parcialmente en el interior de
un fluido recibe un empuje
hacia arriba que es, en
magnitud, igual al peso del
líquido que desaloja. Esta
fuerza recibe el nombre de
empuje hidrostático o de
Arquímedes
AFIRMACION
Aplicamos las formulas
dadas en clase para encontrar
la densidad relativa del
fluido y de las muestras
sólidas. Llegando así a
obtener un valor
considerable que se podría
aproximar a una sustancia y
muestras conocidas.
CONCEPTOS CLAVES
Densidad
Densidad relativa
Principio de Arquímedes
Gravedad
CONCLUSION
Pudimos comprobar de buena
manera el Principio de Arquímedes
tomando como herramienta principal
la balanza de Jolly para aproximar
los valores reales de cada uno de las
muestras y fluidos utilizados para
esta práctica
ANALISIS:
RESULTADOS
