1. OBJETIVOS Evaluar experimentalmente la paradoja hidrosttica. Evaluar la variacin de la presin con la profundidad en un lquido. Estudiar el principio de Arqumedes.2. FUNDAMENTO TEORICOPresin: fuerza normal por unidad de rea aplicada sobre una superficie.

Presin Hidrosttica: presin debida al peso de un fluido en reposo sin considerar la presin atmosfrica. Es la presin que sufren los cuerpos sumergidos en un lquido o fluido por el simple y sencillo hecho de sumergirse dentro de este. Se define por la frmula:

Presin atmosfrica: presin ejercida sobre la superficie terrestre por la masa de aire que se encuentra sobre la tierra.

Paradoja Hidrosttica: La presin en un fluido esttico al mismo nivel (a la misma altura) es siempre la misma.

Figura 1.

Manmetro: Instrumento que consta de un tubo en forma de U, utilizado para medir cambios de presin en un fluidos.

Variacin de la presin con la profundidad: la presin entre dos puntos de un fluido separados por una profundidad h se relacionan por:

Principio de Arqumedes: Todo fluido en reposo ejerce una fuerza ascensional llamada empuje hidrosttico sobre cualquier cuerpo sumergido en ella, que es igual al peso del fluido desalojado por el cuerpo.

3. MATERIALES

Un soporte Universal Vaso de Precipitado (250 ml, 100 ml) Barra (Fe, Al, madera) Platillo con pesas (150 g) Dos Nuez doble Dinammetro (2N) Cinta mtrica (2 m) Barra metlica y soporte de dinammetro Dos Campanas de vidrio Bola y tapn de goma Tubo de vidrio recto (8 cm y 25 cm) Juego de sondas para presin hidrosttica Soporte de tubos Tubo de silicona Vaso de expansin Jeringa de 20 ml

4. PROCEDIMIENTO

Parte I1. Instalar el equipo de acuerdo a la siguiente figura 3, llena las dos campanas hasta la mitad y observe el nivel de agua en las dos campanas.

2. Luego quita una de las campanas, y colquela en diferentes posiciones observando en cada caso los niveles de agua en las campanas (como se muestra en las figuras 4 y 5).

Figura 3. Figura 4.Figura 5.

3. Reemplace una de las campanas con un tubito de vidrio y observe los niveles de agua (como se muestran en las figuras 6, 7 y 8).

Figura 6.Figura 7.Figura 8.

Parte II

4. Instale el manmetro en U de acuerdo a la figura 9, llene agua hasta que los dos tubos estn llenos hasta la mitad, conecte uno de los extremos del manmetro por medio un tubo de silicona a una de las sondas para medir la presin hidrosttica, luego ponga agua en el vaso de precipitados y sumerja la sonda tal como se muestra en la figura 10.

Figura 9.

Figura 10.

5. Utilice la sonda en forma de gancho para medir la presin hacia abajo, la sonda en ngulo recto para medir la presin hacia los lados y para la presin hacia arriba la sonda recta (en todos los casos sumerja la sonda 5 cm y realice las medidas 3 veces). Anote sus datos en la tabla 1.

6. Para evaluar la variacin de la presin con la profundidad, sumerja la sonda recta de 10 cm en 10 cm, anote la profundidad h y la presin absoluta p en la tabla 2.

Parte III7. Principio de Arqumedes, llene aproximadamente del vaso de precipitados con agua, cuidadosamente coloque la barra de aluminio, madera, la unin plstica, tapn de goma y la bola de goma (como se muestra en la figura 11) y observe cuales flotan y cuales se hunden.

8. Llene con agua el vaso de expansin, justo hasta que rebose sobre el vaso de precipitados, espere hasta que deje de gotear (como se muestra en la figura 12), seque con cuidado el vaso de precipitados y mida la masa m0 del vaso de precipitados.9. Determine con el dinammetro el peso en el aire de las masas de 50,100 y 150 g, luego sumerja completamente cada masa y usando un dinammetro, mida el peso en el agua de las masas (como se muestra en la figura 13) y mida tambin la masa del agua desplazada.

Figura 11. Figura 12.Figura 13.

EXPERIMENTO 4

1. De acuerdo a la parte I del Procedimiento:

Qu ocurre con los niveles de agua en los pasos 1 y 2? Explique.En el paso 1 las dos campanas se colocaron a un mismo nivel, observando que los puntos de nivel de agua, entre la campana 1 y la campana 2, eran los mismos; en el paso 2 se pudo observar que, mientras se colocaba una campana a un nivel por encima o por debajo de la otra, los niveles de la campana 1 y la campana 2siempre conservaban un mismo nivel entre ambos puntos de estas.Esto debido a que la presin en ambos puntos siempre es la misma para ambos puntos.

Qu ocurre con los niveles de agua cuando se cambia una de las campanas por el tubo? Explique.Al cambiar una de las campanas por un tubo de vidrio, y volviendo a repetir los pasos 1 y 2 respectivamente, se obtuvo como resultado que los niveles del agua en ambos puntos se mantenan a un mismo nivel. Y por teora sabemos que la presin de un fluido esttico, a una misma altura (mismo nivel), siempre es la misma independientemente de la forma del recipienteal cul se amolde el lquido.2. De acuerdo a la parte II del procedimiento.

Tabla 1.manmetrol (cm)lprom(cm)pH (Pa)

Hacia abajo3 cm2.8 cm2.8 cm2.86 cm280.28Pa

Hacia arriba1.8 cm1.8 cm1.9 cm1.83 cm179.34 Pa

Sobre los lados2.5 cm2.4 cm2.5 cm2.46 cm241.08 Pa

Usando la frmula:

Y considerando:

HALLAMOS pH (Hacia arriba, hacia abajo y sobre los lados):

Hacia abajopH:

Sabemos que: 1(Pa) =

Entonces:

Hacia arribapH:

Sabemos que: 1(Pa) =

Entonces:

Sobre los ladospH:

Sabemos que: 1(Pa) =

Entonces:

A la misma profundidad, difieren las presiones hacia abajo, hacia arriba y hacia los lados? Explique.

Podemos explicarlo, citando 4 puntos que hacen referencia a la presin hidrosttica:

1. La presin del interior de un lquido acta en todas las direcciones.2. La presin es ms alta cuanto mayor sea la profundidad3. La presin es mayor cuanto mayor sea la densidad del lquido.4. La presin no depende de la forma ni de la amplitud del recipiente.

Resaltando el punto 1:

La presin del interior de un lquido acta en todas las direcciones

Por lo tanto podemos considerar que sea cual sea la direccin de la presin a una cierta profundidad, esta siempre ser la misma sin importar la direccin.

Tabla 2.1234567

h (cm)0.20.40.81.21.622.4

p (Pa)1.962 3.9247.84811.77215.69619.6223.544

Con los datos de la tabla 2. Construya una grafica de P en funcin de h, y realice el ajuste de curvas correspondiente

Explique qu representa la constante del ajuste de curvas.Como se puede apreciar en la grafica que la funcin es P(h)=9.81h donde la constantes 9.81 y viene a ser la gravedad. La grafica sale de la siguiente ecuacin:Explique que representa la pendiente del ajuste de curvas.La grafica representa a una recta de pendiente 9.81 donde la funcin P(h)=9.81h depende de h es la altura. Mientras sea mayor el h mayor ser la presin que se ejerce en el lquido. La presin es directamente proporcional a la altura h.

De la parte III del procedimiento:De acuerdo al paso 7 del procedimiento de que cantidades fsicas depende la flotabilidad de los cuerpos. Explique.Con los datos de los pasos 8 y 9 del procedimiento complete la siguiente tablaTabla 3Masa (g) Peso (N)Peso aparente (N)Empuje (N)Peso de agua desplazada (N)

500.5 N0.410.90.08

10010.80.20.12

1501.51.20.30.3

Masa del recipiente = 17.1 g

Explique cmo calcul el peso de agua desplazada.Primero, medimos el peso de del vaso de precipitados, en la balanza, a fin de tener una referencia de cuanto pesaba para el final, luego al efectuar el experimento y pesar el agua con el vaso de precipitados, en la balanza, solo tenamos q restar el peso del vaso antes medido, para as solo tener el peso de la masa de agua desplazada.

Compare los resultados obtenidos para el empuje y el peso de agua desplazada en cada caso. Explique sus resultados.Desde el primer caso, en el cual se denota menor masa, se puede ver que el resultado obtenido del empuje es el mayor de todos, mientras que a medida que vamos avanzando, hasta medir la masa con mayor peso, se denota que el empuje es mucho menor, eso se debe a que a mayor peso del objeto medido menor ser el empuje por parte del agua.

CUESTIONARIO

1. Explique detalladamente el funcionamiento de un submarino.2. Explique las condiciones que deben tenerse en cuenta para mantener un barco flotando en equilibrio estable (un barco que se inclina ligeramente de su posicin de equilibrio vuelva a su posicin de equilibrio).

CONCLUSIONES

OBSERVACIONES Y SUGERENCIAS

BIBLIOGRAFA

Fsica, Tipler, Paul A., Edit. W. H. Freeman; 6a edicin (2007) Manual de Laboratorio de Fsica UNI, 2009. Fsica Universitaria, F. Sears, y M. Zemanski, Edit. Addison-Wesley Pearson 12a edicin (2007). Fsica Recreativa, S. Gil y E. Rodriguez, www.fisicarecreativa.com.