PRINCIPIO DE ARQUIMEDES

Alejandro Ordoez Luis Carlos Pardo Edward Sanchez.Fecha de Entrega: 20/02/2015

RESUMENEn esta prctica de laboratorio se tena como objetivo, de manera experimental y guiada, de poner a prueba los conceptos vistos y aprendidos durante las clases anteriores en la prctica de laboratorio, de esta manera se compar y se analiz el principio de Arqumedes involucrando variables y constantes como la fuerza de empuje, el volumen sumergido, la densidad de los fluidos y el peso, para el desarrollo de la misma. El montaje consisti en utilizar dos probetas, un sensor de fuerza y diferentes cuerpos, materiales distintos con diferentes masas para sumergir en las probetas llenada con 2 tipos de fluidos distintos, una con agua corriente con una densidad asociada y otra con glicerina con otra densidad asociada. Esto con el objetivo de comprobar el principio de Arqumedes, que establece que si un cuerpo esta parcialo totalmente sumergido en un fluido, ya sea liquido o gaseoso,este ejercer una fuerza hacia arriba sobre el cuerpo igual alpeso del fluido desplazado por el cuerpo. Se realiz la configuracin respectiva del computador y correcta ubicacin del sensor defuerza para trabajar conla Interfaz y Capstone.

Palabras claves: Principio de Arqumedes, Gravedad, Fuerza de Empuje, Volumen Sumergido, Densidad.

UNIVERSIDAD AUTONOMA DE OCCIDENTE

Facultad de IngenieraDepartamento Ciencias BsicasLaboratorio de Fsica 2I Periodo de 2015

Analisis de electromiografa y electrocardiografia

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2INTRODUCCINEl informe de laboratorio #1, presenta una descripcin detallada de los hechos, relacionados con el experimento realizado en el laboratorio de Fsica 2, donde se evaluaron las caractersticas del principio de Arqumedes.Cuando se sumerge un cuerpo en un lquido parece que pesara menos. Se puede sentircuando nos sumergimos en una piscina. Esto es debido a que,todo cuerpo sumergido recibe una fuerza deabajo hacia arriba. Sobre un cuerpo sumergido actan dos fuerzas; su peso, que es vertical hacia abajo y el empuje que es vertical pero hacia arriba.Si queremos saber si un cuerpo flota es necesario conocer supeso especfico, que es igual a supeso dividido por su volumen.Entonces, se pueden producir tres casos:1.si el peso es mayor que el empuje ( P > E ), el cuerpo se hunde. Es decir, el peso especfico del cuerpo es mayor al del lquido.2.si el peso es igual que el empuje ( P = E ), el cuerpo no se hunde ni emerge. El peso especfico del cuerpo es igual al del lquido.3. Si el peso es menor que el empuje ( P < E ), el cuerpo flota. El peso especfico del cuerpo es menor al del lquido.

METODOLOGIAMETODOLOGIAPara la realizacin del laboratorio se realiza el montaje del sistema, llenando la probeta con agua a un nivel especifico de 70 ml, sobre el cual se introdujeron unas masas soportadas por un sensor de fuerza conectado a laInterfaz y configurado en el programa Capstone donde se obtienen los resultados para cada ensayo, estos verificados por medio de los anlisis matemticos.MATERIAL Y EQUIPO:1. Sensor de fuerza (suspendido de un soporte) 2. Cilindros de diferentes materiales 3. 1 Probeta graduada de 100 mL 4. 1 banco de altura graduable 5. Agua 6. Glicerina2.2 ProcedimientoEn la prctica de laboratorio desarrollamos los siguientes pasos:-Realizamos el montaje del sensor de fuerza sobre el cual se suspendieron las masas o cilindros, despus de haber puesto en cero, el sensor.-Llenamos la probeta con el primer fluido, es decir agua corriente y despus con el segundo fluido glicerina alnivel especificado 70 ml.-Se fueron introduciendo los cilindros en la probeta paso a paso, es decir de ml en ml hasta sumergirlo por completo. Este procedimiento se realiz de igual manera para los 4cilindros y en los diferentes fluidos para as poder hallar las grficas correctas y con estos datos calcular la densidad de cada uno de los fluidos.-Se identific las incertidumbres relativa y absoluta de la densidad, al igual que el error relativo.

Preguntas de anlisis1. A qu fuerza corresponde la que registra el sensor? Explique.R// El sensor de fuerza marca la tensin en la cuerda. En los cilindros tenemos 2 fuerzas que actan cuando no estn sumergidas (Fg (Peso) y T (Tensin)) y 3 cuando estn sumergidas (Fg (Peso), Fe (Fuerza de empuje) y T (Tensin)), pero sabemos que por la segunda ley de newton la sumatoria de fuerzas en el eje vertical debe ser igual a 0; por lo tanto, T = Fg Fe, y esto es lo que nos marca el sensor de fuerza.

1. Concuerda el comportamiento obtenido entre la fuerza registrada y el volumen sumergido con el que esperaba? Explique.R// Si, ya que se esperaba una curva con tendencia lineal por que la tensin disminuye muy suavemente.1. Realice el ajuste que ms se acomode a sus datos e interprete todos los parmetros que este le arroja. (ej.: Ajuste lineal, cuadrtico, polinomico, etc.)R// En la siguiente imagen podemos observar un grfico de Fuerza(N) vs Volumen (mL) y el ajuste lineal de cada una de las rectas de los diferentes materiales de los cilindros (Cobre, aluminio, acrlico, madera) en agua.

En la siguiente imagen podemos observar un grfico de Fuerza(N) vs Volumen (mL) y el ajuste lineal de cada una de las rectas de los diferentes materiales de los cilindros (Cobre, aluminio, acrlico, madera) en glicerina.

1. Determine con los resultados obtenidos la densidad de los fluidos empleados. Cmo puede obtener esta informacin a partir de las medidas realizadas?R// Tenemos que la m (pendiente) de los ajustes lineales va a ser gravedad*densidad. m=g*p, de aqu despejamos la densidad y nos queda p=m/g, y con esta ecuacin podemos calcular la densidad.Densidades en aguaCobre:

Acrlico:

Aluminio:

Madera:

Densidades en glicerinaCobre:

Acrlico:

Aluminio:

Madera:

1. Determine las incertidumbres absoluta y relativa, as como el error relativo para las densidades encontradas (no olvide para esto registrar las incertidumbres de medicin).R// AguaIncertidumbre absoluta = Incertidumbre relativa = (Inc. Absoluta/ Prom. Densidades)*100 = (52,55/1013,515)*100 = 5,18%

GlicerinaIncertidumbre absoluta = 47,96

Incertidumbre relativa = (Inc. Absoluta/ Prom. Densidades)*100 = (47,96/1020,405)*100 = 4,7%

1. Cambian sus resultados al cambiar de material del cilindro? Explique.R// Si cambian los resultados, porque cada uno tiene un margen de error diferente y eso es lo que calculamos en el punto anterior (Error relativo). Cada material arroja una densidad diferente, unos cerca de la real y otros alejados, pero todo depende de cmo se trabaje el laboratorio.POSIBLES CAUSAS DE ERROR No medir con exactitud el valor del volumen que se sumerge el cilindro, ya que ste era realizado visualmente. No presionar el botn Tare para reiniciar el sensor de fuerza cada vez que se realizara otro experimento. La precisin y el buen registro de datos por parte del sensor de fuerza.DISCUSINLogramos determinar la hiptesis que se tena, que era que el comportamiento entre la fuerza registrada (tensin) y el volumen sumergido fue el esperado, pues a medida que se sumerge el cilindro su la tensin disminuye, ya que cuando stees sumergido en el lquido su tensinse reduce debido a la fuerza de empuje que ejerce el lquidoy a su vezdepende de la cantidad de volumen sumergido. En cada una de las grficas se comprob el Principio de Arqumedes pues a medida que se introduce el objeto al fluido (agua), el volumen del agua desplazado es igual al volumen del objeto. Al agregarle glicerina a la probeta y hacer de nuevo el procedimiento, corroboramos que sta adquiere un nivel de densidad diferente que depende del material del cilindro con el que estamos haciendo la prueba. Lasgrficas obtenidas generaron puntos que formaban una lnea recta que era la esperada, aunque algunos de los puntos se salan de sta pero esto es debido a la toma de datos ya que en ocasiones se mova la mesa o el banco de altura graduable.

CONCLUSIONES Cuando el cilindro dejaba de sumergirse en el fluido quiere decir que en este punto elpeso del cilindro es igual a lafuerza de empuje. La densidad no depende de la forma del objeto. Puesto quela densidad es una propiedad caracterstica de los materiales, lo pudimos comprobar en losclculos realizados. La tensin de la cuerda se reduce a medida que el objeto se sumerge ms en el fluido. Comprobamos como lafuerza de empuje esdirectamente proporcional al volumendesalojado, ya que a medida que sumergimos el cuerpo en el fluido, desplaza ms materia y la fuerza de empuje se incrementa. Al realizar los clculos se observ que los resultados tanto por elmtodo analtico como el Principio de Arqumedes eran muy aproximados.

BIBLIOGRAFIA D. C. Baird. Experimentacin. Una introduccin a la teora de mediciones y diseo de experimentos. 2 edicin. Pearson Educacin, Mxico, 1991. PASCO Scientific. Physics Labs with Computers, volume I: Student Workbook. Roseville CA, 1999. Francis W. Sears, Mark W. Zemansky, Hugh D. Young, Roger A. Freedman. Fsica Universitaria, volumen 1. Undcima edicin. Pearson Educacin, Mxico, 2005. Raymond A. Serway, Robert J. Beichner. Fsica para Ciencias e Ingeniera, tomo I. McGraw-Hill, Mxico, 2002.