PRINCIPIO DE ARKIMIDES edy

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Universidad Nacional Autnoma de Honduras en el Valle de Sula.UNAH-VS

Facultad de Ingeniera Civil.Laboratorio Mecnica de Fluidos.

Tema:

Principio de Arquimides

Alumno: Edy Alberto murillo20062100153

Catedrtico: Ing. Gladys de Chvez.

Seccion: 09:02

San Pedro Sula, 24 de Febrero de 2011.

INTRODUCCIONEn nuestra vida diaria podemos hacer observaciones como las siguientes: 1. Cuando nos sumergimos en una piscina o en el mar parece que somos ms ligeros, decimos que pesamos menos. 2. Los globos que se venden para nios se elevan en el aire al soltarlos. 3. Un trozo de hierro no flota, en general, sobre el agua, pero si le damos la forma adecuada, pensemos en un barco, vemos que flota. La explicacin cientfica sobre estos hechos la encontr hace muchos siglos, siglo IV a.C., una persona de capacidad excepcional, ARQUMEDES.

Los fluidos ejercen fuerzas ascensionales sobre los objetos situados en su seno. La naturaleza y valor de estas fuerzas quedan determinadas en el Principio de Arqumedes: "Todo cuerpo sumergido en un fluido (lquido o gas), experimenta una fuerza (empuje) vertical y hacia arriba igual al peso del fluido desalojado"

OBJETIVOSUsar procedimientos especficos para demostrar e ilustrar la teora de flotacin. Demostrar y comprobar el principio de Arqumedes. Determinar el volumen de un solid irregular mediante el principio de Arqumedes.

Comprender, y asimilar sobre los aspectos y parmetros que rigen el principio de Arqumedes mediante la practica asignada Desarrollar un concepto mas claro avanzado y especifico del que se tomen a partir de la prctica realizada en el laboratorio, con los principios a seguir, y el entendimiento de estos. Aprender y evaluar el correcto uso de los diferentes implementos e instrumentos dados para la practica, teniendo as un conocimiento base para el uso adecuado de estos en prximas ocasiones. Enlazar los diferentes conceptos tericos aprendidos con anterioridad a los determinados conceptos necesitados en la practica para as tener una mejor precisin en la recopilacin de datos y una adecuada comprensin de los mismos. Estimular un inters apropiado hacia el campo de la fsica a partir de la practica asignada tomando como estmulo el que esta y otras prcticas nos sirvan en un futuro para la aplicacin diaria de nuestra vida adems de la importancia que pueda implicar lo anterior

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APARATOS Y MATERIALESBeaker Balanza Cuchara Agua Sal Piedra Huevo Hilo Piedra

MARCOTEORICOEl principio de Arqumedes es un principio fsico que afirma que un cuerpo total o parcialmente sumergido en un fluido en reposo, ser empujado con una fuerza vertical ascendente igual al peso del fluido desplazado por dicho cuerpo. Esta fuerza recibe el nombre de empuje hidrosttico o de Arqumedes, y se mide en newtons (en el SI). El principio de Arqumedes se formula as:

Donde f es la densidad del fluido, V el volumen del cuerpo sumergido y g la aceleracin de la gravedad, de este modo, el empuje depende de la densidad del fluido, del volumen del cuerpo y de la gravedad existente en ese lugar. El empuje acta siempre verticalmente hacia arriba y est aplicado en el centro de gravedad del fluido desalojado por el cuerpo; este punto recibe el nombre de centro de carena.

El principio de Arqumedes afirma que todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje vertical y hacia arriba igual al peso de fluido desalojado. La explicacin del principio de Arqumedes consta de dos partes como se indica en la figuras: El estudio de las fuerzas sobre una porcin de fluido en equilibrio con el resto del fluido. La sustitucin de dicha porcin de fluido por un cuerpo slido de la misma forma y dimensiones.

Porcin de fluido en equilibrio con el resto del fluido. Consideremos, en primer lugar, las fuerzas sobre una porcin de fluido en equilibrio con el resto de fluido. La fuerza que ejerce la presin del fluido sobre la superficie de separacin es igual a pdS, donde p solamente depende de la profundidad y dS es un elemento de superficie. Puesto que la porcin de fluido se encuentra en equilibrio, la resultante de las fuerzas debidas a la presin se debe anular con el peso de dicha porcin de fluido. A esta resultante la denominamos empuje y su punto de aplicacin es el centro de masa de la porcin de fluido, denominado centro de empuje. De este modo, para una porcin de fluido en equilibrio con el resto, se cumple Empuje=peso=rfgV El peso de la porcin de fluido es igual al producto de la densidad del fluido rf por la aceleracin de la gravedad g y por el volumen de dicha porcin V. Se sustituye la porcin de fluido por un cuerpo slido de la misma forma y dimensiones.

Si sustituimos la porcin de fluido por un cuerpo slido de la misma forma y dimensiones. Las fuerzas debidas a la presin no cambian, por tanto, su resultante que hemos denominado empuje es la misma y acta en el mismo punto, denominado centro de empuje. Lo que cambia es el peso del cuerpo slido y su punto de aplicacin que es el centro de masa, que puede o no coincidir con el centro de empuje. Por tanto, sobre el cuerpo actan dos fuerzas: el empuje y el peso del cuerpo, que no tienen en principio el mismo valor ni estn aplicadas en el mismo punto. En los casos ms simples, supondremos que el slido y el fluido son homogneos y por tanto, coinciden el centro de masa del cuerpo con el centro de empuje.

EL EMPUJE: PRINCIPIO DE ARQUIMEDES Resulta evidente que cada vez que un cuerpo se sumerge en un lquido es empujado de alguna manera por el fluido. A veces esa fuerza es capaz de sacarlo a flote y otras slo logra provocar una aparente prdida de peso. Pero, cul es el origen de esa fuerza de empuje? De qu depende su intensidad? Sabemos que la presin hidrosttica aumenta con la profundidad y conocemos tambin que se manifiesta mediante fuerzas perpendiculares a las superficies slidas que contacta. Esas fuerzas no slo se ejercen sobre las paredes del contenedor del lquido sino tambin sobre las paredes de cualquier cuerpo sumergido en l.

Distribucin de las fuerzas sobre un cuerpo sumergido

Imaginemos diferentes cuerpos sumergidos en agua y representemos la distribucin de fuerzas sobre sus superficies teniendo en cuenta el teorema general de la hidrosttica. La simetra de la distribucin de las fuerzas permite deducir que la resultante de todas ellas en la direccin lwrizontal ser cero. Pero en la direccin vertical las fuerzas no se compensan: sobre la parte superior de los cuerpos acta una fuerza neta hacia abajo, mientras que sobre la parte inferior, una fuerza neta hacia arriba. Como la presin crece con la profundidad, resulta ms intensa la fuerza sobre la superficie inferior. Concluimos entonces que: sobre el cuerpo acta una resultante vertical hacia arriba que llamamos empuje. Cul es el valor de dicho empuje?

Tomemos el caso del cubo: la fuerza es el peso de la columna de agua ubicada por arriba de la cara superior (de altura h1). Anlogamente, F2 corresponde al peso de la columna que va hasta la cara inferior del cubo (h2). El empuje resulta ser la diferencia de peso entre estas dos columnas, es decir el peso de una columna de lquido idntica en volumen al cubo sumergido. Concluimos entonces que el mdulo del empuje es igual al peso del lquido desplazado por el cuerpo sumergido. Con un ejercicio de abstraccin podremos generalizar este concepto para un cuerpo cualquiera. Concentremos nuestra atencin en una porcin de agua en reposo dentro de una pileta llena. Por qu nuestra porcin de agua no cae al fondo de la pileta bajo la accin de su propio peso? Evidentemente su entorno la est sosteniendo ejercindole una fuerza equilibrante hacia arriba igual a su propio peso (el empuje).

Ahora imaginemos que sacamos nuestra porcin de agua para hacerle lugar a un cuerpo slido que ocupa exactamente el mismo volumen. El entorno no se ha modificado en absoluto, por lo tanto, ejercer sobre el cuerpo intruso la misma fuerza que reciba la porcin de agua desalojada. Es decir:

Un cuerpo sumergido recibe un empuje vertical y hacia arriba igual al peso del volumen de lquido desplazado. E = Peso del lquido desplazado = dlq .g . Vliq desplazado = dliq .g . Vcuerpo Es importante sealar que es el volumen del cuerpo, y no su peso, lo que determina el empuje cuando est totalmente sumergido. Un cuerpo grande sumergido recibir un gran empuje; un cuerpo pequeo, un empuje pequeo.

PROCEDIMIENTOSe agrega agua a dos beaker. A uno se le agrega una cantidad de sal hasta que el huevo que vamos a introducir pueda flotar. Anotamos el volumen inicial del agua y sal, despus el volumen final, para luego obtener el volumen desplazado as comprobamos el caso de flotabilidad: El peso es menor que el empuje Al otro beaker se deja con agua solamente y luego se le introduce el huevo. Este se hundir hasta el fondo, anotamos el volumen inicial y final del agua, para obtener el volumen desplazado. Con este procedimiento comprobamos l tercer caso ce flotabilidad: El peso es mayor que el empuje. En la segunda parte del laboratorio, comprobaremos el principio de Arqumedes. Colgamos una piedra en la balanza con un hilo de masa despreciable, anotamos su peso luego colocamos un beaker con agua e introducimos la piedra siempre colgada del hilo y anotamos su peso.

Frmulas de Empuje. Vo = Volumen Inicial Vf = Volumen Final E = Empuje = 1 g/cm (densidad del agua) V = Vf Vo E= V*

CALCULOS

ILUSTRACIONES

HUEVO CON AGUA

APLICACIN DE LA SAL AL AGUA

AGUA SALADA CON AGUA

CONCLUSIONESQue mediante el principio de Arqumedes se pueden determinar los volmenes de cuerpos irregulares. dice que el equilibrio es estable sea que el centro de gravedad esta debajo del centro de empuje. Para la estabilidad de un cuerpo sumergido el centro de gravedad debe de estar directamente debajo del centro de empuje.

BIBLIOGRAFIAhttp://www.monografias.com