FS-104 Fisica General UNAH

Universidad Nacional Autonoma de Honduras

Facultad de CienciasEscuela de Fısica

Principio de Arquımedes

Objetivos

Verificar el principio de Arquımedes.

Determinar la densidad del objeto.

Materiales y equipo

1 Beaker de 500 ml

1 Vaso desechable

Hilo

Agua potable

Objeto metalico

Balanza

1 Soporte metalico

Marco teorico

Cuando un objeto se coloca en un fluido, o flota o se hunde. Esto se observa mas comunmente en los lıquidos;por ejemplo, los objetos flotan o se hunden en agua. Las cosas flotan porque el fluido las sostiene. Es decir,debe actuar sobre el objeto una fuerza hacia arriba mayor que la fuerza hacia abajo de su peso. Cuando lasfuerzas se igualan entonces el objeto flota en equilibrio y la fuerza hacia arriba debida a la inmersion total oparcial de un objeto en un fluido se denomina fuerza de empuje (Fempuje), tambien conocida como fuerzade flotacion.

El principio de Arquımedes puede ser enunciado como: Un cuerpo parcialo totalmente sumergido en un fluido experimenta una fuerzade empuje igual en magnitud al peso del volumen del fluidodesplazado.

Si tenemos un beaker con agua sobre una balanza de un solo platillo,y sumergimos un cuerpo en el agua ejercera un empuje sobre el cuerpo.Segun el principio de Arquımedes su valor sera:

Fempuje = Vcuerpoρfluidog =mcuerpo

ρcuerpoρfluidog

Segun la tercera ley de Newton (Accion y Reaccion) el cuerpo reaccionara sobre el agua con una fuerza igualy opuesta.Es decir al sumergir el cuerpo en agua, la balanza incrementara su valor en una magnitud de me.

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me =Fempuje

g

Sabemos que E = Vcuerpoρfluidog. Sustituyendo esta expresion tenemos:

me =Vcuerpoρfluidog

g

me =mcuerpo

ρcuerpoρfluido

Vamos a aprovechar este principio para calcular la densidad de un objeto.

ρcuerpo =mcuerpo

meρfluido

Procedimiento experimental

Parte I: Determinacion de la densidad del solido mediante el Principio de Ar-quımedes

1. Con la balanza calibrada correctamente mida la masa del Objeto metalico (mcuerpo) (seco) y registreel valor en la Tabla 1.

2. Llene con agua el beaker a 3/4 partes de su capacidad (MBA), mida su masa con la balanza y anotelaen Tabla 1.

3. Con el beaker aun sobre la balanza, cuelgue el objeto metalico del soporte, sumerjalo completamenteen el agua del beaker sin tocar la pared de este y observe lo que sucede con la medida de la balanzaa pesar de que el objeto no interactua directamente con ella.

4. Mida esta nueva masa (MT ) y regıstrela en la Tabla 1

5. Repita los pasos anteriores hasta que la Tabla 1 este completa.

Masa del Objetomcuerpo(g)

Masa del Beakercon AguaMBA(g)

Masa total con elObjeto sumergido

MT (g)123

Tabla 1: Masas medidas de la Parte I.

Parte II: Determinacion de la densidad del solido mediante la definicion de den-sidad (metodo alternativo)

1. Mida la masa del objeto metalico(mcuerpo) (seco) y regıstrela en la Tabla 2.

2. Mida la masa del beaker (MB) (seco) y anotela en la Tabla 2.

3. Teniendo el beaker sobre la mesa, introduzca el vaso dentro y llenelo completamente asegurandose deque no se forme una burbuja en la sobre el nivel del vaso ni que se derrame agua en el beaker.

4. Introduzca el objeto dentro del vaso con agua y observe como se derrama un volumen de agua (igualal volumen del objeto).

5. Asegurese que se darramo toda el agua que debıa derramarse, esto es, que no quede agua sobre el nivelsuperior del vaso en forma de burbuja.

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6. Retire el objeto metalico y a continuacion tambien el vaso con el agua que quedo en su interior tratandode que ni el objeto ni el vaso lleven mucha agua adherida a sus superficies.

7. Mida con la balanza la masa del beaker con el agua que quedo en su interior (MBD) y regıstrela en laTabla 2.

8. Repita todos los pasos anteriores y complete ası la Tabla 2

Masa del Objetomcuerpo(g)

Masa del BeakervacıoMB(g)

Masa del Beaker conel agua derramada

MBD(g)123

Tabla 2: Masas medidas de la Parte II.

Calculos

Calcule el valor promedio de cada uno de las masas medidas. Utilizando estos valores promedios, realicelos siguiente calculos para cada metodo:

1. Parte I (Masa Sumergida): Encuentre la masa de empuje (me = MT −MBA) y determine la densidaddel solido a partir de ella.

2. Parte II (Masa Derramada): Encuentre la masa del agua derramada (md = MBD−MB). De acuerdo alPrincipio de Arquımedes, esta masa es igual a la masa de empuje. Utilıcela para determinar un segundovalor para la densidad.

Analisis de Resultados

1 ¿Que sucede con el peso del solido al sumergirlo en el agua? Explique

2 ¿Que sucede con la masa del solido cuando se sumerge en el agua? Explique

3 Compare el peso promedio del agua derramada con la perdida del peso promedio del solido.

4 Calcule la discrepancia obtenida entre las dos densidades obtenidas por ambos metodos. Segun usted,¿por que ocurre esto?

Bibliografia

Fısica. Wilson, Buffa, Lou. 6ta Ed. Pearson.