Universidad Nacional Autónoma de Honduras en el Valle de Sula.

UNAH-VS

Facultad de Ingeniería Civil.

Laboratorio Mecánica de Fluidos.

Tema: Principio de Arquimides

Alumno: Edy Alberto murillo

20062100153

Catedrático: Ing. Gladys de Chávez.

Seccion: 09:02

San Pedro Sula, 24 de Febrero de 2011.

INTRODUCCION

En nuestra vida diaria podemos hacer observaciones como las siguientes:

1. Cuando nos sumergimos en una piscina o en el mar parece que somos más ligeros, decimos que pesamos menos.

2. Los globos que se venden para niños 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 explicación científica sobre estos hechos la encontró hace muchos siglos, siglo IV a.C., una persona de capacidad excepcional, ARQUÍMEDES.

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 Arquímedes:

"Todo cuerpo sumergido en un fluido (líquido o gas), experimenta una fuerza (empuje) vertical y hacia arriba igual al peso del fluido desalojado"

OBJETIVOS

Usar procedimientos específicos para demostrar e ilustrar la teoría de flotación.

Demostrar y comprobar el principio de Arquímedes.

Determinar el volumen de un solidó irregular mediante el principio de Arquímedes.

Comprender, y asimilar sobre los aspectos y parámetros que rigen el principio de Arquímedes mediante la practica asignada

Desarrollar un concepto mas claro avanzado y especifico del que se tomen a partir de la práctica 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 así un conocimiento base para el uso adecuado de estos en próximas ocasiones.

Enlazar los diferentes conceptos teóricos aprendidos con anterioridad a los determinados conceptos necesitados en la practica para así tener una mejor precisión en la recopilación de datos y una adecuada comprensión de los mismos.

Estimular un interés apropiado hacia el campo de la física a partir de la practica asignada tomando como estímulo el que esta y otras prácticas nos sirvan en un futuro para la aplicación diaria de nuestra vida además de la importancia que

pueda implicar lo anterior.

APARATOS Y MATERIALES

Beaker

Balanza

Cuchara

Agua

Sal

Piedra

Huevo

Hilo Piedra

MARCO TEORICO

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

Donde ρf es la densidad del fluido, V el volumen del cuerpo sumergido y g la aceleración 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 actúa siempre verticalmente hacia arriba y está aplicado en el centro de gravedad del fluido desalojado por el cuerpo; este punto recibe el nombre de centro de carena.

El principio de Arquímedes afirma que todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje vertical y hacia arriba igual al peso de fluido desalojado.

La explicación del principio de Arquímedes consta de dos partes como se indica en la figuras:El estudio de las fuerzas sobre una porción de fluido en equilibrio con el resto del fluido.La sustitución de dicha porción de fluido por un cuerpo sólido de la misma forma y dimensiones.

Porción de fluido en equilibrio con el resto del fluido.

Consideremos, en primer lugar, las fuerzas sobre una porción de fluido en equilibrio con el resto de fluido. La fuerza que ejerce la presión del fluido sobre la superficie de separación es igual a p·dS, donde p solamente depende de la profundidad y dS es un elemento de superficie.

Puesto que la porción de fluido se encuentra en equilibrio, la resultante de las fuerzas debidas a la presión se debe anular con el peso de dicha porción de fluido. A esta resultante la denominamos empuje y su punto de aplicación es el centro de masa de la porción de fluido, denominado centro de empuje.

De este modo, para una porción de fluido en equilibrio con el resto, se cumple

Empuje=peso=rf·gV

El peso de la porción de fluido es igual al producto de la densidad del fluido rf por la aceleración de la gravedad g y por el volumen de dicha porción V.

Se sustituye la porción de fluido por un cuerpo sólido de la misma forma y dimensiones.

Si sustituimos la porción de fluido por un cuerpo sólido de la misma forma y dimensiones. Las fuerzas debidas a la presión no cambian, por tanto, su resultante que hemos denominado empuje es la misma y actúa en el mismo punto, denominado centro de empuje.

Lo que cambia es el peso del cuerpo sólido y su punto de aplicación que es el centro de masa, que puede o no coincidir con el centro de empuje.

Por tanto, sobre el cuerpo actúan dos fuerzas: el empuje y el peso del cuerpo, que no tienen en principio el mismo valor ni están aplicadas en el mismo punto.

En los casos más simples, supondremos que el sólido y el fluido son homogéneos 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 líquido es empujado de alguna manera por el fluido. A veces esa fuerza es capaz de sacarlo a flote y otras sólo logra provocar una aparente pérdida de peso. Pero, ¿cuál es el origen de esa fuerza de empuje? ¿De qué depende su intensidad?

Sabemos que la presión hidrostática aumenta con la profundidad y conocemos también que se manifiesta mediante fuerzas perpendiculares a las superficies sólidas que contacta. Esas fuerzas no sólo se ejercen sobre las paredes del contenedor del líquido sino también sobre las paredes de cualquier cuerpo sumergido en él.

Distribución de las fuerzas sobre un cuerpo sumergido

Imaginemos diferentes cuerpos sumergidos en agua y representemos la distribución de fuerzas sobre sus superficies teniendo en cuenta el teorema general de la hidrostática. La simetría de la distribución de las fuerzas permite deducir que la resultante de todas ellas en la dirección lwrizontal será cero. Pero en la dirección vertical las fuerzas no se compensan: sobre la parte superior de los cuerpos actúa una fuerza neta hacia abajo, mientras que sobre la parte inferior, una fuerza neta hacia arriba. Como la presión crece con la profundidad, resulta más intensa la fuerza sobre la superficie inferior. Concluimos entonces que: sobre el cuerpo actúa una resultante vertical hacia arriba que llamamos empuje.

¿Cuál 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). Análogamente, 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 líquido idéntica en volumen al cubo sumergido. Concluimos entonces que el módulo del empuje es igual al peso del líquido desplazado por el cuerpo sumergido.

Con un ejercicio de abstracción podremos generalizar este concepto para un cuerpo cualquiera. Concentremos nuestra atención en una porción de agua en reposo dentro de una pileta llena. ¿Por qué nuestra porción de agua no cae al fondo de la pileta bajo la acción de su propio peso? Evidentemente su entorno la está sosteniendo ejerciéndole una fuerza equilibrante hacia arriba igual a su propio peso (el empuje).

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

Un cuerpo sumergido recibe un empuje vertical y hacia arriba igual al peso del volumen de líquido desplazado.

E = Peso del líquido desplazado = dlíq . g . Vliq desplazado = dliq . g . Vcuerpo

Es importante señalar que es el volumen del cuerpo, y no su peso, lo que determina el empuje cuando está totalmente sumergido. Un cuerpo grande sumergido recibirá un gran empuje; un cuerpo pequeño, un empuje pequeño.

PROCEDIMIENTO

Se 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, después el volumen final, para luego obtener el volumen desplazado así 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 hundirá 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 Arquímedes.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.

Fórmulas de Empuje.

Vo = Volumen InicialVf = Volumen FinalE = Empujeρ = 1 g/cm³ (densidad del agua)

ΔV = Vf – Vo

E = ΔV * ρ

CALCULOS

ILUSTRACIONES

HUEVO CON AGUA

APLICACIÓN DE LA SAL AL AGUA

AGUA SALADA

CON AGUA

CONCLUSIONES

Que mediante el principio de Arquímedes se pueden determinar los volúmenes de cuerpos irregulares.

dice que el equilibrio es estable ósea 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.

BIBLIOGRAFIA

http://www.monografias.com/trabajos12/arqui/arqui.shtml

http://es.wikipedia.org/wiki/Principio_de_Arquímedes

http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/fluidos/estatica/arquimedes/arquimedes.htm

http://perso.gratisweb.com/grupopascal/FLUIDOS%20Profe/FLUIDOS%20Profe/Carpeta%20unidad/arquimedes/EMPUJE.htm

http://www.profesorenlinea.cl/fisica/ArquimedesPrincipio.htm

http://www.portalplanetasedna.com.ar/principio02.htm

http://www.google.hn/search?hl=es&source=hp&q=principio+de+arquimedes&aq=0&aqi=g10&aql=&oq=PRINCIPIO

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