Principio de Arquímedes

Empuje. Cuerpo. Fuerza. Densidad. Masa. Volumen. Dinamómetro

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  • Idioma: castellano
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El Empuje de Arquímedes

El objetivo de la práctica es comprobar de que factores depende el empuje que sufre un cuerpo

  • Empuje

Es la fuerza que actúa hacia arriba reduciendo el peso aparente del objeto cuando éste se encuentra en el agua.

  • Fuerza

Es la acción entre dos cuerpos que cambia o tiende a cambiar cualquier relación física entre ambos.

  • Principio de Arquímedes

Ley física que establece que cuando un objeto se sumerge total o parcialmente en un líquido, éste experimenta un empuje hacia arriba igual al peso del líquido desalojado. La mayoría de las veces se aplica al comportamiento de los objetos en agua, y explica por qué los objetos flotan y se hunden y por qué parecen ser más ligeros en éste medio.

El concepto clave de este principio es el empuje.

Un objeto flota si su densidad media es menor que la densidad del agua. Si éste se sumerge por completo, el peso del agua que desplaza ( el empuje) es mayor que su propio peso, y el objeto es impulsado hacia arriba y hacia fuera del agua hasta que el peso del agua desplazada por la parte sumergida sea exactamente igual al peso del objeto flotante.

Por el principio de Arquímedes, los barcos flotan más bajos en el agua cuando están muy cargados (ya que necesita desplazar mayor cantidad de agua para generar el empuje necesario).

  • Densidad

Relación entre la masa y el volumen de una sustancia, o entre la masa de una sustancia y la masa de un volumen igual de otra sustancia tomada como patrón.

  • Volumen

Medida del espacio ocupada por un cuerpo sólido. El volumen se mide en unidades cúbicas, como metros cúbicos o centímetros cúbicos.

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  • Masa

Propiedad intrínseca de un cuerpo, que mide su inercia, es decir, la resistencia del cuerpo a cambiar su movimiento. La masa no es lo mismo que el peso, que mide la tracción que ejerce la Tierra sobre una masa determinada. El peso varía según la posición de la masa en relación con la Tierra, pero es proporcional a la masa.

  • Dinamómetro

Cualquiera de los diferentes instrumentos de laboratorio empleados para medir la fuerza. Una fuerza común de dinamómetro es la balanza de resorte calibrada en newtons, la unidad de fuerza del sistema internacional de unidades.

Cabe suponer que el empuje que sufre un cuerpo depende de:

1- la profundidad a la que se haya sumergido el cuerpo en el fluido

  • la masa total del fluido

  • el volumen del fluido

  • la densidad del fluido

  • la masa del cuerpo sumergido

  • el volumen del cuerpo sumergido

  • la forma del cuerpo sumergido

  • la densidad del cuerpo sumergido

  • Para comprobar si las anteriores hipótesis eran o no ciertas, hemos diseñado los siguientes experimentos:

  • se sumerge la misma bola a una profundidad, y después a otra. Nos damos cuenta de que no influye porque al tener el mismo volumen, desplaza la misma cantidad de agua en las dos profundidades.

  • Sumerges la misma bola en dos cantidades distintas de fluido. No influye, ya que desplaza la misma cantidad de fluido en ambas ocasiones.

  • Hacemos lo mismo que en la anterior hipótesis. No influye.

  • Se comprueba sumergiendo la misma bola en dos fluidos de distinta densidad. Si que influye, pues no desplaza el mismo volumen en los dos fluidos.

  • se sumergen dos cuerpos de distinta masa pero de igual volumen.

  • P. Real 0.04N; P. Aparente 0.01N; Pr - Pa = 0.03N

    No influye

    P. Real 1N ; P. Aparente 0.07N ; Pr - Pa = 0.03N

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  • se sumergen dos cuerpos de igual masa y de distinto volumen.

  • P. Real 0.051N; P. Aparente 0.045N; Pr - Pa = 0.06N

    Si influye

    P. Real 1N ; P. Aparente 0.089N ; Pr - Pa = 0.011N

    7- se sumergen dos cuerpos de distinta forma pero de igual volumen en una misma cantidad de volumen no influye

    8- dos cuerpos de igual volumen pero de distinta masa se sumergen en una misma cantidad de fluido.

    P. Real 0.094N; P. Aparente 0.062N; Pr - Pa = 0.032N

    No inf.

    P. Real 0.041N ; P. Aparente 0.09N ; Pr - Pa = 0.032N

    Materiales:

    • Probeta

    • Bolas de distinta masa

    • Agua

    • Ccl4

    • Etanol

    • Dinamómetro

    • Soporte metálico

    Resultados:

    Determinación experimental

    Fluido

    P.Real (N)

    P.Apar.(N)

    Empuje

    Agua

    0.094

    0.06

    0,034

    Ccl4

    0.094

    0,045

    0,047

    Etanol

    0.094

    0,069

    0,025

    Conclusiones:

    El empuje de un cuerpo sólo depende de la densidad del líquido en el que se sumerge el cuerpo, y del volumen que tenga el cuerpo sumergido en el susodicho líquido.

    La densidad y el empuje son dos magnitudes directamente proporcionales.

    El empuje es igual al volumen del cuerpo sumergido, por la densidad del fluido, por la gravedad: E= Vc*df*g.

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    Índice:

    - Objetivo .............................................................................................Pág. 1

    - Definiciones .....................................................................................Pág. 1

    - hipótesis .........................................................................................Pág. 2

    - Diseño de las experiencias ...............................................................Pág. 3

    - Materiales ........................................................................................Pág. 3

    - Resultados ......................................................................................Pág. 3

    - Conclusiones ....................................................................................Pág. 3

    - Valoración personal ........................................................................Pág. 4

    Valoración personal:

    Me ha gustado esta práctica más que las anteriores porque la he encontrado más interesante, y también porque nos ha dado la oportunidad de manipular otras sustancias diferentes al agua, como son el etanol y el ccl4, además de la probeta y el dinamómetro.

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    El empuje de Arquímedes