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Ley de Arquímedes

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Trabajo Practico sobre la Ley de Arquimedes

Agregado: 01 de MARZO de 2005 (Por Anónimo) | Palabras: 1234 | Votar! | Sin Votos | Sin comentarios | Agregar Comentario
Categoría: Apuntes y Monografías > Física >
Material educativo de Alipso relacionado con Ley Arquímedes
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    Autor: Anónimo (info@alipso.com)


     


     


     


     


     


     


     


    TRABAJO PRÁCTICO 1


    FÍSICA


    2004


     


     


    Ley de Arquímedes


     


     


     


    3º 3ª


    COMISIÓN 2 - GRUPO 5


    Integrantes:


    Ø     Fernanda Dávila


    Ø     Mariano Díaz Elsztain


    Ø     Juan Manuel Fernández Dartizio


    Ø     Pablo Montepagano


    Ø     Matías Poltorak  



    SÍNTESIS: Este trabajo demuestra mediante experimentación y observación la Ley de Arquímedes. Esta dice, a grandes rasgos, que al sumergir un cuerpo en un líquido, actúa una fuerza de abajo hacia arriba llamada empuje y explica cómo determinar su módulo.


     


    OBJETIVOS: El objetivo de este trabajo es estudiar la ley de Arquímedes mediante una serie de experiencias.


     


    INTRODUCCIÓN: Al sumergir un cuerpo en un líquido, vemos que la fuerza necesaria para mantenerlo en equilibrio es menor, y que el nivel del líquido sube. Nuestra hipótesis es que el líquido ejerce una fuerza de abajo hacia arriba en el objeto, que denominaremos empuje. Cuando el cuerpo está sumergido en el líquido, medimos su “peso aparente”, que es la fuerza resultante entre peso y empuje.


                Variables:


    ·       Pc en aire : (g) Peso del cuerpo en el aire.


    ·       e P c en aire : (g) Error absoluto de Pc en aire.


    ·       Pc aparente en líquido : (g) Peso del cuerpo sumergido en el líquido.


    ·       e P c aparente en líquido : (g) Error absoluto de Pc aparente en líquido.


    ·       (Pc en aire - Pc aparente en líquido) : (g) Diferencia entre el peso del cuerpo en el aire y en el líquido.


    ·       e (Pc en aire - Pc aparente en líquido) : (g) Error absoluto de (Pc en aire - Pc aparente en líquido).


    ·       PR vacío : (g) Peso del recipiente vacío.


    ·       e P R vacío : (g) Error absoluto de PR vacío.


    ·       PR con líquido : (g) Peso del recipiente con el líquido desalojado.


    ·       e P R con líquido : (g) Error absoluto de PR con líquido.


    ·       PL desalojado: (g) Peso del líquido desalojado, que se obtiene de la diferencia entre PR con líquido y PR vacío.


    ·       e PL desalojado : (g) Error absoluto de PL desalojado.


    ·       E : (g) Empuje.


    ·       r : Peso específico, que se obtiene del cociente entre el peso de un cuerpo y su volumen.


     


     









    Figura 1: Esquema de los materiales utilizados en el laboratorio.

     


     


     


     



    PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL: 


    En primer lugar, pesamos con el dinamómetro las tres pesas de aluminio en el aire (Pc en aire). Este tiene un alcance de 250 g y una resolución de 10 g, es un instrumento alargado que sirve para medir peso y que en su interior posee un resorte, por lo que el estiramiento de este es directamente proporcional a la fuerza ejercida (peso). Si la fuerza tiene un módulo muy grande, el resorte se vence y no sirve, por lo que el dinamómetro tiene un tope. Luego, pesamos las mismas sumergiéndolas en agua. De este modo obtuvimos Pc en aire  y Pc aparente en líquido, y por lo tanto también, (Pc en aire - Pc aparente en líquido).


     A continuación introdujimos las pesas, una por vez, en el vaso de derrame, colocando un recipiente bajo el pico vertedor para luego pesar éste mismo recipiente con el dinamómetro y así obtener PL desalojado mediante la diferencia entre PR vacío (pesado anteriormente) y PR con líquido.


    Finalmente, volcamos el líquido que se desalojaba con cada cuerpo del vaso de derrame en la probeta y así obtuvimos los volúmenes de los líquidos desalojados (y de los cuerpos) midiéndolos con la probeta. Ésta, al igual que el dinamómetro, posee un determinado alcance y una determinada resolución.


    En el proceso de la medición, para reducir el margen de error, llenábamos el vaso de derrame por sobre el límite del pico vertedor, manteniendo obstruido su orificio. De esta manera, al destapar el orificio del pico, el agua se vertía en un recipiente colocado debajo del pico vertedor hasta llegar al límite exacto del pico logrando una menor incerteza.


    Todas las incertezas son de 5 g, la mitad de la mínima división del dinamómetro, ya que en la medición del dinamómetro tomábamos el valor q indicaba entremedio de dos marcas y hacíamos un promedio de esas dos marcas, reduciendo así el margen de incerteza a la mitad. Para las variables (Pc en aire - Pc aparente en líquido) y PL desalojado se propagan las incertezas (ver Apéndice).


     


     


    PROCESAMIENTO DE DATOS:


     


               En primer lugar medimos el peso de  tres cuerpos fuera del agua con el dinamómetro. Luego, medimos el peso los mismo tres cuerpos sumergidos en agua, y finalmente calculamos la diferencia para determinar el peso y la incerteza de la fuerza llamada empuje. Todos estos datos están detallados en la Tabla I.


                Luego medimos el peso del recipiente vacío, del recipiente con el liquido desalojado por cada cuerpo, y finalmente la diferencia entre ambos. Así obtuvimos el peso del líquido desplazado, como se puede apreciar en la tabla II.


     








    Tabla I : Resultados obtenidos para el peso del cuerpo en aire y sumergido en el líquido.


     


     









    Tabla II : Resultados obtenidos para el peso del recipiente y del líquido.

     


     









    Tabla III : Resultados obtenidos para los volúmenes de los cuerpos.


     


     


     


    ANÁLISIS Y CONCLUSIONES:


    Como mencionamos en nuestra hipótesis, hay una fuerza de abajo hacia arriba que denominamos empuje. Este debe ser igual a la diferencia entre el peso del cuerpo en el aire y el peso sumergido, porque así se equilibraría la diferencia. En términos matemáticos:


    E = Pc en aire - Pc aparente en líquido


    Como podemos ver en las tablas, los valores de (Pc en aire - Pc aparente en líquido) y PL desalojado son equivalentes (teniendo en cuenta las incertezas).


    También sabemos que si sumergimos un cuerpo completamente en un líquido, el volumen desalojado de este líquido va a ser igual al volumen del cuerpo. Esto es lo que dicta la ley de Arquímedes Entonces podemos decir que


    E = PL desalojado y como r = P / V entonces, más precisamente  podemos decir que


    E = rlíquido · VL desalojado         o bien que     E = rlíquido · Vcuerpo


     


    Para el cuerpo 1 con el que experimentamos, el empuje es


    E1 = PL desalojado             E1 = (45 ± 10) g


    E1 = rlíquido · VL desalojado                Como en este caso el líquido es agua, rlíquido = 1 g/cm³


    (45 ± 10) g  =  VL desalojado  = (45 ± 10) g


       1 g/cm³


     


    En resumen, podemos formular una ley que dicta: todo cuerpo que se sumerge en un líquido presenta un empuje de abajo hacia arriba que es igual al volumen del líquido desalojado multiplicado por su peso específico del líquido. La Ley de Arquímedes afirma que el empuje es igual al peso del líquido desalojado. Esta es otra manera de calcular el empuje.


     


     


    APÉNDICE I – PROPAGACIÓN DE INCERTEZAS:


             e (Pc en aire - Pc aparente en líquido) = e P c en aire + e P c aparente en líquido


                    e (Pc en aire - Pc aparente en líquido) = 5 g + 5 g = 10 g


     


                e PL desalojado = e P R vacío + e P R con líquido


             e PL desalojado = 5 g + 5 g = 10 g


     
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