principio de arquimides-informe de fisica 2

INFORME N° 04 – EP – FAC – ING. MINAS.

DE :

DANNY DANIEL CONDORI HANCCO.

JOHAN CRISTOPHER SALAS FLORES.

PARA :

LIC. ELIAS FLORES BUSTINZA.

ASUNTO : INFORME DE LABORATORIO

“PRINCIPIO DE ARQUIMEDES”

GRUPO : 208.

FECHA : 24/03/2015.

Las prácticas de laboratorio son parte del curso de Física II, dictadas en el curso vacacional

2015 en la Fac. de Ing. de Minas, las practicas fueron realizadas en los laboratorios de la

Fac. de Ing. Civil y Arquitectura, de la Escuela profesional de Ciencias físico Matemático,

el día Jueves 19 del presente año, a horas de 4.00 pm, donde se realizó la segunda practica

denominada “ondas estacionarias en una cuerda”, en este informe se desarrollaran a detalle

sobre los procedimientos, equipos y materiales usados en la practicas y a las conclusiones y

sugerencias a lo que se llegó durante las prácticas de laboratorio.

DANNY DANIEL CONDORI HANCCO CÓDIGO: 104497

JOHAN CRISTOPHER SALAS FLORES

CÓDIGO: 103124

1

LISTA DE FIGURAS

Figura 2-1En la imagen se observa el desplazamiento de volúmenes y la acción de la fuerza

de empuje ................................................................................................................................ 4

Figura 4-1 Esquema de instalación de los equipos del experimento ...................................... 6

Figura 4-2 Diagrama de fuerzas del esquema del experimento, y datos a tomar en el

experimento de principio de Arquímedes. .............................................................................. 7

Figura 5-1 Grafica de E vs h del Agua ................................................................................... 9

Figura 5-2 Grafica de E vs h del Aceite ............................................................................... 12

2

CONTENIDO

LISTA DE FIGURAS ............................................................................................................ 1

LISTA DE TABLAS ............................................................ ¡Error! Marcador no definido.

CONTENIDO ......................................................................................................................... 2

1 OBJETIVOS ................................................................................................................... 4

2 MARCO TEÓRICO Y APLICACIONES ..................................................................... 4

3 MATERIALES Y EQUIPOS ......................................................................................... 5

4 PROCEDIMIENTOS ..................................................................................................... 6

4.1 ESQUEMA DEL EXPERIMENTO ........................................................................ 6

4.2 DATOS EXPERIMENTALES ................................................................................ 8

5 DESARROLLO DEL CUESTIONARIO ...................................................................... 9

5.1 DENSIDAD DEL AGUA ........................................................................................ 9

5.1.1 Realizar una gráfica de los datos experimentales de E Vs h, y realice un

análisis e interpretación física de la gráfica .................................................................... 9

5.1.2 Determine la pendiente de la curva de fuerza de empuje frente a profundidad

(E vs h), mediante el método de mínimos cuadrados para el agua ................................. 9

5.1.3 Calcule la densidad del agua igualando la pendiente con gAf y despejando

por f 11

5.1.4 Compare el valor obtenido con el valor comúnmente aceptado de la densidad

del agua. ¿Cuál es el porcentaje de diferencia? ............................................................ 11

5.2 DENSIDAD DEL ACEITE ................................................................................... 12

5.2.1 Realizar una gráfica de los datos experimentales de E Vs h, y realice un

análisis e interpretación física de la gráfica .................................................................. 12


(E vs h), mediante el método de mínimos cuadrados para el agua. .............................. 12


por f 14


del agua. ¿Cuál es el porcentaje de diferencia? ............................................................ 14

3

5.3 Que fuentes de error aparecen en la determinación de la densidad de los líquidos

en el experto...................................................................................................................... 15

6 CONCLUSIONES Y SUGERENCIAS ....................................................................... 16

7 BIBLIOGRAFIA .......................................................................................................... 17

4

1 OBJETIVOS

Comprobar experimentalmente el principio de Arquímedes.

Determinar la densidad del líquido (agua y aceite) de manera experimental

2 MARCO TEÓRICO Y APLICACIONES

El principio de Arquímedes establece que el empuje que experimenta un objeto

completa o parcialmente sumergidos en un fluido es igual al peso del fluido desplazado

por el objeto.

VggmE ff (1)

Donde f es la densidad del fluido, V es el volumen sumergido del objeto y g es la

aceleración de la gravedad.

Figura 2-1En la imagen se observa el desplazamiento de volúmenes y la acción de la fuerza de empuje

El volumen sumergido es igual al área de la sección, A, multiplicado por la altura

sumergida, h. el empuje boyante puede describirse como:

gAhE f (2)

Si el objeto se va sumergiendo en el fluido mientras se está midiendo el empuje, la

pendiente de E frente a h es proporcional a la densidad del fluido

5

3 MATERIALES Y EQUIPOS

Base y soporte.

Recipiente, 1000ml.

Cilindro metálico, con enganche.

Regla graduada.

Hilo.

Sensor de fuerza

Software Data Studio.

Gato.

Abrazadera, ángulo derecho.

Soporte.

6

4 PROCEDIMIENTOS

4.1 ESQUEMA DEL EXPERIMENTO

El esquema del experimento es como se muestra en la figura (1) y en la figura (2) se

muestra el diagrama de fuerzas que actúan sobre el bloque sumergido en el líquido

(agua o aceite):

Figura 4-1 Esquema de instalación de los equipos del experimento

7

Figura 4-2 Diagrama de fuerzas del esquema del experimento, y datos a tomar en el experimento de principio de

Arquímedes.

8

4.2 DATOS EXPERIMENTALES

Los datos a considerar en el experimento son los siguientes:

TABLA 1.

Medidas de los datos Agua Aceite

Peso del cilindro (N) 0,8700 0,9900

Diámetro (m) 0,0376 0,0890

Altura (m) 0,0702 0,0702

Radio (m) 0,0188 0,0445

Área de la base (m2) 0,00111 0,00622

Para poder calcular la densidad del líquido, calcularemos la tensión en la cuerda y la

profundidad a la que es sumergido el cilindro, estos datos los registraremos en la

Tabla 2.

TABLA 2.

Nº

Tensión (T)

Tensión (T) Profundidad

h (m) Empuje E (N)

Agua Aceite Agua Aceite

1 0,551688 3,367655 0,004 0,05 0,06

2 0,521688 3,307655 0,008 0,09 0,12

3 0,471688 3,257655 0,012 0,14 0,17

4 0,431688 3,197655 0,016 0,18 0,23

5 0,371688 3,157655 0,020 0,24 0,27

6 0,331688 3,097655 0,024 0,28 0,33

7 0,281688 3,057655 0,028 0,33 0,37

8 0,241688 2,997655 0,032 0,37 0,43

9 0,191688 2,947655 0,036 0,42 0,48

10 0,141688 2,897655 0,040 0,47 0,53

9

5 DESARROLLO DEL CUESTIONARIO

5.1 DENSIDAD DEL AGUA

5.1.1 Realizar una gráfica de los datos experimentales de E Vs h, y realice un análisis

e interpretación física de la gráfica

Figura 5-1 Grafica de E vs h del Agua

a. Interpretación física de la gráfica

La grafica muestra un incremento lineal del empuje (E) conforme incrementa la

profundidad (h), con lo cual podemos concluir que el empuje es directamente

proporcional con la profundidad.


(E vs h), mediante el método de mínimos cuadrados para el agua

Existen numerosas leyes físicas en las que se sabe de antemano que dos magnitudes

x e y se relacionan a través de una ecuación lineal:

baXY Ec. 03

donde las constantes b (ordenada en el origen) y a (pendiente) dependen del tipo de

sistema que se estudia y, a menudo, son los parámetros que se pretende encontrar.

10

Ec. 04

Ec. 05

Aplicando las ecuaciones 04 y 05 a nuestros ensayos:

TABLA 3.

N° Profundidad

h (m)

Empuje E (N) h² E² h*E

Agua

1 0.004 0.05 0.000016 0.002500 0.000200

2 0.008 0.09 0.000064 0.008100 0.000720

3 0.012 0.14 0.000144 0.019600 0.001680

4 0.016 0.18 0.000256 0.032400 0.002880

5 0.020 0.24 0.000400 0.057600 0.004800

6 0.024 0.28 0.000576 0.078400 0.006720

7 0.028 0.33 0.000784 0.108900 0.009240

8 0.032 0.37 0.001024 0.136900 0.011840

9 0.036 0.42 0.001296 0.176400 0.015120

10 0.040 0.47 0.001600 0.220900 0.018800

Σ 0.220 2.57 0.00616 0.84170 0.07200

Donde se tiene los valores:

a = 11.712

b = 0.0007

Y = 11.712X + 0.0007

De donde la pendiente es el valor, m= 11.712

11


por f

Si gAm f (6)

Dónde: m es la pendiente, g es la aceleración de la gravedad y A es el área del

cilindro del ensayo.

Despejando la ecuación de la pendiente se tiene:

gA

mf (7)

Reemplazando los datos de la Tabla 01, en la ecuación (7)

Medidas de los datos Agua

Peso del cilindro (N) 0,8700

Diámetro (m) 0,0376

Altura (m) 0,0702

Radio (m) 0,0188

Área de la base (m2) 0,00111

Gravedad Puno (kg/m2) 9,76

00111.0*76.9

712.11f

3081.1081

m

kgf


del agua. ¿Cuál es el porcentaje de diferencia?

Densidad del agua valor común: 3

1000m

kgf

Densidad del agua obtenida en laboratorio: 3

081.1081m

kgf

%100*

000.1000

000.1000081.1081

)%(

3

33

m

kgm

kg

m

kg

%11.8)%(

12

5.2 DENSIDAD DEL ACEITE

5.2.1 Realizar una gráfica de los datos experimentales de E Vs h, y realice un análisis

e interpretación física de la gráfica

Figura 5-2 Grafica de E vs h del Aceite

a. Interpretación física de la gráfica

La grafica muestra un incremento lineal del empuje (E) conforme incrementa la

profundidad (h), con lo cual podemos concluir que el empuje es directamente

proporcional con la profundidad, de forma similar que el ensayo del agua, con lo

cual concluimos que los fluidos líquidos, tendrá una tendencia lineal del empuje (E),

respecto a la profundidad.


(E vs h), mediante el método de mínimos cuadrados para el agua.

Existen numerosas leyes físicas en las que se sabe de antemano que dos magnitudes

x e y se relacionan a través de una ecuación lineal:

baXY Ec. 05

donde las constantes b (ordenada en el origen) y a (pendiente) dependen del tipo de

sistema que se estudia y, a menudo, son los parámetros que se pretende encontrar.

13

Ec. 06

Ec. 07

Aplicando las ecuaciones 06 y 07 a nuestros ensayos:

TABLA 4.

N° Profundidad

h (m)

Empuje E (N) h² E² h*E

Aceite

1 0.004 0.06 0.000016 0.003600 0.000240

2 0.008 0.12 0.000064 0.014400 0.000960

3 0.012 0.17 0.000144 0.028900 0.002040

4 0.016 0.23 0.000256 0.052900 0.003680

5 0.020 0.27 0.000400 0.072900 0.005400

6 0.024 0.33 0.000576 0.108900 0.007920

7 0.028 0.37 0.000784 0.136900 0.010360

8 0.032 0.43 0.001024 0.184900 0.013760

9 0.036 0.48 0.001296 0.230400 0.017280

10 0.040 0.53 0.001600 0.280900 0.021200

Σ 0.220 2.99 0.00616 1.11470 0.08284

Donde se tiene los valores:

a = 12.924

b = 0.0147

Y = 12.924X + 0.0147

De donde la pendiente es el valor, m= 12.924

14


por f

Si gAm f (6)

Dónde: m es la pendiente, g es la aceleración de la gravedad y A es el área del

cilindro del ensayo.

Despejando la ecuación de la pendiente se tiene:

gA

mf (7)

Reemplazando los datos de la Tabla 01, en la ecuación (7)

Medidas de los datos Aceite

Peso del cilindro (N) 0,9900

Diámetro (m) 0,0890

Altura (m) 0,0702

Radio (m) 0,0445

Área de la base (m2) 0,00622

Gravedad Puno (kg/m2) 9,76

00622.0*76.9

924.12f

3891.212

m

kgf


del agua. ¿Cuál es el porcentaje de diferencia?

Densidad del agua valor común: 3

920m

kgf

Densidad del agua obtenida en laboratorio: 3

891.212m

kgf

%100*

000.920

891.212000.920

)%(

3

33

m

kgm

kg

m

kg

%85.76)%(

15

5.3 Que fuentes de error aparecen en la determinación de la densidad de los líquidos

en el experimento

Medición exacta de los diámetros.

Colocación exacta del cilindro con la superficie del fluido estudiado, esto es debido

a la fuerza de tensión superficial de los fluidos.

16

6 CONCLUSIONES Y SUGERENCIAS

Con los ensayo se pudo cumplir con los objetivos de determinar la densidad del agua

en laboratorio que dio un valor de 1081.081 kg/m3 y la densidad del aceite vegetal de

212.81 kg/m3 los cuales nos dan una diferencia porcentual con los valores más

comunes en 8.81% y 76.85% respectivamente.

Se observó que hay una diferencia significativa de resultados respecto a la densidad del

Aceite, debido a las mediciones erróneas que se puedo cometer, tanto en tensión

superficial como medición de diámetro, como posibles causas.

Se sugiere que debería practicarse los ensayos con un menor número de estudiantes

para poder analizar con más detenimiento los fenómenos físicos, y evitar los errores de

medición.

17

7 BIBLIOGRAFIA

WILSON, Jerry D. Física con aplicaciones, Segunda Edición. Editorial McGraw-

Hill, 1991.

SERWAY, Raymond A. Física, Cuarta Edición. Editorial McGraw-Hill, 1996.

LEA Susan, Burke John Robert. Física Vol. I. La naturaleza de las cosas. Editorial

international Thomson. México 1999

RODRÍGUEZ Saucedo, Luis Alfredo M Guía de laboratorio.

http://www.monografias.com/trabajos35/principio-arquimedes/principio-

arquimedes.shtml#ixzz3UykhzwP8

http://www.monografias.com/Fisica/index.shtml

http://www.monografias.com/trabajos901/nuevas-tecnologias-edicion-montaje/nuevas-tecnologias-edicion-montaje.shtml

http://www.monografias.com/trabajos/histomex/histomex.shtml

http://www.monografias.com/trabajos35/principio-arquimedes/principio-arquimedes.shtml#ixzz3UykhzwP8

http://www.monografias.com/trabajos35/principio-arquimedes/principio-arquimedes.shtml#ixzz3UykhzwP8

principio de arquimides-informe de fisica 2

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