Determinación experimental de la densidad usando el principio de Arquímedes

Tópicos relacionados.
Principio de Arquímedes, densidad, flotación, fuerza de empuje, masa, volumen.

Teoría.
El principio de Arquímedes establece que un cuerpo total o parcialmente sumergido en un fluido experimenta una fuerza de empuje vertical hacia arriba, igual al peso del volumen del fluido desplazado por dicho cuerpo. Esta fuerza de empuje es igual al peso del fluido desplazado y se define como:

[pic 2]

Donde la densidad del fluido se expresa en kg/m³, el volumen del fluido desplazado en m³, y la gravedad en m/s².

Objetivos.

1. Comprender el principio de Arquímedes.
2. Determinar la densidad de varios objetos a través de la medición de su masa y volumen.
3. Verificar experimentalmente el principio de Arquímedes a través de la medición de la fuerza de empuje que experimentan los objetos al ser sumergidos en un fluido.

Materiales.

• Recipiente transparente, puede ser un beaker o vaso de precipitados.
• Agua
• Objeto para sumergir en el agua (por ejemplo, madera, espuma de plástico (icopor) y una roca.
• Balanza.
• Papel y lápiz para tomar notas.

Montaje.

[pic 3]

1. Llenar el recipiente transparente con agua hasta la mitad.
2. Colocar el objeto que se va a sumergir en el agua.
3. Asegurarse de que el objeto no esté tocando las paredes del recipiente.

Procedimiento.

1. Medir la masa del objeto con la balanza.
2. Coloca el recipiente o beaker con agua en la balanza y anota la masa del agua.
3. Sumergir completamente el objeto en el agua y medir la masa del agua desplazada con la balanza.
4. Resta la masa del agua (paso 2) a la masa del agua y objeto (paso 3) para obtener la masa del agua desplazada por el objeto.
5. Calcular el volumen del objeto sumergido utilizando la masa del agua desplazada y la densidad del agua (1 g/cm³). De la siguiente forma: volumen = Masa del agua desplazada / Densidad del agua
6. Calcular la densidad del objeto dividiendo su masa por su volumen.

[pic 4]

1. Anotar los valores obtenidos en la tabla.

Tabla de datos.

Masa del agua: _____

Evaluación.

1. ¿Cuál es el principio en el que se basa la práctica del principio de Arquímedes?

2. Calcule la fuerza de empuje para cada objeto.
Fuerza de empuje = Densidad del fluido x Volumen del fluido desplazado x Gravedad.

3. ¿Por qué un objeto sumergido en un fluido experimenta una fuerza de empuje hacia arriba?

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