Diagrama de Cuerpo Libre del dispositivo experimental

Introducción:

En la siguiente experiencia práctica estudiaremos la interacción que tiene lugar cuando se sumerge un cuerpo en un líquido entre este cuerpo y el líquido en el cual se lo sumerja. Para lograr esto se medirá el peso del cuerpo sin sumergir y el peso aparente del mismo cuando se lo sumerge. A su vez, mediremos la fuerza que actúa sobre el cuerpo cuando está sumergido, denominándola empuje. Además de estudiar la interacción, esta experiencia también busca determinar de qué depende este empuje. Con este fin, también mediremos el volumen de los cuerpos sumergidos. A su vez, el criterio de propagación de incertezas es fundamental para asignar correctamente la incerteza a las mediciones. En este caso en particular nos interesa saber que 𝝐(A+B)= 𝝐A + 𝝐B y que 𝝐 (A-B)= 𝝐A + 𝝐B. Para lograr llevar a cabo esta experiencia, tuvimos la segunda Ley de Newton presente, ya que a partir de esta podremos determinar el módulo de las fuerzas que actúan sobre los distintos cuerpos. Ésta dice que la sumatoria de todas las fuerzas que actúan sobre un cuerpo es igual a la masa por la aceleración del mismo: F=m . α. A partir del hecho de tener que considerar la ley de Newton realizamos los D.C.L de la situación:

Fig. 1: Diagrama de Cuerpo Libre del dispositivo experimental con y sin sumergir en un líquido. N es la normal, P es el peso y E es el empuje.

Procedimiento experimental:

Para realizar el trabajo práctico dispusimos de un dinamómetro (su mínima unidad de medición es 2g), que consiste en un resorte y una escala que nos permite medir el modulo de fuerza que se ejerce sobre el resorte, y un soporte para sostenerlo. De cinco cuerpos, uno de hierro y los cuatro restantes de aluminio, de distinto volumen, excepto por dos con mismo volumen y diferente peso ya que son de distintos materiales; de dos vasos de derrame (uno para cada líquido), que poseen un pico volcador y nos permitirán recolectar el liquido desplazado por el cuerpo cuando se lo sumerja, y de dos recipientes colectores (uno para cada líquido), que es donde el liquido caerá; y por último, de dos probetas graduadas, una por líquido (su mínima unidad de medición es 1 ) para medir el volumen del cuerpo. (Fig. 2)

Fig. 2: Dispositivo experimental

Para la medición del peso y del peso aparente de los cuerpos se utilizó como incerteza 2g, ya que tomamos la mínima unidad de medición del dinamómetro. Para la medición del volumen de los cuerpos se utilizó como incerteza 1 , ya que es la mínima división de la probeta.

La incerteza del empuje es 4g, debido a que es una medición indirecta, ya que es la fuerza que según la ecuación de Newton se expresa como la diferencia entre el módulo del peso y el peso aparente. Así propagamos la incerteza del peso y del peso aparente.

Comenzamos el proceso experimental suspendiendo uno de los cuerpos en el dinamómetro, de forma tal que quede en reposo y observamos la lectura del dinamómetro. Luego, sumergimos el mismo cuerpo en agua, sin que toque el fondo o los bordes, y observamos la lectura del dinamómetro. Repetiremos este proceso con todos los cuerpos, con agua y con alcohol, para calcular el peso y el peso aparente.

Luego, para calcular el volumen de los cuerpos, llenamos con un fluido el vaso de derrame justo hasta el borde del pico. Sumergimos en el fluido, de a uno, los cuerpos. Pesamos el recipiente colector vacio para ( ) y luego el recipiente con el fluido ( ), para obtener el peso del fluido como la diferencia = - .

Para medir el volumen del fluido desalojado , el cual será considerado igual al volumen del fluido sumergido , utilizaremos la probeta graduada. Volcamos el fluido en la probeta y leímos la escala. Este proceso se hará una vez con cada cuerpo, una vez en el agua y otra con el alcohol.

Resultados y Análisis:

A partir de la experiencia realizamos tablas y gráficos para volcar los resultados obtenidos. Cada uno de ellos proporciona información distinta que nos permitirá luego en la conclusión llegar a cumplir los objetivos propuestos.

Cuerpo Nº |P| (g) |P|(g)

(g)

|E|(g) |E|(g)

1 71 50 21

2 85 59 26

3 127 2 88 2 39 4

4 163 110 53

5 196 176 20

Tabla 1: resultados obtenidos para el peso (|P|) el peso aparente del cuerpo ( cuando está sumergido en el agua, y el empuje que actúa sobre el cuerpo.

Cuerpo Nº |P|(g)

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