Materiales empleados

MATERIALES EMPLEADOS

Tubo en U: Tubo transparente doblado en U y abierto en ambos extremos. Por cada rama se vierten dos líquidos de diferente densidad e inmiscibles entre si. Sirve para medir diferencia de presiones.

Imagen 1. Tubo en forma de U

Probeta: Instrumento para medir con precisión volúmenes de líquidos. Como cualquier otro vidrio graduado no se puede calentar.

Imagen 2. Probeta

Vaso de precipitado: Sirve para depositar sólidos o líquidos, realizar mezclas y reacciones químicas. Mide volúmenes de forma aproximada, se puede calentar.

Imagen 3. Vaso de precipitado

Dinamómetro: Es un instrumento utilizado para medir fuerzas. Fue inventado por Isaac Newton. Consiste en un muelle contenido en un cilindro de plástico, cartón o metal generalmente, con dos ganchos, uno en cada extremo.

Imagen 4. Dinamometro

Objeto: Objeto metálico de diferentes formas y tamaño, su peso diferencia dependiendo su tamaño se puede pesar por medio de un manómetro.

Imagen 5. Objeto metálico

MARCO TEORICO

En esta práctica de laboratorio se hicieron una serie de experimentos con el fin de verificar la ecuación fundamental de la estática de fluidos y comprobar el principio de Arquímedes, determinando la densidad, el volumen, la masa al aire y sumergida en agua o en aceite de los tres sólidos utilizados y el empuje con sus respectivas incertidumbres y errores.

El principio de Arquímedes afirma que “Todo cuerpo sumergido en un líquido, experimenta una fuerza hacia arriba llamada empuje, la cual es equivalente al peso del volumen de líquido desalojado”1. .

En una porción de fluido en equilibrio, la fuerza que ejerce la presión del fluido sobre la superficie de separación es igual a p•dS, donde p solamente depende de la profundidad y dS es un elemento de superficie. Puesto que la porción de fluido se encuentra en equilibrio, la resultante de las fuerzas debidas a la presión se debe anular con el peso de dicha porción de fluido. A esta resultante la denominamos empuje y su punto de aplicación es el centro de masa de la porción de fluido, denominado centro de empuje.

Empuje=peso=rf•gV

El peso de la porción de fluido es igual al producto de la densidad del fluido rf por la aceleración de la gravedad g y por el volumen de dicha porción V.

Si sustituimos la porción de fluido por un cuerpo sólido de la misma forma y dimensiones, lo que cambia es el peso del cuerpo sólido y su punto de aplicación que es el centro de masa, que puede o no coincidir con el centro de empuje.

En el laboratorio para comprobar el principio de Arquímedes se realizó un experimento que consistía en, por medio de una probeta, medir el volumen del agua desalojada por el cuerpo y calcular el peso de esta cantidad de agua desplazada y encontrando la fuerza de empuje (E) haciendo diferencia del peso del objeto en el aire y el peso en el agua. Así como lo muestra la siguiente imagen:

Imagen 6. Ejemplo de principio de Arquímedes

Presión

Por medidas directas podemos conocer la masa y el volumen y a partir de estos datos su densidad. La densidad, es representada por el símbolo ρ, es una magnitud escalar referida a la cantidad de masa contenida en un determinado volumen de una sustancia. La densidad media es la razón entre la masa de un cuerpo y el volumen que ocupa: D=m/V

La presión es el cociente entre la fuerza normal que incide sobre una superficie o cuerpo y el valor del cuerpo o la superficie. De esta forma obtenemos esta fórmula: Presión=Fuerza/Área. Existen varios tipos de presión las cuales podemos clasificar de la siguiente manera: Presión atmosférica, presión absoluta, presión manométrica.

La presión atmosférica es la presión que ejerce la atmósfera sobre todos los cuerpos de la tierra o que están en el interior de la atmósfera. La presión atmosférica decrece a razón de 1 mmHg o Torr por cada 10 m de elevación en los niveles próximos del mar.

“Se llama presión manométrica a la diferencia entre la presión absoluta o real y la presión atmosférica. Se aplica

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