PRINCIPIO DE ARQUIMEDES

4 PRINCIPIO DE ARQUIMEDES

Programa: Ing de sistemas

Fecha: 24/09/2013

Grupo: 1

Integrantes

Carlos Jacob Guerra M

Esteban Pantoja

Andrés Benavides

Cesar Valverde

4.1 Preinforme

1. Principio de Arquímedes

1.1 Haga un esquema grafico de un sólido sumergido en un fluido e indique la dirección y sentido de la fuerza de flotación, o empuje, que este ejerce sobre el sólido .la fuerza de flotación depende de la forma del solido? De que variables físicas depende la fuerza de flotación?

Sol:

Donde g=aceleración gravitatoria

Dl= densidad del liquido

V= Volumen del solido sumergido

La fuerza de empuje depende de la forma del solido?

Experimentalmente se puede comprobar que la fuerza de flotación no depende del material del que está hecho el objeto sumergido, sino de las presiones hidrostáticas que ejerce el fluido sobre el volumen de dicho objeto.

De que variables físicas depende la fuerza de flotación?

La Fuerza de empuje (Fe) es igual a la diferencia entre la fuerza sobre la parte inferior y la fuerza sobre la parte superior, fuerzas que a su vez dependen de la densidad del líquido, la gravedad y la altura o nivel del líquido

1.2 Una esfera de acero de 5.0 cm de radio se sumerge completamente en alcohol (pf= 0.890 g/cm^3). Determine la fuerza de empuje que actúa sobre la esfera.

Datos

Fe = fuerza de empuje

v = volumen esfera

r = radio =5.0 cm

pf = Densidad Alcohol = 0.890 g/cm^3

Fórmula para hallar el volumen de la esfera 4/3 πr^3

v =4/3π(5.0CM)^3 = 500/3π = 5236x10^-4

Fe = 0.890g/cm^3(9.8m/s^2)(5.236x10^-4m^3)= 4,57x10^-3N

1.3 Se sumergen completamente dos bloques de volumen idéntico en agua. Uno es de plomo y el otro de aluminio. Que puede afirmar respecto a la fuerza de empuje sobre ambos bloques.

.La simetría de la distribución de las fuerzas permiten deducir que la resultante de todas ellas en la dirección horizontal será cero pero en la dirección vertical las fuerzas no se compensan, sobre la parte superior de los cuerpos actúa una fuerza neta hacia abajo mientras que sobre la parte inferior una fuerza neta hacia arriba, como la presión crece con la profundidad resulta más intensa la fuerza sobre la superficie inferior.

1.4 En un experimento se desea calcular la densidad de una pieza metálica para ello se pesa en el aire obteniendo un peso de 19N y a continuación se pesa sumergida en el agua resultando un peso aparente de 17N encuentre la densidad del metal.

En el agua pesa 17N y en el aire 19N eso quiere decir que la fuerza de empuje es igual a 2 (19N-17N) si sabemos que la densidad del agua es de 1000kg/m^3 y la gravedad de 9.8 m/s^2 solo nos queda utilizar la fórmula del principio de Arquímedes para saber cuál es el volumen del líquido.

Datos Fe = 2, pH2o=1000kg/m^3, g=9.8m/s^2, v=? Pmetal=densidad del metal

Sustituyendo en formula de Arquímedes queda.

2=1000(9.8)v

2/9800=v

v = 2.041x10^-4

Sabemos que la densidad es igual a Pmetal = m/v pero nos falta encontrar la masa

w = mg (peso igual a masa x gravedad) despegando la masa queda

m = w/g (masa igual a peso sobre gravedad)

m = 19N/9.8m/s^2

m= 1.939kg

Teniendo todas nuestras variables despejadas solo nos queda reemplazar estos valores en la formula Pmetal = m/v

Pmetal= 1.939kg/2.041x10^-4 = 9499kg/m^

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