Informe de principio de arquimedes

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE OCCIDENTE[pic 1]

Facultad de Ciencias Básicas

Laboratorio de Fisica 2

PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES

Andres Jaramillo, Gustavo Carranza, Gino Camacho

Objetivos

• Observar el efecto de la fuerza de empuje sobre un cuerpo a medida que es sumergido en un fluido.
• Aplicar el principio de Arquímedes para encontrar la densidad de un fluido.

Resultados

En al práctica de laboratorio se trabajo con un sensor de fuerza que se instaló en la interface Science workshop, se amarro una cuerda donde se colocó uno de  los cilindros suministrados (Cobre-Aluminio-Polímero-Corcho), debajo ubicamos la probeta con agua (aproximadamente 70 mL) sobre el banco de altura variable, este debía estar abajo para empezar con la toma de datos, indicándonos que el agua esta arras, en ese momento se presiona el Tare para calibrar el sensor y empezamos con la toma de datos. El primer valor suministrado fue el peso del cilindro en el aire, después se realizó una tabla de fuerza(N) y volumen(mL) para empezar a registrar los datos, el cilindro se empezó a sumergir de 1 mL  hasta que este estuviera completamente sumergido terminando la primera toma de datos, quedando registrado dos tablas con cilindros (Cobre-Aluminio) en agua normal y los otros cilindros (Polímero-Corcho) en agua sal. Con esta información realizamos las gráficas de fuerza vs volumen.

Análisis

A continuación, se mostrarán las gráficas resultante, respecto a sus diferentes tipos materiales, observando en ellas las diferencia entre sus volúmenes y fuerzas correspondiente.

La fuerza que registra el sensor es la tensión de la cuerda que suspende al cilindro,  ya que al realizar la sumatoria de fuerzas se obtiene la siguiente ecuación:

 [pic 2]

 -[pic 3][pic 4][pic 5]

-[pic 6][pic 7]

Ecuación  1. Sumatoria de fuerzas.

Podemos concluir que la anterior ecuación está muy relacionada con la ecuación lineal  en éste caso la ecuación sería  :

, en este caso la ecuación seria: -[pic 8][pic 9][pic 10]

Por lo tanto el comportamiento de la fuerza registrada (tensión) con el volumen sumergido (volumen desplazado), sí, concuerda con lo que se esperaba ya que de acuerdo con la ecuación anterior estos dos son directamente proporcionales es decir que a medida que la tensión en la cuerda  aumenta, el volumen sumergido también aumenta y esto es lo que describen las gráficas obtenidas.

[pic 11]

Gráfica 1. Fuerza vs Volumen(Aluminio en agua)

[pic 12]

Gráfica 2. Fuerza vs Volumen(Cobre en agua)

[pic 13]

Gráfica 3. Fuerza vs Volumen(Pastico en agua sal)

[pic 14]

Gráfica 4. Fuerza vs Volumen(Corcho en agua sal)

El ajuste que más se acomoda a los datos obtenidos es el lineal puesto que, como lo mencionamos anteriormente, la tensión y el volumen sumergido son directamente proporcionales por lo que  las gráficas  obtenidas describen una línea recta es decir estas representan un movimiento uniforme.

La ecuación de la tensión en la cuerda es la ecuación 1, al observar la ecuación anterior entre la pendiente y la gráfica posiblemente haya inconsistencia, pues en la gráfica aparecen las pendientes positivas, mientras que en la ecuación  la pendiente es negativa, todo sucede por el sistema de referencia, pero si hacemos uso del sistema de referencia ésta ecuación nos da:

[pic 15]

donde;

                                  [pic 16]

[pic 17]

[pic 18]

[pic 19]

Entonces como la densidad del fluido es:[pic 20]

• [pic 21]

          |+||[pic 22][pic 23]

          |[pic 24][pic 25]

[pic 26]

• =[pic 27][pic 28]

[pic 29]

• *100[pic 30]
• La conversión utilizada para pasar de ml a m3 fue la siguiente: [pic 31]

De acuerdo a esto los resultados de densidad del fluido, la incertidumbre absoluta, incertidumbre relativa y porcentaje de error  por cada muestra de ( aluminio, cobre, plástico, corcho ) es:

• Aluminio en agua

0.00980 N/ml x (100 cm )/  = 9800 N/[pic 32][pic 33][pic 34][pic 35]

= 9800 / 9.77  = 983,9 kg/[pic 36][pic 37]

...