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PRACTICA DE LABORATORIO N° 2 Hidrostática, Densidad de Sólidos y Líquidos

Julian David Diaz Gil, Jorge Rafael Ortiz Castañeda Ingeniería Civil, Corporación Universitaria Minuto de Dios NRC: 6273 _________________________________________________________________________ Resumen El principio de Arquímedes dice: “Cuando un cuerpo está parcialmente o totalmente sumergido en el fluido que le rodea, una fuerza de empuje actúa sobre el cuerpo. Dicha fuerza tiene dirección hacia arriba y su magnitud es igual al peso del fluido que ha sido desalojado por el cuerpo”. Franco A. (2008). _________________________________________________________________________ Introducción

Marco teórico

El Presente informe tiene como objetivo

Para resolver la pregunta ¿Cómo se

demostrar el principio de Arquímedes

determina experimentalmente la densidad

para esto se utilizarán las siguientes

de un cuerpo utilizando un Picnómetro?

fórmulas:

Para sólidos y líquidos muy viscosos, el

● B=𝛒vɡ

polvo o pasta se pone en el picnómetro y

● B = W (en el aire) - W(agua)

se compacta hasta llenar a ras, luego se

● %Error =

𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑒𝑥𝑝𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙 − 𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜 𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜

⋅ 100

Este informe es realizado con los datos adquiridos en la práctica de laboratorio 2 realizada en el salón B 203 ubicado en la sede calle 90 parque científico de la Corporación Universitaria Minuto de Dios.

pesa dando el peso de la muestra de polvo. A continuación, se completa el llenado del picnómetro con agua des ionizada o destilada. El peso del líquido desplazado es registrado y así se halla la gravedad específica del sólido. Para líquidos fluidos, el picnómetro se pesa vacío, luego lleno de agua destilada hasta el enrase para determinar su volumen a una determinada temperatura, y luego se llena del mismo modo con el

líquido problema, la densidad de éste

aplicarle una fuerza que lo hunda de esa

puede calcularse sencillamente. Todas las

forma se puede obtener el volumen del

determinaciones para que sean válidas

objeto y posteriormente con la ayuda de

deben ser a la misma temperatura.

una báscula o balanza tomar la masa del

Teniendo en cuenta que el volumen es

objeto y sacarle el peso con la gravedad

siempre el mismo:

recordando que peso =m⋅ɡ; otra forma de

V(agua)=V(muestra)

obtener el peso es con la ayuda de un

y que a partir de la definición de

dinamómetro, después de obtener el peso

densidad:

y el 𝜌=

𝑚 𝑣

volumen

podemos

ecuación de densidad, 𝜌 =

utilizar 𝑚 𝑣

la

y de esta

se sigue que, con el mismo volumen, la

manera sabremos la densidad del objeto.

densidad es proporcional a la masa, la

* Para resolver la pregunta ¿Cómo se

densidad de la masa viene dada por:

podría medir la densidad de un líquido si

𝜌

1

=

𝑚 𝑚

1 2

no se cuenta con un picnómetro? 𝜌

2

La densidad de un líquido se puede

siendo 𝑚1 : masa de muestra contenido en

determinar

el picnómetro

densidad conocida, suspendiéndolo con

𝜌

una pita y sumergiéndolo en el fluido sin

1:

densidad de la muestra contenido

utilizando

un

objeto

de

en el picnómetro.

que llegue a tocar la base ni las paredes

𝑚

masa de agua, (o fluido de

del recipiente donde se encuentra el

densidad conocida) contenido en el

líquido, posteriormente se utiliza la

picnómetro.

siguiente formula: 𝑑𝐿 =

𝜌

2:

2:

densidad del agua, (o del fluido)

contenido en el picnómetro. (Wikipedia)

* Para responder la pregunta ¿Cómo podría hallar la densidad de un sólido que no se hunde en el agua? se

podría

utilizar

el

principio

de

Arquímedes, de manera muy sencilla se puede llenar un recipiente con agua y

𝑤𝑟 − 𝑤𝑏 𝑤 𝑠

𝑑𝑠

donde 𝑑𝑠 corresponde a la densidad del sólido y 𝑤𝑠 a su peso.

Detalle Experimental

Con la jeringa se sacó el volumen de

Para la realización de la práctica se

fluido desplazado por el objeto al ser

utilizaron los siguientes instrumentos:

introducido en la probeta, para determinar

1 Dinamómetro

el volumen del objeto ya que se tiene la

1 soporte universal

densidad del fluido (agua).

1 varilla extensora 1 Probeta 1 Balanza 1 Nuez 1 Jeringa Se realizó el montaje (soporte Universal, nuez y varilla extensora). Con la ayuda del dinamómetro Se tomaron los pesos en Newton y de masa en gramos de los distintos objetos. Con la ayuda de la balanza se tomaron masas de algunos objetos.

Resultados y Discusión

EMPUJE EXPERIMENTAL EN AGUA SUSPENDIDO EN EL AIRE W Masa (N) (Kg)

DENTRO DEL AGUA W Masa (N) (Kg)

Volumen (m3)

B experimental

B Teórico

1

0,7

0,08

0,6

0,068

0,0000044

0,10

0,04

2

0,82

0,09

0,73

0,08

0,0000148

0,09

0,15

OBJETO

OBJETO 1 B = W (suspendido en el aire) - W (en el agua) B = (0.7 - 0.6) N B = 0.1 N (Valor Experimental). B=𝛒vɡ B=

1000𝑘𝑔 𝑚3

⋅

4.4 𝑐𝑚3

1 𝑚3

⋅ 1000000 𝑐𝑚3 ⋅

9.8 𝑚 𝑠2

B = 0.04 N (Valor teórico).

% Error = % Error =

𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑒𝑥𝑝𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙 − 𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜 𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜 (0.1 − 0.04) 𝑁 0.04 𝑁

⋅ 100%

⋅ 100%

% Error = 0.15%

% Error = % Error =

𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑒𝑥𝑝𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙 − 𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜 𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜 (0.09 − 0.15) 𝑁 0.15 𝑁

% Error = - 0.4 %

⋅ 100%

⋅ 100%

EMPUJE EXPERIMENTAL EN ACEITE SUSPENDIDO EN EL AIRE OBJETO W (N) Masa (Kg) 1

0,7

0,08

DENTRO DEL ACEITE W Masa (Kg) Volumen (m3) B experimental (N) 0,62 0,068 0,0000044 0,08

2

0,0000148

DENSIDAD EXPERIMENTAL OBJETO

MASA (g)

VOLUMEN (cm3)

DENSIDAD (g/cm3)

1 Codo 2 CodoTuerca 3 Piedra

72,50

4,40

16,477

90,00

14,80

6,081

156,00

65,00

2,400

Conclusiones

Referencias

● Se cumplió con el objetivo de la práctica

que

era

comprobar

el

principio de Arquímedes y aunque el valor

del

peso

teórico

y

el

experimental no dio exacto, dio un valor muy aproximado. ● Se adquirieron nuevas habilidades para identificar la densidad de un fluido. ● Se adquirieron nuevas habilidades para determinar la densidad de un objeto. ● se comprobó que se puede saber el volumen de un objeto al ser sumergido en un líquido.

Franco, A. (2008). Principio de Arquímedes. Recuperado de http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/fluidos /estatica/arquimedes/arquimedes.htm Osorio, R. y Zapata, M. (2001). Técnicas de laboratorio químico. Densidad de líquidos. Recuperado de: http://docencia.udea.edu.co/cen/tecnicasla bquimico/02practicas/practica03.htm Wikipedia. (s.f.). Picnómetro. Recuperado de https://es.wikipedia.org/wiki/Picn%C3% B3metro Wilson, Jerry D. y Buffa, Anthony J. (2003). Flotación y el principio de Arquímedes. Fisica quinta edicion. Ed PEARSON