MODELO DE FORMACIÓN DE PROCESOS Y VALORES CRISTIANOS GUÍA DE LABORATORIO Fecha última actualización 22/09/ 2014
Versión 2.0
Año lectivo: ____2015-2016 ____
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GUÍA No. _____1_________ Semestre: __________
Actividad: __PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES ____________________
Maestro (a): __ Cristian Giovanny Reina____________________________ Nombre del Estudiante: ________________________________ Grado: __________ Grupo: __________ Fecha: __________ INTRODUCCIÓN El principio de Arquímedes también conocido como la ley de la hidrostática establece que todo cuerpo sumergido total o parcialmente en un fluido en reposo, recibe un empuje de abajo hacia arriba igual al peso del fluido que desaloja este cuerpo. Esta fuerza de empuje es debido a la fuerza neta vertical que resulta de la diferencia de presión entre la parte superior y la parte inferior del cuerpo sumergido. De éste modo cada vez que un cuerpo se sumerge en un líquido es empujado de alguna manera por el fluido tendiendo éste a flotar debido a que la presión hidrostática es proporcional a la profundidad del fluido. Por otro lado es posible calcular la fuerza de empuje restando el peso real menos el peso aparente en el agua. Para entender más detalladamente este fenómeno suponga que se extrae del recipiente una porción de fluido (agua) a causa del ingreso de un objeto (piedra) el cual ocupará el mismo volumen de la cantidad extraída, por tanto se ejercerá sobre el cuerpo intruso, la misma fuerza que se ejercía a la porción de fluido que se desalojó.
Este experimento permite hallar la densidad de cualquier cuerpo extraño o simétrico, puesto que se puede medir la masa directamente y el volumen del cuerpo que es igual al fluido desplazado. Es importante señalar que es el volumen del cuerpo, y no su peso, lo que determina el empuje cuando está totalmente sumergido. Un cuerpo grande sumergido recibirá un gran empuje; un cuerpo pequeño, un empuje pequeño. La fuerza de empuje viene dada por la ecuación:
Donde “m” corresponde a la masa del fluido desalojado, “g” la gravedad, “ρ” es la densidad del fluido, “V” es el volumen del fluido desalojado por el cuerpo que es igual al volumen del cuerpo sumergido.
E ntonces ntonces en el princi pio de A rquímedes rquímedes s e pueden pueden producir producir tres casos :
1. si el peso es mayor que el empuje ( P > E ), el cuerpo se hunde. Es decir, la densidad del cuerpo es mayor al del líquido. Un ejemplo es el aceite que es más pesado que algunos alcoholes
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2. si el peso es igual que el empuje ( P = E ), el cuerpo no se hunde ni emerge. La densidad del Cuerpo es igual al del líquido. 3. Si el peso es menor que el empuje ( P < E ), el cuerpo flota. La densidad del cuerpo es menor al del líquido. Un ejemplo es el petróleo que flota sobre el agua.
OBJETIVOS
Comprobar el principio de Arquímedes. Determinar la densidad de un cuerpo por medio del principio de Arquímedes. Comprender y cimentar los conceptos teóricos a partir de la práctica realizada.
MATERIALES
Probeta grande (500ml) Cuerpos (madera) Balanza. Agua.
METODOLOGÍA: 1. Explicación teórico –experimental de máximo 10 minutos sobre el experimento. 2. Posteriormente los estudiantes deberán tomar un objeto simétrico de madera al cual deben hallarle su volumen. Luego deben introducir el cuerpo en una probeta graduada y determinar nuevamente su volumen por medio del principio de Arquímedes y comparar los dos valores obtenidos. Seguidamente deberán determinar la densidad del cuerpo de madera. 3. Para la segunda parte de la práctica el maestro proveerá un cuerpo asimétrico, donde los estudiantes deberán determinar su volumen y densidad por medio del principio de Arquímedes.
NORMAS DE SEGURIDAD:
No beber o consumir ninguna sustancia al interior del Laboratorio. Mostrar una aptitud de Respeto con los Maestros y Compañeros. Utilizar los materiales de trabajo exclusivamente como lo estipula la guía.
PREGUNTAS (análisis) 1. Un submarino se encuentra a una profundidad h. Para ascender bombea al exterior parte del agua acumulada en sus tanques. Tres estudiantes afirman que: Estudiante 1: El submarino asciende, porque el empuje aumenta Estudiante 2: El submarino asciende, porque el empuje aumenta y el peso disminuye Estudiante 3: El submarino asciende, porque la fuerza neta está orientada hacia arriba Los estudiantes que hacen afirmaciones correctas son A. los estudiantes 1 y 2 B. los tres estudiantes C. sólo el estudiante 3 D. sólo el estudiante 2
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2. Dos esferas macizas 1 y 2, con volúmenes V y V/2 respectivamente, flotan sumergidas a diferentes niveles h1 y h2 en un recipiente que contienen alcohol como muestra la figura.
De lo anterior se deduce que la densidad de la esfera A. 1 es igual a la del alcohol B. 1 es la mitad de la 2 C. 2 es el doble de la 1 D. 2 es la mitad de la del alcohol
3. En un recipiente que contiene 20cm3 de agua se introducen alternativamente 4 cuerpos como se muestra en las figuras:
A) El cuerpo sumergido que recibe m ayor empuje es: a.1 b.2 c. 3 d. 4 B). En la figura 3, el volumen desalojado por el cuerpo es igual a: a. El volumen de la parte emergente del cuerpo b. El volumen de la parte sumergida del cuerpo c. El volumen total del cuerpo d. El volumen inicial del líquido
C) En la figura 4, el cuerpo se sumerge completamente porque: a. La densidad del cuerpo es mayor que la densidad del agua. b. La densidad del agua es mayor que la densidad del cuerpo c. El peso del cuerpo es mayor que la fuerza de empuje d. El volumen desalojado por el cuerpo es el mayor de todos.
BIBLIOGRAFÍA 1. Física de santillana vol. I:, editorial santillana. 2. VALERO, Michel, “Física Fundamental”, segunda edición, Santa fe de Bogotá, Colombia, Editorial Norma, 1996.
