Informe n°1 - Densidad y peso especifico

UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATO FACULTAD DE CIENCIA E INGENIERÍA EN ALIMENTOS INGENIERÍA BIOQUÍMICA LABORATORIO DE FÍSICA APLICADA

Integrantes: Asipuela Kerwin, Rosero Santiago, Solís Verónica bioquímica Semestre: Segundo “U” – bioquímica Docente: Ing. Mayra Pucar M. Eng Ayudante: Egda. Cristina Acosta Práctica n°: 1 “DENSIDAD Y PESO ESPECÍFICO DE LOS CUERPOS”

INTRODUCCION La densidad es una magnitud referida a la cantidad de masa contenida en un determinado volumen, y puede utilizarse en términos absolutos o relativos (Suesca, 2011). Un objeto que se encuentra sumergido en un fluido experimenta una fuerza hacia arriba o hacia abajo dependiendo del objeto, a esta fuerza se la conoce como empuje ‘B’, para comprender el empuje, se considera una porción de fluido de volumen V y densidad ρo. La porción de fluido tiene una masa igual a ρoV y un peso ωo= ρoV. La porción de fluido está en equilibrio con el fluido que lo rodea, de modo que el empuje ha de ser igual al peso, pero en sentido opuesto, así: B= ρo gV . En cambio, si se tiene un objeto colgando por una cuerda y sumergida en un volumen V, la tensión en la cuerda se reduce por una cantidad igual al peso del fluido desalojado, teniendo así: T=(ρT=(ρ- ρo )gV. El principio que establece que que “el empuje sobre un objeto sumergido en un fluido es igual al peso del fluido desalojado”, se denomina Principio de Arquímedes. (Kene J, Sternheim M. 2000) Se denomina peso específico  de una sustancia al producto de su densidad por la aceleración de la gravedad y representa la fuerza con que q ue la tierra atrae a un volumen unidad de la misma sustancia considerada (Soldovieri, 2009).

OBJETIVOS Objetivo General 

Determinar los métodos para calcular densidad y peso específico de los cuerpos sumergidos en un fluido y demostrar experimentalmente el Principio de Arquímedes.

Objetivos Específicos 

Relacionar la fuerza de empuje o flotación con el P rincipio de Arquímedes y la fuerza en la tensión de la cuerda cuando existe un fluido.



Establecer cuál de los métodos utilizados en la práctica es el más eficaz y cuál de ellos presenta el mínimo error, es decir es más exacto.

MATERIALES 

Soporte



Vaso de Precipitación



Cuerpos de prueba (cilindro, pesa, papa, esfera, placa metálica y cubo)



Dinamómetro



Agua



Probetas



Calibradores : Vernier y Palmer



Balanza

PROCEDIMIENTO Gráfico N° 1. Procedimiento para determinar la densidad por el método geométrico Densidad por el método geométrico Solido

Pesar

Balanza

Solido

Medir

Dimensiones

Dimensiones

Medir

Regla y Vernier

Datos obtenidos

Calcular

Densidad y Peso especifico

Fuente: Laboratorio de Física Aplicada FCIAL Elaborado por: ASIPUELA K., ROSERO S., SOLIS V.

Gráfico N° 2. Procedimiento para determinar la densidad por el método de la probeta

Densidad por el método de la probeta Solido

Sumergir

Probeta

Volumen final

Leer

Probeta

Datos obtenidos

Calcular

Densidad y Peso especifico


Gráfico N° 3. Procedimiento para determinar la densidad por el Principio de Arquímedes Densidad por el método geométrico Cuerpos

Pesar

Dinamometro

Cuerpos

Sumergir

Vaso precipitación con agua

Fuerza de empuje

Determinar

Volumen agua desplazada

Determinar

Peso

Determinar

Fuerza de empuje sobre el objeto

Comparar

Con peso de agua desplazada

Cuepos

Determinar

Volumen y densidad


DATOS OBTENIDOS Tabla N° 1. Datos para determinar la densidad por el método geométrico Cuerpo de prueba

Dimensiones (cm)

Masa (g)

Diámetro = 1,346 Radio = 0,673 Largo = 8,320 Largo = 4,600 Ancho = 2,100 Espesor = 0,014 Largo = 3,740 Ancho = 2,900 Espesor = 8,147 Diámetro = 1,600 Radio = 0,800 Diámetro = 2,369 Radio =1,183 Largo = 2,530 Largo = 2,950 Ancho = 2,750

Cilindro Placa Metálica Papa Esfera Pesa Cubo

80,3

5,1

19,6 5,4 100,3 0,53


Tabla N° 2. Datos para determinar la densidad por el método de la probeta Cuerpo de prueba Cilindro Placa Metálica Papa Esfera Pesa Cubo

Vo (cm3)

Vf (cm3)

ΔV (cm3)

150 150 150 150 150 150

160 151 168 152 164 162

10 1 18 2 14 12


Tabla N° 3. Datos para determinar la densidad por el principio de Arquímedes Cuerpo de prueba Cilindro Placa Metálica Papa Esfera Pesa Cubo

Peso del objeto Volumen del Peso del objeto sumergido en el Peso del agua agua en el aire (N) agua (N) desplazada (g) desalojada (ml) (Tensión) 0,9 0,1 0,4 0,1 1,1 0,3

0,8 0,1 0,1 0,1 1 0,2

5 0,1 19 1 20 6


CALCULOS Y RESULTADOS Calcular el volumen, densidad y peso específico por el método geométrico

0,36 0,015 0,59 0,11 0,49 0,27

Volumen para cuerpos regulares

=∗∗ Dónde: a, b y c son las dimensiones obtenidas de los cuerpos.

 = (4,600 )(2,100 )(0.014 )  = 0,135  Densidad:

= =

 

5,1  0,135 

 = 37,777 ⁄ Volumen para cilindros:

 =    ℎ  = (0,673 ) (8,320 )  = 11,836 ⁄ Peso específico:

∗    = ∗  =∗  = 6,784  ∗ 980    = 6648,32 / =

Densidad:

= =

 

80,3  11,836 

 = 6,784 ⁄

Volumen para esfera:

=

4   3

4  = (0,460 ) 3  = 0,134  Densidad:

= =

 

5,4  0,134 

 = 40,298 ⁄

Volumen de la papa

Tabla N° 4. Volumen y densidad de los cuerpos calculados por el método geográfico Cuerpo de prueba Cilindro Placa Metálica Papa Esfera Pesa Cubo

Masa (g)

Volumen del cuerpo (cm3)

Densidad del cuerpo (g/cm3)

Peso Específico (Dinas/cm3)

80,3

11,836

6,784

6648,32

5,1

0,135

37,777

37014,6

19,6 5,4 100,3 0,53

0,134 1,726 8,112

40,298 58,11 0,06

39484,2 56947,8 58,8


Calcular la densidad y peso específico por el método de la prueba Volumen:

 =  −   = (160 − 150)  = 10 

Densidad:

= =

 

80,3  10 

 = 8.030 ⁄ Peso específico:

∗    = ∗  =∗  = 8,03  ∗ 980    = 6648,32 / =

Tabla N° 5. Volumen, densidad y peso específico de los cuerpos por el método de la probeta

Cuerpo de prueba Cilindro Placa Metálica Papa Esfera Pesa Cubo

Masa (g)

Volumen del cuerpo (cm3)

Densidad del cuerpo (g/cm3)

Peso Específico (Dinas/cm3)

80,3

10 1

8,03 5,1

7869,4 4998

18 2 14 12

1,08 2,7 7,16 0,04

1066,24 2646 7016,8 43,12

5,1 19,6 5,4 100,3 0,53


Calcular la densidad, peso específico por el Principio de Arquímedes

Exprese el peso específico en varias combinaciones de unidades Si stema I nternacional

Newton por metro cúbico: N/m3 Si stema C.G .S

Dinas por centímetro cubico: Dinas/cm3 Si stema Técnico

Kilogramos – fuerza por metro cúbico: kgf/m3.

Comparar la fuerza de empuje sobre el objeto sumergido con el peso del agua desplazada

DISCUSIÓN Para el cálculo del volumen, densidad y peso específico se utilizan 3 métodos diferentes, el primero se aplica para los cuerpos regulares, ya que se facilita tomar sus dimensiones y así se puede obtener el volumen mediante el producto de sus todos sus lados y posteriormente determinar la densidad y el peso específico. Otra forma de determinar el volumen, densidad y peso específico de un cuerpo, es mediante el método de la probeta, pues se tiene un volumen inicial Vo y un volumen final Vf, y la diferencia de dichos volúmenes corresponderá al volumen total del cuerpo, de allí utilizando la su masa se puede determinar la densidad y luego el peso específico del objeto, que es la relación entre su peso y el volumen que éste ocupa. En el experimento del principio de Arquímedes, se puede observar que los objetos sumergidos en un fluido parece que pesaran menos que cuando están en el aire o fuera del fluido, pero esto no es así ya que los cuerpos siempre tendrán el mismo peso, pero esta sensación se da debido a que todo cuerpo sumergido en un fluido recibe una fuerza hacia arriba, es decir, el empuje y como esta fuerza empuja al objeto hacia arriba, da la impresión de que el cuerpo pesa menos. Entonces, el volumen del fluido desplazado por el objeto que está completamente sumergido es igual al volumen del propio objeto. Por lo tanto para los cuerpos que se hunden en el fluido y no emergen como el caso del cilindro, placa metálica o la esfera, se dice, que el peso es mayor que el empuje, por lo tanto el cuerpo se hunde, es decir, que el peso específico del cuerpo es mayor a la del líquido.

CONCLUSIONES 

El principio de Arquímedes plantea que todo cuerpo sumergido en un líquido recibe un empuje, igual al peso del líquido desalojado, pero para conocer si un cuerpo se hunde o no, es necesario conocer su peso específico, y de ahí surgen tres casos: Si el peso ω es mayor al empuje B, el cuerpo se sumerge totalmente en el o fluido o Si el peso ω es igual al empuje B, el cuerpo ni emerge, ni sumerge, sino que hay un equilibrio entre el peso específico del cuerpo y el peso específico del líquido Y por último, si el peso ω es menor que el empuje B, el cuerpo sumerge. o





El método más exacto para determinar el volumen, densidad y peso específico es por el método geométrico, ya que consiste en tomar sus dimensiones, y calcular su volumen mediante el producto de sus medidas, para proceder a calcular la densidad y el peso específico. Pero este método no es viable para todos los cuerpos, debido a que no es posible tomar las medidas de un cuerpo irregular, para eso se utiliza el método dela probeta, que permite calcular la diferencia de los volúmenes (Vf-Vo), y esta diferencia será igual al volumen del cuerpo según el Principio de Arquímedes. Todo cuerpo sumergido en un fluido tiene una fuerza de empuje, ya sea verticalmente hacia arriba o hacia abajo, cuando la fuerza de empuje es hacia arriba, el cuerpo sumergido en el agua da la sensación de pesar menos, es por eso que la fuerza de la tensión de la cuerda que sostiene a los cuerpos disminuye en el dinamómetro.

CUESTIONARIO Describa el procedimiento para determinar la densidad en cada uno de los siguientes materiales (madera, plástico y corcho) El procedimiento para determinar la densidad de la madera, plástico y corcho es medir su masa en una balanza y tomar sus dimensiones para saber su volumen luego por formula se determina la densidad. Si la madera es irregular se aplica el método de Arquímedes para hallar el volumen y luego se determina la densidad.

Si la balanza tuviera un error sistemático de 1,5 g ¿Afectaría este error a la determinación de la densidad del sólido? ¿Por qué? Se debe empezar diciendo que la fórmula de la densidad es sistemático en la balanza se tendría

=



 =  , y al tener un error

±,  , es decir, la masa del objeto con el que se 

está trabajando tendría ±1,5, y la densidad es la relación de su masa con su volumen. Por lo tanto, la densidad final sí variaría y tuviera u n error.

¿Podría determinarse por el método del empuje la densidad del sólido menos denso que el agua? ¿Por qué? No, debido a que si un objeto es menos denso que el agua flota en la superficie y por lo tanto no se muestra una variación y desplazamiento del volumen del a gua, es decir, el volumen del agua continúa siendo el mismo.

¿El peso específico de una sustancia depende de la cantidad de sustancia examinada?

BIBLIOGRAFIA

Suesca, L. 2011. Densidad. Disponible en: http://grupos2.wikispaces.com/densidad , 25 de octubre de 2014 Kane J, Sternheim M. 2000. El Principio de Arquímedes. Física. New York – Estados Unidos. Segunda edición. Editorial Reverté. Pp.: 292-293 Soldovieri, C. 2009. Física General. Zulia.1ra Edición. Pág.: 6. Disponible en: http://www.cmc.org.ve/tsweb/documentos/ApuntesFisII.pdf , 25 de octubre de 2014 Vilchez, J. 2010. Diferencia entre Densidad y Peso Específico. Disponible en: https://es.scribd.com/doc/229456057/Cual-Es-La-Diferencia-Entre-Densidad-y-PesoEspecifico-Cuales-Son-Las-Unidades-de-Medicion-de-Estas , 25 de octubre de 2014

Informe n°1 - Densidad y peso especifico

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