Principio de Arquímedes

Vista previa del material en texto

TEMA:
¿Por qué es más fácil levantar a alguien en el agua que en el aire?
¿Por qué flotan los barcos?
¿Por qué las ballenas pueden mover en el agua su pesado cuerpo?
Respuesta: Se basa en el principio de Arquímedes. 
Los cuerpos sumergidos en agua experimentan una fuerza de 
empuje hacia arriba.
Esta fuerza de empuje supone una disminución aparente del peso.
ARQUÍMEDES: FUERZA DE EMPUJE 
Arquímedes: Fuerza de 
empuje 
Dinamómetro
Mide el peso: Fuerza
Arquímedes: Fuerza de 
empuje 
Para sumergir una pelota en el agua, hay que vencer la fuerza de 
empuje si después se suelta, el empuje la hace saltar por encima 
de la superficie
EL PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES 
Arquímedes (Siglo III a.C):
Descubrió que la fuerza de empuje sobre un cuerpo sumergido en 
un líquido es igual al peso del líquido desplazado por el cuerpo.
La Fuerza de empuje E, es la resultante entre las dos fuerzas que 
ejerce un líquido de dL sobre la cara superior e inferior del cuerpo 
sumergido.
E=F2-F1= p2 S - p1 S
Aplico Principio fundamental de la Hidrostática:
E=h2.dL.g.S - h1.dL. g. S = (h2-h1).S. dL. G
(h2-h1). S = Vcuerpo (m
3) = Vlíquido desplazado (m
3)
Unidades:
Kg . m3 . m = Kg. m
m3 s2 s2E= Vcuerpo.dlíquido.g = mL.g
PRINCIPIO DE 
ARQUÍMEDES
Principio de Arquímedes:
Todo cuerpo sumergido parcial o totalmente en un fluido 
(líquido o gas), experimenta una fuerza (empuje) vertical 
y hacia arriba igual al peso del fluido desalojado.
ARQUÍMEDES: FUERZA DE EMPUJE 
ARQUÍMEDES: LA CORONA DEL 
REY
Un sólido sumergido completamente en un fluido está sometido a dos fuerzas : el 
peso hacia abajo y el empuje hacia arriba. 
P < E
P = E
Peso 
Empuje 
El cuerpo se 
hunde
El cuerpo 
asciende
El cuerpo se mantiene en 
equilibrio
Peso 
Empuje 
P > E
Empuje 
Peso 
ARQUÍMEDES
ARQUÍMEDES
¿Es constante la fuerza de empuje?
Respuesta: No. Depende de la porción de sólido que se encuentra 
sumergido.
Esta porción de sólido sumergido determina el volumen de líquido 
desplazado. 
¿Por qué flotan los barcos?
Respuesta: Porque el empuje debido al peso del agua que desaloja 
su parte sumergida equilibra su peso.
¿Por qué suben y bajan los submarinos en el mar?
Respuesta: mediante el llenado o vaciado de tanques de agua. Al 
aumentar el peso, el submarino se hunde. Al expulsar el agua de 
sus depósitos, el peso es menor que el empuje y sube.
Equilibrio de sólidos en fluidos
PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES: 
APLICACIONES
PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES: 
APLICACIONES
¿Cómo vuelan los aerostatos?
Respuesta: El principio de Arquímedes es el responsable del empuje 
aerostático, fundamento de la elevación de los globos y aeróstatos.
Son aeronaves llenas de un gas menos denso que el aire (helio), o 
bien aire caliente. Son menos densos que el aire. Su peso es menor que 
el empuje sobre ellos.
Controlando el peso mediante lastres y el empuje mediante la cantidad
de gas encerrado se dirige el ascenso y el descenso.
PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES: 
APLICACIONES
Densímetro
Permite ver la densidad de un líquido. Al sumergirlo en un líquido, el 
empuje equilibra su peso: la porción de densímetro que sobresale 
depende de la densidad del líquido. Lleva una escala graduada.
Mosto Vino
( ↑azúcar) (↓azúcar)
Densidad mayor Densidad menor
d=1030 g/l d=990 g/l
Fermentación alcohólica
La densidad va disminuyendo a medida que avanza la fermentación.
Por ejemplo: permite ver el descenso de densidad del mosto en 
fermentación. 
CURIOSIDAD
Mar muerto
Elevada salinidad: 27 % (en peso). Resto de mares y océanos tienen entre 
un 2-3%. Entre Israel y Jordania. Es el agua más salado y denso del 
mundo.
La elevada salinidad, hace que aumente la densidad del agua y por tanto
el empuje que experimenta un cuerpo en su interior. 
Materiales y procedimiento:
Probeta: instrumento utilizado para medir volúmenes 
de líquidos. 
Dinamómetro: Instrumento de medida de fuerzas 
(peso).
Masa de aluminio: Masa de 40 gramos (g). 
Soporte universal con pinza con nuez. 
Montaje:
Descripción de la practica: Según el montaje que se
encuentra en la gráfica medimos inicialmente el peso (y
la masa) del cilindro y según la escala del dinamómetro
consignamos el correspondiente valor del peso.
Inicialmente se mide el peso real (al aire libre) del
cilindro de aluminio y luego se procede a medir su peso
dentro de la probeta que inicialmente tiene una cantidad
determinada de agua de tal forma que se mide el peso
aparente del cilindro y adicionalmente el volumen de
dicho cilindro, mediante la observación del cambio de
volumen. Estos valores como los suministrados por el
docente de acuerdo a mediciones de diametro y altura
se encuentran consignados en la tabla uno.
MUCHAS GRACIAS