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Experimentos de Física: Fluidos e Hidrostática. Densidad, Empuxo e o Principio de Arquimedes. 1) Resumen Realizamos un experimento para entender la aplicación del Principio de Arquimedes, determinamos la densidad de un liquido desconocido, a través de datos en tablas y gráficos. Recolectamos estos datos de un simulador y videos, al final determinamos grandezas físicas utilizando el método de gráficos y el de mínimos cuadrados 2) Objetivos El objetivo de este experimento es verificar la validez del Principio de Arquimedes. Para ello, el estudiante debe verificar la dependencia de la flotabilidad hidrostática en relación con otras cantidades físico. 3) Método a ser utilizado Se utilizará un simulador o vídeo de simulador que demuestre el Principio de Arquimedes. En este simulador, una pequeña botella de base rectangular flota sobre un líquido que está contenido en un depósito más grande de dimensiones fijas. Este líquido puede tener su densidad variada en los controles del simulador. El contenedor flotante también puede tener sus dimensiones variadas a través de la controles de simulador. Los cubos verdes representan masas (50g cada una) que se pueden colocar dentro del contenedor flotante. Cuando agregamos los cubos al contenedor flotante, se hunde a una altura y un volumen de líquido se desborda desde el depósito. Este líquido desbordado se recoge por otro recipiente que permita medir el volumen en mililitros (mL). 4) Procedimiento y análisis de datos Tabla 1: Volumen de liquido dislocado y altura del recipiente flotante que se hunde cuando la densidad del liquido es de 1,3 g/ml m(50g) Vl ( mL) h´(cm) 50g 25 ±13 0,50 ±0,13 100g 75 ±13 1,00 ±0,13 150 g 100 ±13 1,50 ±0,13 200g 150 ±13 2,00 ±0,13 250g 175 ±13 2,50 ±0,13 m:masa del cubo utilizado dentro del recipiente Vl :volumen del liquido dislocado h´:altura en la que se hunde el recipiente flotante Tabla 2: Volumen de liquido dislocado y altura del recipiente flotante que se hunde cuando la densidad del liquido es de 0,8 g/ml m(50g) Vl ( mL) h´(cm) 50g 50 ±13 0,75 ±0,13 100g 125 ±13 1,50 ±0,13 150g 175 ±13 2,50 ±0,13 200g 250 ±13 3,25 ±0,13 250g 300 ±13 4,25 ±0,13 m:masa del cubo utilizado dentro del recipiente Vl :volumen del liquido dislocado h´:altura en la que se hunde el recipiente flotante 5) Gráficos La estabilidad de un cuerpo parcial o totalmente sumergido es vertical y obedece al equilibrio existente entre el peso del cuerpo (W) y la fuerza de flotación (Ff) Ff= W (en el equilibrio) ambas fuerzas son verticales y actúan a lo largo de la misma línea. La fuerza de flotación estará aplicada en el centro de flotación (CF) y el peso estará aplicado en el centro de gravedad (CG) Empuje es igual a densidad por altura sumergida o volumen sumergido por gravedad, lo que explica la diferencia entre ambos gráficos tenemos un experimento con densidad de 1,3 g/ ml y sabemos que cuanta mayor presión menor profundidad, en el grafico 1 tenemos un recipiente con una masa de 250g , pero el liquido desplazado es solo de 175 ml, en comparación del grafico 2, donde tenemos una densidad de 0,8 g/ml pero aplicando la misma cantidad de masa el desplazamiento del liquido es mayor , 300ml. Existe una mayor fuerza de empuje cuanta menor presión , mayor profundidad Como podemos observar en el grafico 3 la diferencia entre ambas, con densidades diferentes pero misma cantidad de masa como existe una fuerza de empuje mayor y menor, los puntos prácticamente no se encuentran E = ρ * h´ * g Volumen del liquido dislocado con una densidad de 1,3 g V l ( m L ) 0 50 100 150 200 masa (g) 0 50 100 150 200 250 300 grafico 1 Volumen del liquido dislocado en funsion de la masa de los bloques V l ( m L ) 0 100 200 300 400 masa (g) 0 50 100 150 200 250 300 grafico 3 Volumen del liquido dislocado con una densidad de 0,8 g V l ( m L ) 0 50 100 150 200 250 300 350 masa (g) 0 50 100 150 200 250 300 grafico 2
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