4º lab de fisica

7/24/2019 4 Lab de fisica

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FISICA II.PRACTICA DE LABORATORIO N 04

TEMA: Densidad De Slidos Y Lquidos

I. OBJETIVOS

1.1. Determinar experimentalmente la densidad relativa de materiales como aluminio,plomo y cobre.

1.2. Determinar experimentalmente la densidad relativa de un fluido lquido (aceite).

2. MATERIALES:

2.1. Un soporte universal con dos varillas de hierro y una nuez.

2.2. Una regla graduada en milmetros.

2.3. Un resorte helicoidal.

2.4. Un recipiente de un litro de capacidad.

2.5. res cuerpos met!licos (aluminio, plomo y cobre).

2.6. "asas calibradas de #, $%, &%, #% y $%% gr. portapesas.

2.7. 'antidades apreciables de agua y aceite.

2.8. Una balanza.

3. FUNDAMENTO TERICO

1. DENSIDAD:

a densidad de una sustancia homognea es la cantidad de de masa por unidad de

volumen de la sustancia. *or consiguiente, utilizando la letra griega + (rho). *ara la

densidad.

V

m=

Donde:

Densidad.

m masa.- -olumen.

Unidades

/n el sistema 0nternacional la unidad de densidad es 1ilogramo por metro c2bico.

3 el sistema 0ngls es 4lugs por pie c2bico.

2. DENSIDAD RELATIVA:

*or lo general resulta muy conveniente indicar la densidad de una sustancia en

trminos de su relaci5n con la densidad de un fluido com2n, para s5lidos y

lquidos, el fluido de referencia es el agua pura a 6 7' de temperatura pues en estegrado el agua posee su densidad m!s grande. 3 en los gases, el fluido de referencia

es el aire.


2/15

a densidad relativa para los lquidos se puede definir

C!"#!!

$#$%!&'(!)

=

6

a densidad relativa para los gases se puede definir

!()*

$#$%!&'(!

)

=

as propiedades del agua a 67' son constantes y tienen los siguientes valores

agua a 67' $%%% 8g9m: $,;6 slugs9pie:

3. LEY DE HOOE:

a propiedad de los cuerpos de recobrar su forma y dimensiones iniciales cuando

cesan las fuerzas exteriores que lo deforman se llama


3/15

a fuerza de flotaci5n en trminos de la diferencia de presiones viene expresada

por

( ) ( ) gmgVpAhhgpApFffffb

==== $&

/sta ecuaci5n expresa que la magnitud de la fuerza de flotaci5n es igual al peso del

fluido desplazado por el bloque. /ste resultado se conoce como %+ini/io de

A+qu0edes -odo ue+/o -o-al o /a+ial0en-e su0e+ido en un *luidoe/e+i0en-a un e0/u4e asensional iual al /eso del *luido des/la,ado5.

6. A%LI#A#I$N DE LA LEY DE HOOE Y EL %RIN#I%IO DE AR&'()EDESEN LA DETER)INA#I$N DE LA DENSIDAD RELATIVA

a. Densidad Rela-i7a de un Slido.

'on un resorte helicoidal de longitud inicial


4/15

4. METODOLOA

1. P!)! D*%*)(&!) ! '&$%!&%* *$%('! * )*$)%*.

!. ?marramos firmemente un resorte en la varilla horizontal del soporte, medimoscinco veces el resorte sin carga exterior, anotando estos valores en su tabla

respectiva.

9. "edimos la longitud del hilo usado y anotamos su valor en su respectivo cuadro.

'. 'olocamos una masa de #% gr. /n el extremo libre del resorte, medimos dichalongitud final y anotamos su valor en la tabla 0.

. Hepetimos el paso anterior para las siguientes masas.

res cuerpos met!licos (aluminio, plomo, cobre)

"i. 1. Ins-alain del equi/o /a+a alla+ la ons-an-e el;s-ia

2. P!)! *%*)(&!) ! *&$(! * $($.

! 'on la balanza medimos la masa del cuerpo de aluminio.

9 'olocamos el cuerpo de aluminio en el extremo libre del resorte y llevamos alsistema resorte cuerpo lentamente hasta la posici5n de equilibrio est!tico,

entonces medimos por cinco veces la longitud final del resorte, anotamos os

valores en la tabla 00.

' 0ntroducimos el cuerpo de aluminio unido al resorte en un recipiente contenidode agua hasta que el cuerpo quede totalmente sumergido en el fluido.

/speramos que obtenga su equilibrio est!tico y medimos la longitud del resorte

final, anotamos los valores en la tabla 00.

Hepetimos los pasos anteriores para el cobre y plomo respectivamente.

"i. 2. )ediin de la 0asa del los ue+/os


5/15

3. P!)! *%*)(&!) ! *&$(! * ;


6/15

M!%*)(! L/'.L=1/'.

)*$)%* '&'!)"! /!()*

L=2/'.)*$)%* '&

'!)"! /!"#!

L=2 /'.)*$)%* '&

'!)"! /!'*(%*

M!$!/").

?luminio I.6; &&.&% $#.6$ $I.$# &%&.6$

'obre I.6; &$.:# $;.6# $;.;% $;I.#%

*lomo I.6; .&% &:.&I &:.## &:;.&%

5. CUESTIONARIO

5.1. C& $ !%$ * ! T!9! I> T)!'* #&! ")!=('! F+=/?@ @ ! !)%() * *!*%*)(&* ! '&$%!&%* * *!$%('(! * )*$)%* '& $# )*$*'%( *)))!9$#% @ )'*&%#!.

?>uste de la nea Hecta "ediante el "todo de "nimos 'uadrados

4abemos que la ecuaci5n de la recta y a L b.x

Mravedad ;.J$m9s&

?comodo conveniente Ni a L b.@

*ara nuestro caso :

( )

( ) ( )

=

&&

&

LiLin

LiLiWiLiWia ,

( ) ( )

=

&&

LiLin

WiLiLiWinb , b=K

& (/N L=/ -L(/ -L(2 / -L(.(

$ %.6;% %.%;I %.%:$ %.%%$ %.%$#

& %.#JJ %.$%& %.%:K %.%%$ %.%&&

: %.IJI %.$$& %.%6K %.%%& %.%:&

6 %.KJ6 %.$&$ %.%#I %.%%: %.%66

# %.JJ& %.$&; %.%I6 %.%%6 %.%#K

I %.;J% %.$:J %.%K: %.%%# %.%K$

K $.%KJ %.$6K %.%J& %.%%K %.%JJ

#.6JJ %.J66 %.:;% %.%&6 %.:&;

a=0.148 N

b=11.419 N/m.


7/15

Mrafico donde podemos notar que la pendiente de la recta es la constante de

elasticidad, *or tanto 8$$.6$; C9m.

'alculamos el error de 1 usando proceso estadstico

&(/N

?L(/

?L(2

/2(/N

/( (/N

/( (2

/N

$ %.6;%# %.%:$& %.%%$% %.#%6; E%.%$66 %.%%%&

& %.#JJI %.%:I; %.%%$6 %.#K%: %.%$J: %.%%%:

: %.IJIK %.%6K& %.%%&& %.IJKJ E%.%%$$ %.%%%%

6 %.KJ6J %.%#I$ %.%%:$ %.KJ;# E%.%%6K %.%%%%

# %.JJ&; %.%I6$ %.%%6$ %.JJ%: %.%%&I %.%%%%

I %.;J$% %.%K&K %.%%#: %.;KJI %.%%&6 %.%%%%

K $.%K;$ %.%J$K %.%%IK $.%J&& E%.%%:$ %.%%%%

4 #.6;:I %.:J;; %.%&:J #.6;:I %.%%%% %.%%%I

4abemos que

[ ]&&&

)()()&(

)()O(

ii

ii

Kyynn

nFF

=

K = 0.172 N/m

/ntonces el valor de la constante 1 del resorte se escribir!

K = 27.727 0.172 N/m


8/15

'alculamos los errores absolutos, relativos y porcentuales

/rror absoluto $K&.%== KaE

/rror relativo%$#.%==

K

EE aR

/rror porcentual P#%#.$P$%% == rP EE

5.2. C& $ !%$ * ! T!9! II @ ! *'#!'(& /13> *%*)(&* ! *&$(! *!#(&(> @ '9)* '& $# )*$*'%( *))) !9$#% @ )'*&%#!.

A. Para el Aluminio

Material L0(m.) L1(m)

(aire)L2(m.)(agua)

Masa(Kg.)

w

(Kg/m3)

Alumii! 0.0"# 0.222 0.1#4 0.198 1000

Heemplazando los datos de laboratorio tenemos

W

o

S

LL

LL

=&$

$

Al = 2316.8Kg. /m3.

'!lculo de los errores

E Error absoluto

&

&

$

$

LL

LL

LL

AlAlo

o

AlAl

+

+

=

'!lculo del o

%%$.%&

minmax% =

=

LLL m.

'!lculo del $

%%%$.%&

minmax$ =

=

LLL m.

'!lculo del $

%%%$#.%&

minmax& =

=

LLL m.


9/15

uego

&&

&$

$$&

&$

&

&$ )(

)(

)(

)(L

LL

LLL

LL

LLL

LL

oo

o

Al

+

+

=

Al=3.927x10-4

Error por!entual

P%:;.%P$%% ==AlP

E

B. Para el Core

MaterialL0

(m.)L1(m)(aire)

L2(m.)(agua)

Masa(Kg.)

w

(Kg/m3)

$!bre 0.0"# 0.214 0.20 0.1904 1000


W

o

S

LL

LL

=

&$

$

"u = 9935.829Kg./m3.


E Error absoluto

&

&

$

$

LL

LL

LL

"u"uo

o

"u"u

+

+

=

'!lculo delL!

%%%$#.%&

minmax% =

=

LLL m.

'!lculo delL1

%%%$.%&

minmax$ =

=

LLL m.

'!lculo delL1

%%#.%&

minmax& =

=

LLL m.


10/15

uego

&&

&$

$$&

&$

&

&$ )(

)(

)(

)(L

LL

LLL

LL

LLL

LL

oo

o

"u

+

+

=

Cu=1.343x10-5

E /rror porcentual

P%%$.%P$%% ==AlP

E

C. Para el !lomo

Material L0(m.) L1(m)(aire)

L2(m.)(agua)

Masa(Kg.)

w

(Kg/m3)

%l!m! 0.0"# 0.2#2 0.2& 0.2242 1000


W

o

SLL

LL

=&$

$

plomo = 9617.677Kg./m3.


E Error absoluto

&

&

$

$

LL

LL

LL

plpl

o

o

pl

pl

+

+

=

'!lculo delL!

%%%$.%&

minmax% =

=

LLL m.

'!lculo delL1

%%%$.%

&

minmax$ =

=

LLL m.

'!lculo delL1


11/15

%%%$#.%&

minmax& =

=

LLL m.

uego

&&

&$

$$&

&$

&

&$ )(

)(

)(

)(L

LL

LLL

LL

LLL

LL

oo

o

pl

+

+

=

pl=2.#"9'10#

E /rror porcentual

P%%:.%P$%% == AlPE

5.3. C& $ !%$ * ! T!9! III @ ! *'#!'(& /16> *%*)(&!! *&$(! *!'*(%* '& $# )*$*'%( *))) !9$#% @ )'*&%#!.

?plicando la ecuaci5n ($I) tenemos que

'on el aluminio

a!eite = 891.016 Kg./m3.

'on el aluminio

a!eite = 763.158 Kg./m3.

'on el aluminio

a!eite = 850.515 Kg./m3.

'!lculo De os /rrores *ara /l ?luminio

E Error absoluto

:

:

&

&

$

$

LL

LL

LL

a!a!a!a!

+

+

=

'!lculo delL1

%#.%&

minmax

$ =

=

LL

L m.

'!lculo deL1

%#.%&

minmax

& =

=LL

L m.


12/15

'!lculo delL&

%#.%&

minmax: =

=

LLL m.

uego

:&

&$

$&&&

&$

:$

$&

&$

&:

)(

)(

)(

)(

)(

)(L

LL

LLL

LL

LLL

LL

LL

a!

W

+

+

=

Ac=0.008

E Error por!entual

P#:.&P$%%: == a!P #E

'!lculo de los errores para el 'obre

E Error absoluto

&

&

$

$

LL

LL

LL

a!a!o

o

a!a!

+

+

=

'!lculo delL1

%%$.%&

minmax$ =

=

LLL m.

'!lculo deL1

%#.%&

minmax& =

=

LLL m.

'!lculo delL&

%#.%

&

minmax: =

=

LLL m.

uego

:&

&$

$&&&

&$

:$

$&

&$

&:

)(

)(

)(

)(

)(

)(L

LL

LLL

LL

LLL

LL

LL

a!

W

+

+

=

Ac=0.034

E Error por!entual

P:;.:P$%% ==a!P

E


13/15

'!lculo de los errores para el *lomo

E Error absoluto

&

&

$

$

LL

LL

LL

a!a!o

o

a!a!

+

+

=

'!lculo delL1

$.%&

minmax$ =

=

LLL m.

'!lculo deL1

$.%&

minmax& =

=

LLL m.

'!lculo delL&

%#.%&

minmax: =

=

LLL m.

uego:

:&

&$

$&&&

&$

:$

$&

&$

&:

)(

)(

)(

)(

)(

)(L

LL

LLL

LL

LLL

LL

LL

a!

W

+

+

=

Ac=-0.013

E Error por!entual

E

P&6K.$P$%% == a!PE

/ntonces el valor de la densidad del aceite esac J:6.J;K

/l error relativo del aceite es %.%%;;K

/l error porcentual del aceite es %.;;KP

*or tanto el valor de la densidad del aceite es

5.4. C#*$ $& !$ $(9*$ =#*&%*$ * *))) * **)(*&%

/xisten muchos factores que influyeron para la existencia de errores en la pr!ctica,

y son.


14/15

E Co haber nivelado adecuadamente el soporte universal y la varilla

horizontal con el nivel de mano.

E /quivocaciones en las mediciones con la cinta de metal

E a mala lectura de los datos

E as equivocaciones personales al anotarE Faber medido cuando a2n el sistema con el resorte no haba

alcanzado el equilibrio.

E 'uando el resorte se mueve en forma circular y no como se

esperaba.

E /l calor y la temperatura

E as corrientes de aire

E Descalibraci5n de los instrumentos

5.5. E( *&) ("#!


15/15

4e propondra el 0=-odo de Vol>0enes des/la,ados

/n el cual se pesan las masas de los cuerpos, para despus sumergirlos en un

fluido lquido. De donde se medir! el volumen desplazado por el ob>eto

sumergido.

3 como la densidad es igual a la masa sobre el volumen se puede determinar por

este mtodo

6. CONCLUSIONES

$. 4e determin5 experimentalmente la constante el!stica de un resorte

introduciendo la carga dentro de un fluido.

&. 4e determin5 experimentalmente la densidad relativa del aluminio, plomo

y cobre con sus respectivos errores absolutos y porcentuales

:. 4e determin5 experimentalmente la densidad relativa del aceite con suserrores absoluto y porcentual

7. BIBLIORAFA

"/0C/H4, F, /**/C4/0CEPERIMENTOS DE FSICA/dit. imusa,"xico $;K%.

0*/H, * FSICA ENERAL EPERIMENTAL/dit Heverte, /spaRa $;;:.

4/HN?3, H FSICAomo 0. /dit. "c MraB Fill. "xico$;;:.

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