guía de laboratorio de física ii 2016

8/19/2019 Guía de Laboratorio de Física II 2016

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“Año de la consolidación del Mar de Grau”

FACULTAD DE INGENIERÍA

LABRATRI N! "#

Asi$na%ura&

Física II

'ección&

AI1106

Docen%e&

Erik Rodolfo Maldonado Menacho

In%e$ran%es&

Aliaga Taipe, Eduardo Smih

!uerra "e #a $ru%, &ean "anel #aureano 'ende%u, #u% (ahalia Romero $ondor, )e*in &hon

(uanca)o * +er,

-"#.

GUÍA DE +RACTICA DE LABRATRI DE FÍ'ICA II

PRINCIPIO DE ARQUIMEDES


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FISICA II 2016

La/ora%orio N! "#& +rinci0io de Ar1u23edes

I4 TEMAMec+nica de fluido es+ico -idros+ico.

II4 +R+'ITEn esa aci*idad anali%aremos el principio de Ar/uímedes mediane el empue en forma

eperimenal2 para lo cual en forma aproimada deerminaremos la densidad de un o3eo

desconocido4

III4 B5ETI6'• $ompro3ar eperimenalmene el 5rincipio de Ar/uímedes4

• Aplicar ese principio en la deerminacin eperimenal de la densidad de un maerial4

I64 FUNDAMENT TERIC

Densidad de un cuer0o ρc .7 la densidad de un cuerpo es la relacin de su masa c a su

*olumen

ρc=mc

vcUnidades :( kgm3 );dedonde :V c=

mc

ρc

+eso ω .7 el peso de un cuerpo es la fuer%a gra*iacional2 muliplicado la masa por la

gra*edad4

ω=mc . g Unidades : ( N )Valor de la gravedad : g=9.8m /s2

+rinci0io de Ar1u23edes& 8Todo cuerpo sumergido oal o parcialmene en un fluido 9a seali/uido o gas en e/uili3rio, eperimena una disminucin aparene de su peso, como

consecuencia de la fuer%a *erical 9 hacia arri3a, llamada empue, /ue el fluido eerce so3re

dicho cuerpo:4

E30u7e 8E9& El empue es igual a la densidad de fluido, por la gra*edad 9 el *olumen

desaloado ( E= ρf . g . V d) 4 El *olumen desaloado es igual al *olumen del cuerpo2 luego7

E= ρagua . g . V c Unidad :( N )

64 MATERIALE' : E;UI+'

N! DE'CRI+CIN CANTIDAD

"# Sopore ;ni*ersal con (ue% 01"- Resore 01"< 5esas de diferenes masas 0<"= 'asculas para deerminar la masa de un cuerpo 01"> 5ro3ea de =0>ml 01


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". Regla milimerada 01"? 'oella p*c con ? liro de agua 01

'o0or%e uni@ersal con nue

Resor%e

+esas de dieren%es 3asas


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+ro/e%a de -"> 3l

Re$la 3ili3e%rada

6I4 NTA' DE 'EGURIDADTener cuidado en aforar el cuerpo a medir su densidad, en la pro3ea milimerada4

6II4 CALCUL' A REALIAR

Ecuaciones deducidas en aforar el cuerpo a medir su densidad del cuerpo ρc .


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#er M%odo 0ara de%er3inar la densidad del cuer0o 8 ρc 9

@Realice el c+lculo de la densidad, del sisema en e/uili3rio4

∑ F y=0⇒ E+ F 2−ω=0⇒ ρagua g V D+ K x2−mc g=0

olumen desaloado V

D .7V

D

=V 2−V

1= Ah

2− Ah

1= A

(h

2−h

1

)=

4d2(h

2−h

1)

$onsane del resore ).7 F 1−ω=0⇒ K ! 1−mc g=0⇒ K =mc g

! 1

Masa del cuerpo mc.7 ρc=

mc

V c⇒mc= ρc V c

olumen del cuerpo es igual al *olumen desaloado V c :V c=V D .

#uego endremos /ue7 mc= ρc V D

Reempla%ando en la ecuacin7 1.

@Ecuacin para calcular la densidad del cuerpo7 ρc=( ! 1 ! 1− !

2) ( ρagua ) BB44 =.

C1, C= D Elongaciones m. medidos

-do M%odo 0ara de%er3inar la densidad del cuer0o 8 ρ" 9

"eerminar la masa en forma eperimenal7@Realice el c+lculo de la densidad, del sisema en e/uili3rio4

∑ F # =0⇒ E+ F 2−ω=0⇒ ρ agua g V D+ K ! 2−m" g=0 BB4 1.

olumen desaloado V D .7 V D=V 2−V 1= Ah2− Ah1= A (h2−h1 )=

4d2(h

2−h

1)

$onsane del resore ).7 ❑❑−ω=0⇒ K! 1−❑❑g=0⇒ K =mc g

! 1

Reempla%ando esas relaciones en la ecuacin 1. o3enemos la masa7

m" =

4d

2(h2−h

1)( ! 1 !

1− !

2) ρagua BB44 =.

-allando la densidad del cuerpo7

ρ" =m"

V " ;como :V " =V D⇒ ρ" =

m"

V D

Reempla%ando ecuacin =. en ecuacin


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ρ" =

4d

2(h2−h

1)( ! 1 !

1− !

2) ρagua

V D

" D di+mero de la pro3ea m.-=D medida de la alura del agua en la pro3ea m.-1D alura del agua inroducido el cuerpo en la pro3ea m."Dreempla%ar el *alor del *olumen m


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Mida la longiud del resore esirado cuando se coloca la pesa7 Cf14

"eermine la elongacin C1.7 !

1= $ f 1− $i

Mida el di+mero d. de la pro3ea a uili%ar4

#lene agua en una pro3ea ==0ml. 9 mide la alura del agua h1 .para calcular su

*olumen inicial (V 1= Ah1% siendo A= 4 d2)


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Sumergir la masa colgane en la pro3ea con agua, sin ocar las paredes, ni el fondo del

depsio4

Medir la alura del agua h2 . en la pro3ea con el cuerpo sumergido, para deerminar el

*olumen despla%ado V 2= Ah2 ., 9 regisre sus daos en la a3la 014


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• $on la regla medir la elongacin ! 2= $ f 2− $i . del resore cuando es+ sumergido en

el agua


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I4 RE'ULTAD'

5esaMasa

g.

#ongiud del

resore inicial sin

la masa u.

#ongiud del

resore final con la

masa #f1.

"i+mero de la

pro3ea d.

cm.

Medida de la

alura del agua en

la pro3ea

Medida de la alura del

agua inroducido la masa

en la pro3ea

#ongiud del resore final

inroducido la masa en la

pro3ea

-ierro1,

GH cm 10,6 cm


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ρ" =

4d

2(h2−h

1)( ! 1 !

1− !

2) ρagua

V D

(ierro ρ" =( 2,62,6−2,1 )(1 gcm3 )( k

m3 )=5200 k m3 ρ" =

43,8

2(218−210)( 2,62,6−2,1 )(1 gcm3 )( k

m3 )

9,07∗10−5 =5200

k

m3

+lo3o ρ" =( 3 %63 %6−3,2 )(1 gcm3 )(

k

m3 )=9000 k m3 ρ" =

43,8

2(217−210)( 3 %6

3 %6−3,2 )(1 g

cm3 )(

k

m3 )

7,94∗10−5 =9000

k

m3


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Calcular el 0orcen%a7e de error iden%iicando el 3a%erial&

(ierro &error= ρ'eorico− ρex(erimen'al

ρ'eorico∗100=¿

7,87−5,207,87

∗100=33 %93

+lo3o &error= ρ'eorico− ρex(erimen'al

ρ'eorico∗100=¿

11.35−911.35

∗100=20.70

II4 CNCLU'INE'Se compro3 en forma eperimenalmene el principio de Ar/uímedes4 Se

aplic ese principio en la deerminacin eperimenal de la densidad de un

maerial4

En oda pr+cica eperimenal es necesario repeir el procedimieno *arias

*eces para lograr una ma9or precisin 9 eaciud, sin em3argo, como odoeperimeno implica un margen de error es imposi3le lograr los resulados

de un sisema erico e ideal4

A parir de la comprensin del principio de Ar/uímedes 9 de la aplicacin de

la ercera le9 de (eKon pudimos o3ener las densidades de di*ersos

o3eos4 Al ha3er comprendido las relaciones su39acenes a las *aria3les en

cuesin fuer%a de empue, masa del cuerpo, densidad del cuerpo 9

densidad del agua@ pudimos enender cu+l es el fenmeno /ue se encuenra

ras la medicin de densidades4

Finalmene, al ener en cuena /ue la densidad es una magniud inensi*a, 9al considerar /ue cada susancia pura iene una densidad caracerísica,

pudimos comprender el poencial del principio de Ar/uímedes para

compro3ar de /ue elemenos o de /uL susancia esa hecho un cuerpo4

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