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Elaborado por: Grupo de Investigación Sistemas Inteligentes, Robótica y Percepción- SIRP- Pontificia Universidad Javeriana-Bogotá, 2010.

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Guía del estudiante

TALLER: Principio de Arquímedes

Área: Física

Tema: Fluidos

Conceptos relacionados: Densidad, fuerza de empuje.

Objetivos:

Comprender el comportamiento de un objeto parcialmente sumergido en un líquido.

Introducción

Es posible construir embarcaciones artesanales que sirvan a las personas para transportarse

individualmente, como en general sucede con embarcaciones como las canoas, que se

construyen gracias al conocimiento empírico adquirido en el tiempo y que generalmente se

transmite de forma verbal entre las generaciones. Sin embargo, cuando se piensa en la

construcción de barcos que cuestan mucho dinero, como puede ser un carguero, resulta difícil

dimensionarlo simplemente gracias a la intuición.

Para solucionar éste problema, los ingenieros acuden a las leyes y principios de la física que les

ayudan a explicar el mundo desde un lenguaje más formal: el matemático. Para el caso

específico de las embarcaciones resulta muy importante el principio de Arquímedes, mediante

el cual es posible saber si una embarcación podrá flotar, conociendo sus dimensiones físicas,

peso de la embarcación y de la carga.

El presente documento pretende ilustrar mediante la realización de un experimento simple, la

aplicación del principio antes mencionado.

Preguntas previas (Consulte la bibliografía):

Enuncie el principio de Arquímedes

De acuerdo con el principio de Arquímedes. Asumiendo que dos embarcaciones con

forma cúbica, tienen igual peso, pero diferente área, ¿Cuál embarcación se sumergirá

más?

El ingeniero Daniel Aguado fue contratado para diseñar los planos de una

embarcación. El ingeniero Aguado tiene dudas acerca de la mejor opción para

construir la embarcación y le ha consultado a usted, su gran amigo el problema.

La embarcación está diseñada para transportar a los visitantes de Maloka (un centro

de educación interactivo) a través unos lagos de agua, aceite, alcohol y agua de mar.

Aunque el ingeniero Aguado no conoce muy bien cómo será el funcionamiento de la

embarcación dentro de del centro de educación interactivo, Maloka, le ha pedido al

ingeniero Aguado que la embarcación esté en capacidad de llevar 500Kg encima, y que

no se sumerja mas de 1m en el agua porque los lagos tienen una profundidad de 1.3m.

El ingeniero Aguado ha encontrado los siguientes datos:

Sustancia Densidad Media (Kg/m3)

Madera 700

Acero 7850

Hierro 7874

Agua 1000

Aceite 920

Alcohol 780

Agua de mar 1027

Y ha determinado que las láminas para construir la embarcación tienen 10 cm de

espesor. Además, la embarcación será cuadrada y sus dimensiones serán: 5mx5mx2m

donde las dimensiones están dadas como largo x ancho x alto.

Determine cuál o cuáles materiales pueden utilizarse para construir el barco.

Materiales:

½ pliego de MDF o madera de

balsa.

1 m de plástico auto-adhesivo

(Contact).

Silicona caliente.

Recipiente de forma regular (ojalá

cúbico) grande.

10 barras de aluminio de 10cm de

largo y 5mm de lado.

50g de arroz

Procedimiento:

1. Construya una caja sin tapa de 12cm x 12cm x 8cm (largo x ancho x alto).

2. Forre la caja con el plástico adhesivo. La caja debe quedar impermeabilizada.

3. Pese la caja.

4. Introduzca la caja en el recipiente lleno con agua.

Mida el volumen de agua desplazado por la caja.

Mida cuánto se hunde la caja en el agua.

5. Acomode las varillas de aluminio en la caja de manera que el peso esté distribuido de

forma uniforme.

Mida el volumen de agua desplazado por la caja.

Mida cuánto se hunde la caja en el agua.

6. Saque las varillas de la caja. Ponga el arroz dentro de la caja de forma que el peso

quede distribuido de forma uniforme.

Mida el volumen de agua desplazado por la caja.

Mida cuánto se hunde la caja en el agua.

7. Compruebe matemáticamente los resultados observados durante la práctica.

Temas previos/contenidos:

Principio de Arquímedes, Densidad, Fuerza de empuje, Flotación.

Bibliografía

Enciclopedia Wikipedia, Principio de Arquímedes,

http://es.wikipedia.org/wiki/Principio_de_Arqu%C3%ADmedes. Consultado el 04-

10-2010.

Enciclopedia Wikipedia, Densidad, http://es.wikipedia.org/wiki/Densidad.

Consultado el 04-10-2010.

Enciclopedia Wikipedia, Volumen,

http://es.wikipedia.org/wiki/Volumenhttp://es.wikipedia.org/wiki/Volumen.

Consultado el 04-10-2010.