Repblica Bolivariana de Venezuela. Ministerio del Poder Popular para la Educacin Universitaria.Universidad Nacional Experimental de los Llanos Occidentales Ezequiel Zamora. UNELLEZ-Barinas.

BACHILLERES:Moreno Jean Carlos C.I. 20.602.552Montilva Eudis C.I. 20.601.458Ramrez Daniel C.I. MITAING. Jos Omar Delgado

Barinas; Mayo de 2015INTRODUCCINDesde la existencia del universo en el planeta Tierra y sus alrededores existen movimientos constantes que rigen la continuidad de la vida de todos los seres vivos, en donde el ser humano ha ido indagando a travs de la historia en cuanto a los paradigmas que rigen el movimiento y la vida en el planeta, siendo uno de estos paradigmas la ley de hidrosttica descubierta por el cientfico griego Arqumedes.El Principio de Arqumedes se aplica a los cuerpos tanto en flotacin, como sumergidos; y a todos los fluidos; adems dicho principio tambin hace posible la determinacin de la densidad de un objeto de forma irregular, de manera que su volumen no se mide directamente.La importancia del Principio de Arqumedes es inmensamente prctica y cientfica ya que se puede aplicar en cualquier rea de la fsica, adems en donde muchos problemas de la navegacin y todo lo referente al metacentro descansan igualmente en este principio.

PRINCIPIO DE ARQUMEDESArqumedes: (287-212 A.de.C.), Preeminente matemtico griego e inventor que escribi trabajos importantes acerca de la geometra slida, aritmtica, y mecnica. Naci en Siracusa, (Sicilia) y se educ en Alejandra, (Egipto). En la matemtica pura, Arqumedes se anticip a muchos de los descubrimientos de la ciencia moderna, como el clculo integral, a travs de los estudios de las reas y volmenes de las figuras slidas encorvadas y las reas de las figuras planas. Tambin demostr que el volumen de una esfera es dos-terceras partes del volumen de un cilindro que circunscribe la esfera. En mecnica, Arqumedes defini el principio de la palanca y se acredita como inventor de la polea compuesta. Durante su estancia en Egipto, invent el tornillo hidrulico para transportar agua de un nivel ms bajo a un nivel ms alto. Arqumedes es mejor conocido por descubrir la Ley de la hidrosttica, a menudo relacionada con que el estado de un cuerpo sumergido en un fluido pierde peso igual al peso de la cantidad de fluido que cambia de sitio. Se dice que este descubrimiento fue hecho por Arqumedes durante uno de sus baos rutinarios al percibir el desbordamiento de agua cambiando de sitio. Arqumedes estuvo la mayor parte de su vida en Sicilia, y alrededor de Siracusa. l no tuvo ninguna oficina pblica, pero consagr su vida entera a la investigacin y experimentacin. Sin embargo, durante la conquista romana de Sicilia, l puso sus regalos a disposicin del estado, y algunos de sus dispositivos mecnicos eran empleados en la defensa de Siracusa. Entre las mquinas de guerra atribuidas a l, estn: la legendaria catapulta, un sistema de espejos para enfocar los rayos del sol en los barcos de los invasores y encenderlos, y otros ms. Despus de su captura en Siracusa durante la Segunda Guerra de Punic; Arqumedes fue muerto por un soldado romano que lo encontr dibujando un diagrama matemtico en la arena. Se dice que Arqumedes estaba tan absorto en su clculo, que ofendi al intruso meramente comentando, "no perturbes mis diagramas". Algunos de sus trabajos en la matemtica y la mecnica sobreviven, incluyendo Los cuerpos flotantes, El contador de arena, La medida del crculo, Las escaleras de caracol, La esfera y el cilindro, etc. Arqumedes puso en exhibicin todo su rigor e imaginacin al desarrollo del conocimiento matemtico. Principio de Arqumedes: Principio descubierto por el cientfico griego Arqumedes, en donde estando un cuerpo sumergido en un fluido, se mantiene a flote por una fuerza igual al peso del fluido. Este principio, tambin conocido como la ley de hidrosttica, se aplica a los cuerpos, tanto en flotacin, como sumergidos; y a todos los fluidos. El principio de Arqumedes tambin hace posible la determinacin de la densidad de un objeto de forma irregular, de manera que su volumen no se mide directamente. Si el objeto se pesa primero en el aire y luego en el en agua, entonces; la diferencia de estos pesos igualar el peso del volumen del agua cambiado de sitio, que es igual al volumen del objeto. As la densidad del objeto puede determinarse prontamente, dividendo el peso entre el volumen.El principio de Arqumedes se puede demostrar al estudiar las fuerzas que un fluido ejerce sobre un objeto suspendido. Considrese un disco de rea A y altura H el cual est completamente sumergido en un fluido. Recurdese que la presin a cualquier profundidad h en un fluido est dada por:P = pg hEn donde p es la densidad de masa del fluido y g la aceleracin de la gravedad. Si se desea representar la presin absoluta dentro del fluido, se debe sumar la presin externa ejercida por la atmsfera. La presin total hacia abajo P1 en la cara superior del disco, es por tantoP1 = Pa + pg h1 hacia abajoEn donde Pa es la presin atmosfrica y h1 es la profundidad superior del disco. Analgicamente, la presin hacia arriba P2 sobre el fondo del discoP2 = Pa + pg h2 hacia arribaDonde h2 es la profundidad a la parte inferior del disco. Puesto que h2 es mayor que h1, la presin sobre la base del disco exceder la presin sobre la cara superior, y el resultado ser una fuerza neta hacia arriba. Si la fuerza hacia abajo se representa por F1 y la fuerza hacia arriba por F2 , puede escribirse F1 = P1 A F2 = P2 ALa fuerza hacia arriba ejercida por el fluido sobre el disco se llama empuje y se expresa medianteFe = F2 - F1 = A (P2 - P1)= A(Pa + pg h2 - Pa - pg h1)= Apg (h2 - h1) = Apg HDonde H = h1 - h2 es la altura del disco. Finalmente si se recuerda que el volumen del disco es V = A H, se obtiene el siguiente resultado importanteFe = pg V = m gEmpuje = Peso del fluido desalojadoEl cual es el principio de Arqumedes.Excepciones: Es importante destacar una excepcin del principio de Arqumedes: la capilaridad, la cual es la elevacin o depresin de la superficie de un lquido donde est en contacto con un slido, como los lados de un tubo. En este fenmeno, se puede observar la forma en la cual, un lquido busca su propio nivel. Esta excepcin parte del principio de los capilares, (capillus latn, "pelo"), es decir, tubos de dimetro muy pequeo. La capilaridad, depende de las fuerzas creadas por la tensin de la superficie, mojando de los lados del tubo. Si las fuerzas de adherencia del lquido al slido, exceda las fuerzas de cohesin dentro del lquido (tensin de la superficie), la superficie del lquido ser cncava, y el lquido subir al tubo, es decir, se eleva el nivel hidrosttico anteriormente. Esta accin se realiza a travs del agua, por medio de tubos de vidrio previamente limpios. Si las fuerzas de cohesin exceden las fuerzas de adherencia, la superficie del lquido ser convexa, y el lquido ser rechazado de los lados del tubo, es decir, disminuir el nivel hidrosttico. Esta accin es comparable con el hecho de tener un tubo de vidrio lleno de agua con sus paredes engrasadas, en el cual la adherencia es poca, o, en el caso del mercurio en un tubo de vidrio limpio, en el que la cohesin es grande. La absorcin del agua en una esponja y el levantamiento de cera fundida en una mecha son ejemplos familiares de levantamiento capilar. OBJETIVO GENERALIdentificar que todo cuerpo sumergido en un lquido recibe un empuje, de abajo hacia arriba, igual al peso del lquido desalojado; conocido como el Principio de Arqumedes.OBJETIVOS ESPECFICOS Tomar todas las medidas de prevencin necesarias antes de entrar al laboratorio. Obtener los materiales necesarios para la realizacin de la prctica, debidamente calibrados e identificados. Realizar el estudio del peso y empuje de cada uno de los metales utilizados. Confirmar la veracidad del Principio de Arqumedes y realizar el anlisis de resultados.

PROCEDIMIENTO DEL PRINCIPIO DE ARQUMEDES. Paso 1. Calibrar el Dinammetro. Paso 2. Se tomaran los pesos de cada uno de los metales utilizados, es decir; la del plomo, zinc y cobre.PESO EN EL AIRE

Plomo0.54 Nw

Zinc0.55 Nw

Cobre0.55 Nw

Paso 3. Se tomo un Beaker lleno de agua y se sumergieron completamente cada una de las masas (plomo, zinc y cobre) suspendidas del dinammetro y se tomaron las medidas de su peso en el agua.PESO EN EL AGUA

Plomo0.5 Nw

Zinc0.47 Nw

Cobre0.5 Nw

Paso 4. Con las medidas de los metales ya registradas (PASO 2 Y PASO 3), se procede a determinar la fuerza de empuje del agua sobre cada una de las masas. Por lo tanto.E= Peso de la Masa en el Aire Peso de la Masa en el Agua.EMPUJE EXPERIMENTALEMPUJE DEL PLOMO EN EL AGUA E (plomo)= Peso del Plomo en el Aire Peso del Plomo en el Agua.E (plomo)= 0.54 Nw 0.5 NwE (plomo)= 0.04 NwEMPUJE DEL ZINC EN EL AGUA E (zinc)= Peso del Zinc en el Aire Peso del Zinc en el Agua.E (zinc)= 0.54 Nw 0.5 NwE (zinc)= 0.08 NwEMPUJE DEL COBRE EN EL AGUA E (cobre)= Peso del Cobre en el Aire Peso del Cobre en el Agua.E (cobre)= 0.55 Nw 0.5 NwE (cobre)= 0.05 Nw

Paso 5. Se tomo una probeta con un volumen inicial de agua de 55 milmetros, con el objetivo de determinar el volumen de cada masa. Es decir, el volumen del cuerpo es el volumen que marcaria al finalizar el procedimiento menos el volumen inicial.VOLUMENES DE METALES EN EL AGUAVOLUMEN DEL PLOMO EN EL AGUAV (plomo)= Volumen Final Volumen InicialV (plomo)= 61 ml 55 mlV (plomo)= 6 mlVOLUMEN DEL ZINC EN EL AGUAV (zinc)= Volumen Final Volumen InicialV (zinc) = 65 ml 55 mlV (zinc) = 10 mlVOLUMEN DEL COBRE EN EL AGUAV (cobre)= Volumen Final Volumen InicialV (cobre)= 62 ml 55 mlV (cobre)= 7 ml

PASO 6. Se tomo una probeta llena de vinagre para determinar el peso y el empuje del plomo dentro de este componente.PESO DEL PLOMO

Plomo en el Aire 0.54 Nw

Plomo en el Vinagre0.5 Nw

EMPUJE DEL PLOMO EN EL VINAGRE E (plomo)= Peso del Plomo en el Aire Peso del Plomo en el vinagre.E (plomo)= 0.54 Nw 0.5 NwE (plomo)= 0.04 Nw Paso 7. En este paso se vuelven a hallar los empujes de cada cuerpo en el fluido, pero con la frmula para calcular el empuje terico.E= lfluido x gravedad x VcuerpoEMPUJE TERICOEMPUJE TERICO PARA EL VINAGREComo no conocemos la densidad del vinagre y solo usamos plomo en dicho fluido.E= lfluido x gravedad x V

l(vinagre)= 679.58 EMPUJE TERICO DEL PLOMO EN EL VINAGREE (plomo)= lfluido x gravedad x VcuerpoE (plomo)= 679.58 X X 0.000006m3E (plomo)= 0.04 Nw

EMPUJE TERICO PARA EL AGUAA diferencia del vinagre, en el agua si insertamos las tres masas; el plomo, el zinc y el cobre.La densidad del agua es de 1000 EMPUJE TERICO DEL PLOMO EN EL AGUAE (plomo)= lfluido x gravedad x VcuerpoE (plomo)= 1000 x X 0.000006m3E (plomo)= 0.06 NwEMPUJE TERICO DEL ZINC EN EL AGUAE (zinc)= lfluido x gravedad x VcuerpoE (zinc)= 1000 x X 0.00001m3E (zinc)= 0.09 NwEMPUJE TERICO DEL COBRE EN EL AGUAE (cobre)= lfluido x gravedad x VcuerpoE (cobre)= 1000 x X 0.000007m3E (cobre)= 0.06 NwComparando los empujes tericos y experimentales observamos que no hay mucha diferencia en los resultados de los sumergidos en el agua, mientras que el plomo sumergido en el vinagre fue exactamente igual.

Paso 8. Peso Especfico.Peso Especfico==PESO ESPECFICO DEL PLOMO(plomo)= = 90000PESO ESPECFICO DEL ZINC(zinc)= = 55000PESO ESPECFICO DEL COBRE(cobre)= = 78571.43El peso especfico del plomo es el mayor con 90000. Paso 9. En este paso se realizo una relacin entre el peso especfico () y el empuje (E) de cada material.AGUAMATERIALEMPUJE TEORICOEMPUJE EXPERIMENTALPESO ESPECIFICO ()

PLOMO0.06 Nw0.04 Nw90000

ZINC0.09 Nw0.08 Nw55000

COBRE0.06 Nw0.05 Nw78571.43

VINAGREPLOMO0.04 Nw0.04 Nw90000

Como ya conocemos el peso especfico y el empuje de un material son quienes determinan si dicho material flotara o se hundir en un fluido cualquiera. Son tres casos los que se pueden dar:1. Peso Especfico () > Empuje (E): El cuerpo se hunde.2. Peso Especfico () = Empuje (E): El cuerpo ni se hunde, ni emerge totalmente fuera del fluido.3. Peso Especfico () < Empuje (E): el cuerpo flotara.Relacionando dichos casos con nuestra practica los empujes de cada material en ambos fluidos, vinagre y agua; fueron menores a su peso especfico correspondiente.Por lo tanto, todos los metales al ser insertados en dichos fluidos se hundirn.ANLISIS DE RESULTADOS El calibrar bien el dinammetro determinara la veracidad de los datos y disminuir el margen de error. Al realizar la comparacin en cuanto a la medida del peso de los metales en el aire primeramente y luego en el agua se nota una leve diferencia debido al empuje que ejerce el agua de forma ascendente a los metales. La determinacin del empuje de forma terica y de forma experimental de cada material son levemente diferentes al ser introducidos en el agua, mientras que al ser introducido el plomo en el vinagre se observa que el empuje es relativamente igual al obtenido en el agua. El volumen de cada uno de los metales utilizados siempre ser constante tanto al introducirse en el agua como en el vinagre. Relacionando los casos con nuestra prctica se nota que los empujes de cada material en ambos fluidos, vinagre y agua llegaron a ser menores a su peso especfico correspondiente por lo cual todos los metales al ser insertados en dichos fluidos se hundirn.

CONCLUSIONES Fue posible demostrar el principio de Arqumedes mediante la prctica de laboratorio que contaba con dicho propsito. Se logro visualizar y dar buen uso a cada uno de los materiales dados y necesarios para la prctica, utilizando el conocimiento obtenido en ocasiones futuras. Aparte de demostrar el principio de Arqumedes se pudo desarrollar un concepto ms claro y avanzado del adquirido de forma terica, a partir de la prctica realizada. Se analizaron los diferentes resultados obtenidos en la prctica, partiendo as, hacia una adecuada comprensin del principio de Arqumedes. Se estimul un inters apropiado hacia el campo de la fsica y la mecnica de los fluidos, a partir de la prctica hecha, teniendo en cuenta, que dicha actividad nos servir para un futuro cercano, aplicndola a nuestra vida o con un fin determinado.

BIBLIOGRAFA WILSON, Jerry D. Fsica, segunda edicin, Ciudad de Mxico, Mxico, Editorial Mc Graw Hill, 1996. http://es.wikipedia.org/wiki/Principio_de_Arqu%C3%ADmedes. http://www.profesorenlinea.cl/fisica/ArquimedesEmpuje.htm. Ortega, Manuel R. (1989-2006). Lecciones de Fsica (4 volmenes). Monytex.

ANEXOS

CALIBRACIN DEL DINAMMETRO

MEDICIN DEL PESO DE LOS METALES

MEDICIN DEL EMPUJE DE LOS METALES

MATERIALES UTILIZADOS