Arquímedes El empuje del agua

ACTIVIDAD 4

El diámetro de las esferas es 2,51 cm aproximadamente, pues siempre hay un pequeño error experimental.
Las dos bolas miden lo mismo.

Esfera plateada: Volumen --> 4/3*3,14*(1,255)^3= 8,38 cm^3. Densidad-->7 gramos/8,38cm^3= 0,835. Es de acero.

Esfera negra: Densidad --> 2g/8,38cm^3=0,238. Es de aluminio.

ACTIVIDAD 5

A continuación hay unas experiencias que indican los datos que teóricamente tendrían que salir al introducir un objeto en un líquido pero, experimentalmente, esto es lo que ocurre:
Bola plateada:
Sin sumergir pesa 0,675 N y sumergida pesa 0,59 N. El empuje que sufre es de 0,085 N
Bola negra:
Sin sumergir pesa o,2 N y sumergida pesa 0,14 N. El empuje que sufre esta bola es de 0,6.

EXPERIENCIA 1

Tenemos tres esferas en tres dinamómetros, todas las esferas tienen el mismo volumen pero son de distinto material. Pretendemos comprobar si el material influye en el empuje.

Podemos comprobar que el material del cual esté hecho el objeto sumergido no influye en el empuje, que, a mismo material, teóricamente, es siempre de 0,1 Newtons.

EXPERIENCIA 2

Esta vez tenemos tres bolas en tres dinamómetros, las bolas todas del mismo material pero de distinto volumen. Vamos a ver si el volumen influye en el empuje.

Efectivamente, el volumen influye de manera que cuanto mas volumen, mayor es el empuje.

EXPERIENCIA 3

Ahora tenemos una esfera, un cubo y un cilindro, todos del mismo volumen, y vamos a comprobar si la forma de los objetos sumergidos influye en el empuje.



El empuje no se ve modificado por la forma de los objetos.

EXPERIENCIA 4

Ahora la cosa cambia, tenemos tres bolas con tres dinamómetros del mismo volumen y material, que las introduciremos en tres líquidos de distinta densidad, ¿influirá la densidad del líquido en el empuje del agua?




En la tabla se ve el peso en newtons de las tres esferas tras ser sumergidas en su líquido correspondiente. Comprobamos que la densidad del líquido influye de tal forma que cuanto mas denso sea, mayor será el empuje.

EXPERIENCIA 5

En esta ocasión tenemos una bola colgando de un dinamómetro y se ha introducido la esfera en un recipiente con agua. Vamos a introducir un poco mas la esfera (mas profundidad) para ver si eso hace variar el empuje.







La hemos sumergido un poco mas y el empuje no varía por lo tanto, da igual la profundidad que se sumerja la esfera, pues el empuje no varía nunca.

EXPERIENCIA 6

Esta vez tenemos cuatro cilindros pegados (compartiendo el mismo eje vertical) y los vamos a introducir uno por uno en un recipiente con agua, el agua desalojada caerá en otro recipiente que cuelga de un dinamómetro.
El peso en newtons del agua desalojada es inversamente proporcional al del cuerpo introducido.

Las imágenes no se ven muy bien pero es para hacerse una idea del experimento.

Arquímedes

Esta imagen hace referencia a una frase que se dice que dijo Arquímedes, ''darme un punto de apoyo y moveré el mundo'' y en esta imagen se ve que el cuadrado es el punto de apollo y con un tablón de madera intenta mover el mundo

El primer aparato que aparece se denomina dinamómetro y sirve para pesar objetos, mediante el sistema de medida Newtoniano, de manera que se cuelgan en él y mediante un muelle se mide el peso de los objetos. El problema es que se debe ajustar al no colgar ningún objeto que el dinamómetro marque cero Newtons, pues si no el peso puede llegar a variar bastante. Es un aparato fiable hasta una décima como mucho dos, si se requiere una medición muy exacta no es un buen aparato para ello.

El segundo aparato que aparece se denomina balanza electrónica y mide en gramos la masa de los objetos. Se pone el objeto sobre ella, en un plato cóncavo y mide la masa de cualquier cuerpo. Es un aparato bastante fiable pues mide con total exactitud la masa del cuerpo pero como podemos ver en la imagen tan sólo llega a una décima, de manera que si se desea medir con mayor exactitud se debe utilizar una balanza mejor.

El último artilugio se denomina calibre sirve para medir dimensiones de objetos con bastante precisión, ya que puede llegar a determinar hasta milímetros, de manera que creemos que esta es la más fiable de todas ya que es la que más precisión tiene.

La masa de las dos esferas se calcula P (como peso) es igual a m(masa, en kilogramos) multiplacada por g(gravedad, es la constante de la ecuación, 9.8), de manera que:

La primera esfera pesa 68.5 y si la dividimos entre la gravedad nos da la masa:

P=mg 0.69N=m·9.81

m=0.69N/9.81

m=0.07Kg

Según el resultado obtenido mediante el dinamómetro y mediante la ecuación no nos sale el mismo resultado, ya que la balanza el resultado está expresado en gramos y la ecuación lo indica en kilogramos, aun así da diferente ya que los decimales no son exactos, sino que los he redondeado de manera que el resultado sale 2 gramos diferente, también se puede deber a la imprecisión de la balanza.

La segunda esfera pesa 22.5 y si la dividimos entre la gravedad nos da la masa:

P=mg 0.23N=m·9.8

m=0.23N/9.8

m=0.0023Kg

Según el resultado obtenido mediante el dinamómetro y mediante la ecuación no nos sale el mismo resultado, es igual que la ecuación anterior, la ecuación está expresada en kilogramos y en la balanza la masa está indicada en gramos, y también nos salen los resultados diferentes pues no hemos usado todos los decimales y la balanza puede llegar al ser imprecisa.

Volumen 8.16cm3

bola plateada 2.51 cm3

bola negra 2.51 cm³

Como hemos podido observar el peso de las esferas sumergidas en el agua es menor que el peso de las esferas sin sumergir. Todo esto se debe al principio de Arquímedes, todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje vertical y hacia arriba igual al peso del volumen del fluido desalojado. Esto quiere decir que al sumergir algo en un fluido experimenta una subida vertical igual a lo que pesa la parte del volumen que ha ascendido, es decir, al meter por ejemplo en un vaso de precipitados que marca 100 ml, si se sumerge un boli, experimenta una subida igual a los ml que marca el vaso de precipitados de más, si el agua ha ascendido 6 ml, el empuje ha sido de 6 ml. Luego el empuje es el peso del volumen del fluido desalojado o la diferencia que había desde antes de sumergir el objeto hasta que éste ha sido sumergido.