Practica V. “Comprobación del principio de Arquímedes. Medidas de densidades”

En el presente informe de prácticas de laboratorio que acontece a unidad V. “Hidrostática” tiene como fin comprobar de manera experimental el principio de Arquímedes, además calcular el volumen de un sólido.
Este informe se encuentra estructurado capitulo a capitulo en donde se describen los pasos que conlleva cada uno de estos, es decir la estructura es la siguiente:
En el primer capítulo se aborda la introducción en la cual se presentan el resumen trabajo realizado, los objetivos que se perseguían, conceptos nuevos que aparecieron en la experimentación y la nomenclatura utiliza. Seguido del segundo capítulo que describe la teoría y derivación de fórmulas necesaria para este informe.
En el tercer capítulo se presentan los materiales y el equipo para realizar el montaje del experimento. Continuando con los procedimientos que permitieron de manera ordenada realizar el montaje y posterior los cálculos a aplicar o sustituir dentro de la ecuación del periodo.
En el quinto capítulo se abordan de forma puntual los pasos a seguir para la realización de los cálculos necesarios para determinar el empuje del principio de Arquímedes, el peso del agua desaguada y el volumen del bloque. En el sexto capítulo están los resultados de las operaciones realizadas.
Por último se presentan las conclusiones en función de los objetivos, guía de preguntas dadas, dificultades y logros presentadas durante el desarrollo de la experimentación.
En los anexos están contenidas las evidencias de los cálculos realizados, así como fotografías del montaje del experimento e integrantes del grupo

1. UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE NICARAGUA,
MANAGUA
UNAN - MANAGUA
FACULTAD REGIONAL MULTIDISCIPLINARIA
FAREM - Estelí
Recinto “Leonel Rugama Rugama”
Año de la Universidad Saluda







Asignatura: Laboratorio de física
Practica V. “Comprobación del principio de Arquímedes. Medidas de densidades”
Carrera/Año: Física – Matemática IV Año
Prof.: Lic. Tomas Antonio Medal Álvarez
Autores:
 Cliffor Jerry Herrera Castrillo.
 Arelys Ninoska Meneses Rayo.
 Donald Ariel Hernández Muñoz.
 Yosilin Masiel Castillo Loaisiga.
 Norman Rafael López Sanchez.
 Ileana Francisca Castillo Jiménez.
 Lesdy Joan Jiménez Jiménez.
13 de Junio del 2015

2. ÍNDICE
I. INTRODUCCIÓN............................................................................................................. 1
1.1 Resumen ................................................................................................................. 1
1.2 Objetivos ................................................................................................................. 2
1.3 Conceptos Nuevos ................................................................................................ 3
1.4 Nomenclatura ......................................................................................................... 4
II. TEORÍA ........................................................................................................................... 5
2.1 Principio de Arquímedes ...................................................................................... 5
2.2 Fuerza de empuje................................................................................................... 5
III. MATERIAL Y EQUIPO................................................................................................ 6
IV. PROCEDIMIENTO ...................................................................................................... 7
V. TRATAMIENTO DE DATOS .......................................................................................... 8
VI. RESULTADOS ............................................................................................................ 9
6.1 Empuje de Arquímedes ......................................................................................... 9
6.2 Peso del agua desalojada ..................................................................................... 9
6.3 Cálculo del volumen del bloque..........................................................................10
VII. CONCLUSIONES .......................................................................................................11
VIII. ANEXOS .....................................................................................................................12
8.1 Calculo del principio del empuje de Arquímedes .............................................12
8.2 Calculo del peso del agua desalojada................................................................13
8.3 Cálculo del volumen del bloque..........................................................................14
8.4 Fotos del montaje del experimento ....................................................................15
IX. BIBLIOGRAFÍA ..........................................................................................................18

3. 1

I. INTRODUCCIÓN
1.1 Resumen
En el presente informe de prácticas de laboratorio que acontece a unidad V.
“Hidrostática” tiene como fin comprobar de manera experimental el principio de
Arquímedes, además calcular el volumen de un sólido.
Este informe se encuentra estructurado capitulo a capitulo en donde se describen
los pasos que conlleva cada uno de estos, es decir la estructura es la siguiente:
En el primer capítulo se aborda la introducción en la cual se presentan el resumen
trabajo realizado, los objetivos que se perseguían, conceptos nuevos que
aparecieron en la experimentación y la nomenclatura utiliza. Seguido del segundo
capítulo que describe la teoría y derivación de fórmulas necesaria para este
informe.
En el tercer capítulo se presentan los materiales y el equipo para realizar el
montaje del experimento. Continuando con los procedimientos que permitieron de
manera ordenada realizar el montaje y posterior los cálculos a aplicar o sustituir
dentro de la ecuación del periodo.
En el quinto capítulo se abordan de forma puntual los pasos a seguir para la
realización de los cálculos necesarios para determinar el empuje del principio de
Arquímedes, el peso del agua desaguada y el volumen del bloque. En el sexto
capítulo están los resultados de las operaciones realizadas.
Por último se presentan las conclusiones en función de los objetivos, guía de
preguntas dadas, dificultades y logros presentadas durante el desarrollo de la
experimentación.
En los anexos están contenidas las evidencias de los cálculos realizados, así
como fotografías del montaje del experimento e integrantes del grupo.

4. 2

1.2 Objetivos

 Observar y hallar el empuje de Arquímedes.
 Comprobar el principio de Arquímedes.
 Calcular el volumen de un sólido.

5. 3

1.3 Conceptos Nuevos
Dinamómetro:
Un dinamómetro es una herramienta que, a partir de los cambios en la elasticidad
de un muelle con una determinada calibración, permite calcular el peso de un
cuerpo o realizar la medición de una fuerza.
Probeta:
La probeta es un instrumento volumétrico que consiste en un cilindro graduado de
vidrio que permite contener líquidos y sirve para medir volúmenes de forma
aproximada.
Está formado por un tubo generalmente transparente de unos centímetros de
diámetro y tiene una graduación desde 5 ml hasta el máximo de la probeta,
indicando distintos volúmenes. En la parte inferior está cerrado y posee una base
que sirve de apoyo, mientras que la superior está abierta (permite introducir el
líquido a medir) y suele tener un pico (permite verter el líquido medido).
Generalmente miden volúmenes de 25 o 50 ml, pero existen probetas de distintos
tamaños; incluso algunas que pueden medir un volumen hasta de 2000 ml.
Carena:
Carena se denomina al volumen limitado por el casco y por la superficie de
flotación en un buque. También puede denominarse carena al volumen sumergido.

6. 4

1.4 Nomenclatura










Símbolo Significado
?????? Empuje
??????
�
Densidad del fluido
?????? Volumen
??????
??????
Volumen inicial
� Aceleración de la gravedad
� Masa
� Newton
??????� Kilogramos
�
�
Metros cúbicos
�� Mililitros
?????? Presión
??????
��
�
Densidad del agua
�� Gramos
�� Kilogramos
� Metros
�
�
Segundos Cuadrados
??????� Sistema Internacional

7. 5

II. TEORÍA
En este capítulo se presenta el sustento teórico para la realización de la clase
experimental, así como las fórmulas a utilizar.
2.1 Principio de Arquímedes
El principio de Arquímedes es un principio físico que afirma que: “Un cuerpo total o
parcialmente sumergido es un fluido en reposo, recibe un empuje de abajo hacia
arriba igual al peso del volumen del fluido que desaloja”. Esta fuerza recibe el
nombre de empuje hidrostático o de Arquímedes y se mide en Newton (en el SI).
El principio de Arquímedes se formula así:
??????=� �=??????
??????
� ??????
Dónde:
??????:�� �� ������
�:�?????? �??????�??????
�:�?????? ??????�����??????��ó� �� �?????? ��??????���??????�
??????
??????
:�� �?????? ������??????� ��� ������
??????:�� "??????������ �� ������ �����??????????????????��"
De este modo, el empuje depende de la densidad del fluido, del volumen del
cuerpo y de la gravedad existente en ese lugar. El empuje (en condiciones
normales y descritas de modo simplificado) actúa verticalmente hacia arriba y está
aplicando en el centro de gravedad del cuerpo; este punto recibe el nombre de
centro de carena.
2.2 Fuerza de empuje
Cuando se sumerge un cuerpo en un líquido parece que pesara menos. Lo
podemos sentir cuando nos sumergimos en una piscina, o cuando tomamos algo
por debajo del agua, los objetos parecieran que pesan menos. Esto es debido a
que, todo cuerpo sumergido recibe una fuerza de abajo hacia arriba.
Cuando en un vaso lleno de agua sumergimos un objeto, podemos ver que el nivel
del líquido sube y se derrama cierta cantidad de líquido. Se puede decir que un
cuerpo que flota desplaza parte del agua.

8. 6

III. MATERIAL Y EQUIPO





Base Soporte
Bloque
metálico con
gancho
Dinamómetro
3N
Nuez doble Probeta Varilla larga
Agua Papel y lapiz Calculadora
Instrumento
Completo

9. 7

IV. PROCEDIMIENTO





Montaje del Experimento
Suspender el dinamómetro el bloque metálico, determine
su peso �
0
, anotar su peso en ??????
Introducir agua en la probeta hasta un volumen
determinado, anotal el ??????
0
Introducir el bloque colgando del dinamómetro en la
probeta con agua, anotarla lectura que marca el
dinamómetro�
1
Anotar el volumen desplazado en ??????
1
Determinar el empuje de Arquímidez ??????=�
0−�
1.
Hallar el peso del agua desalojada �=�.�=??????
??????2??????
??????
1
�
Calcular el volumen del bloque

10. 8

V. TRATAMIENTO DE DATOS
En este capítulo se presentan de forma puntual los pasos a seguir para la
realización de los cálculos necesarios.




Calculo del empuje de Arquímides
•Anexos 8.1
Calculo del peso del agua desalojada
•Anexos 8.2
Calculo del Volumen del bloque
•Anexos 8.3
Fotos del Montaje del experimento
•Anexos 8.4

11. 9

VI. RESULTADOS
En este capítulo se presentan los resultados en función de los cálculos ya
realizados.
6.1 Empuje de Arquímedes
Para lograr calcular el empuje de Arquímedes fue preciso calcular la densidad
antes de introducir el agua y con el agua, con el fin de comparar a ambas.
Antes de sumergirlo al agua En el agua.
Promedio: 597,9585 ���
3
⁄ Promedio: 480,8932 ���
3
⁄

Como se aprecia en la tabla la densidad del instrumento utilizado es mayor
cuando no contiene agua y menor cuando se le suministra agua.
Para calcular el empuje del principio de Arquímedes se utilizó la fórmula:
??????=�
0
−�
1
, donde �
0
es el peso inicial del bloque metálico y �
1
el peso del
bloque después de suministrar agua el resultado promedio fue el siguiente:
�
0
=� .�=(0,125)(9,8)=1,225 ??????
�
1
=� .�=(0,1085)(9,8)=1,0633 ??????

??????=�
0−�
1
??????=1,225 ??????−1,0633 ??????=0,1617 ??????

6.2 Peso del agua desalojada
Para calcular el peso del agua desalojada, se decido calcular el peso sin agua y el
peso con agua, para así comparar ambos resultados, se utilizó la fórmula:
�=�.�=??????
??????2??????
??????.�
N
0
Antes de sumergirlo al agua En el agua.
Promedio: 1,2249 ??????≅1,225 ?????? Promedio 1,0585 ??????≅1,06 ??????

Como se aprecia el peso es mucho menor cuando el agua es desalojada que
cuando no posee ningún líquido, además estos resultados coinciden con el de
empuje del principio de Arquímedes.

12. 10

6.3 Cálculo del volumen del bloque
Pare realizar este cálculo se utilizó la formula

??????=
�
?????? �

Donde los resultados fueron:
Antes de introducirlo al agua
??????=
1,2249 ??????
(597,9585 ���
3
⁄)(9,8 �/�
2
)
=2,0902 � 10
−4
�
3

Con el agua introducida
??????=
1,0585 ??????
(480,8932 ���
3
⁄)(9,8 �/�
2
)
=2,2460 � 10
−4
�
3

Y como se muestra el volumen es mayor cuando está el bloque en el agua.

13. 11

VII. CONCLUSIONES
En este capítulo se dan a conocer las conclusiones a las que se llegó después de
finalizar la práctica de laboratorio.
 Se logró cumplir con los objetivos de la práctica ya que se observó y halló el
empuje de Arquímedes, se comprobó el principio de Arquímedes y se
calculó el volumen de un cuerpo sólido.
 El bloque pesa menos dentro del agua.
 El peso del agua desplazada es mayor que el empuje, ya que el cuerpo se
hunde, es decir el peso específico del cuerpo es mayor al del líquido.
 La densidad no depende de la forma del objeto. Puesto que la densidad es
una propiedad característica de los materiales
 Si la densidad de un cuerpo es mayor que la del fluido el cuerpo
descenderá con un movimiento acelerado.

Elementos positivos Elementos negativos y elementos
obstaculizadores
 Disposición para realizar el
trabajo.
 Utilizar el laboratorio de la
Universidad.
 Conocimientos previos
antes de la práctica.
 Cohesión grupal
 Interés en la temática.
 Tener todos los materiales
necesarios.
 Compañerismo
 Tiempo limitado en el laboratorio.

14. 12

VIII. ANEXOS
8.1 Calculo del principio del empuje de Arquímedes
Tabla de cálculos registrados
N
0
Antes de sumergirlo al agua En el agua.
Masa g Fuerza N Agua ml Masa g Fuerza N Agua ml
1 125 1,25 190 110 1,10 206
2 125 1,25 200 110 1,10 216
3 125 1,25 210 110 1,10 225
4 125 1,25 220 107,5 1,075 236
5 125 1,25 230 105 1,05 246
Prom. 125 1,25 210 108,5 1,085 225,8

Calculo del principio del empuje de Arquímedes
Conversiones de g a kg y de ml a �
3

Convertir de g a kg Convertir de ml a �
�

��?????? � ?????? ��
1 kg ------------------------- 1 000 g
X ---------------------------- 125 g
1 000 g x = 125 g kg
x = ��?????? ?????? ???????????? � ��� ??????⁄
x = 0,125 kg
190 �� ?????? �
3

1 m
3
--------------------- 1 000 000 ml
X ------------------------- 190 ml
1 000 000 ml x = 190 ml m
3

x = 190 ml m
3
1 000 000 ml⁄
x = 0,00019 m
3

110 g = 0, 11 kg 200 ml = 0,0002 m
3

107,5 g = 0,1075 kg 210 ml = 0,00021 m
3

105 g = 0,105 kg 220 ml = 0,00022 m
3

230 ml = 0,00023 m
3

206 ml = 0,000206 m
3

216 ml = 0,000216 m
3

225 ml = 0,000225 m
3

236 ml = 0,000236 m
3

246 ml = 0,000246 m
3

15. 13

Calculo del principio del empuje de Arquímedes ??????=??????
�
−??????
�

�
0
=� .�=(0,125)(9,8)=1,225 ??????
�
1
=� .�=(0,1085)(9,8)=1,0633 ??????
??????=�
0
−�
1

??????=1,225 ??????−1,0633 ??????=0,1617 ??????
8.2 Calculo del peso del agua desalojada
??????=�.�=??????
��� ??????.�
Densidades ??????=�??????⁄
N
0
Antes de sumergirlo al agua En el agua.

1 ??????=0,125 ��0,00019 �
3
⁄
=657,8947 ���
3
⁄
??????=0,11 ��0,000206⁄
=533,9805 ���
3
⁄
2 ??????=625 ���
3
⁄ ??????=509,2592 ���
3
⁄
3 ??????=595,2380 ���
3
⁄ ??????=488,8888���
3
⁄
4 ??????=568,1818 ���
3
⁄ ??????=445,5084 ���
3
⁄
5 ??????=543,4782 ���
3
⁄ ??????=426,8292 ���
3
⁄
Promedio: 597,9585 ���
3
⁄ Promedio: 480,8932 ���
3
⁄

Unidades de medida (��/�
3
)(�/�
2
)(�
3
)=�� .�/�
2
=??????
N
0
Antes de sumergirlo al agua En el agua.

1 �=1,2249 ?????? �=1,0779 ??????
2 �=1,225 ?????? �=1,0779 ??????
3 �=1,2249 ?????? �=1,0779 ??????
4 �=1,2249 ?????? �=1,0303 ??????
5 �=1.2249 ?????? �=1,0289 ??????
Promedio: 1,2249 ??????≅1,225 ?????? Promedio 1,0585 ??????≅1,06 ??????

16. 14

8.3 Cálculo del volumen del bloque
�= ?????? ?????? �
?????? ?????? �=�
??????=
�
?????? �

Antes de introducirlo al agua
??????=
1,2249 ??????
(597,9585 ���
3
⁄)(9,8 �/�
2
)
=2,0902 � 10
−4
�
3

Con el agua introducida
??????=
1,0585 ??????
(480,8932 ���
3
⁄)(9,8 �/�
2
)
=2,2460 � 10
−4
�
3

17. 15

8.4 Fotos del montaje del experimento














Todo el grupo en el Laboratorio, listos para comenzar el
experimento
Iniciando del Experimento del Principio de Arquímedes
Muy emocionados en el laboratorio
Prof. Tomas Medal (lado izquierdo) dando orientaciones
acerca del experimento

18. 16















Introduciendo agua en la probeta Estudiante manipulando el dinamómetro Obteniendo datos del experimento
Observando lo que sucede Consensuando ideas

19. 17















“Las fortalezas están en nuestras diferencias, no en nuestras similitudes”

20. 18

IX. BIBLIOGRAFÍA

Dormus , R. (2015). Práctica de laboratorio 1: Comprobación del principio de
Arquímedes, medida de densidades - física 1 . Estelí, Nicaragua : UNAN -
Managua / FAREM - Estelí.
Profesor en linea . (3 de Octubre de 2012). profesorenlinea.c. Recuperado el 9 de
Junio de 2015, de profesorenlinea.c:
http://www.profesorenlinea.cl/fisica/ArquimedesEmpuje.htm