Abstract In this work, work, with the help of Archimede Archimedes' s' Principle and from basic data and provided by DataStudio (Using the Force Sensor) proceed to calculate the density in several cases. With this we hope that any material immersed in a fluid is known regardless of how we can know as much volume as density following some appropriate steps. Resumen En este trabajo con la ayuda del Principio de Arquímedes y a partir de datos basicos y proporcionados por DataStudio (Con el uso del Sensor De Fuerza) procederemos a calcular la Densidad de algún objeto especifico en varios casos. Con esto esperamos que cualquier material sumergido en un fluido conocido sin importar como es su forma podremos conocer tanto su volumen como su densidad siguiendo unos pasos adecuados.
INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS Como Como se había había mencio mencionad nado o anteri anteriorm orment ente, e, con datos datos que se provey proveyero eron n previamente en data estudio con el favor del sensor de fuerza, para hallar el peso de los objetos en aire y otra cuando están en un fluido, que en este caso es el agua. Con esta información es suficiente para encontrar la densidad del cuer cuerpo po (que (que es un obje objeti tivo vo), ), grac gracia iass al Princ Princip ipio io De Arqu Arquím ímed edes es (B = V(Desalojado) g ρ (Fluido)) y relacionando el concepto de densidad (
).
Todo este propósito de obtener un método adecuado para hallar una densidad, se lo dejamos a este principio y a este método experimental como parte de la solución y así conoceremos de una manera práctica y sencilla las densidades de cuerpos sumergidos.
MARCO TEÓRICO El Principio de Arquímedes establece lo siguiente: si un cuerpo está parcial o totalmente sumergido en un fluido estático, éste ejerce una fuerza hacia arriba el cuerpo igual al peso del fluido desplazado por el cuerpo Esta fuerza recibe el nombre de empuje hidrostático o de Arquímedes, y se mide en newtons (en el SI). El principio de Arquímedes se formula así:
Donde ρ es la dens densid idad ad del del flui fluido do,, V el volu volume men n del del cuer cuerpo po sume sumerg rgid ido o y g la aceleración de la gravedad, 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 actúa siempre verticalmente hacia arriba y está aplicado en el centro de gravedad del fluido desalojado por el cuerpo. Por otra parte tenemos las densidades de los objetos, con los que estamos trabajando las cuales queremos hallar sabiendo sus pesos. ρAl=2700 kg/m 3 ρmad=900 kg/m3
PROCEDIMIENTO PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL EXPERIMENTAL Para Para el proced procedimi imient ento, o, tendre tendremos mos 3 objeto objetoss de difere diferente ntess consis consisten tencia ciass y contexturas. El primer ensayo es del objeto de aluminio, para el segundo ensayo tendremos el bloquecito de madera. Como el bloquecito al ponerlo en cont contac acto to al recip recipie ient ntee llen lleno o con con agua agua,, este este flot flotaa pero pero parc parcia ialm lmen ente te y es necesario hundirlo completamente. Para esto es necesario adicionarle un peso y para este caso utilizaremos un material en forma de trompo (aunque sirve cualquier material que le haga peso y lo hunda, pero para este caso nos han proporcionado este objeto) Para todos los casos, casos, pesaremos pesaremos todos los objetos objetos en aire. Se utiliza utiliza el sensor sensor de fuerza facilitado en laboratorio junto con el DataStudio, para visualizar la magnitud de la gravedad que actua en los objetos. (El montaje se muestra en el la figura a) Luego en el recipiente lleno de agua (figura b), pesaremos el objeto del primer caso dentro del fluido y para el segundo caso haremos lo mismo, a diferencia que uniremos el bloque de madera con el trompo de hierro.(figura c)
Con estos datos que son suficientes suficientes para saber la densidad densidad de los objetos objetos que son nuestra prioridad y el objetivo de esta experiencia.
(c)
DATOS OBTENIDOS Con ayuda de DataStudio pudimos obtener los pesos de nuestros diferentes objetos, los son: Peso del objeto de alumino: 1.90 N. • Peso del objeto de aluminio sumergido: 1.20 N. • Peso del objeto de madera: 0.14 N. • Peso del objeto del trompo de hierro: 2.12 N. • Peso del objeto del trompo de hierro+ madera sumergidos: 1.60 N. •
1er Caso
T’= 1,90
Wal =
T’ =
T ‘=
B B Wal =
Wal =
=0
2do Caso:
T’ = 1,60 T’ = 1,60
B T
B
Wm = B
Wm =
W T =
B T W T =
ANALISIS Y DISCUSION DE RESULTADOS
Con lo obtenido en la sección anterior logramos obtener las densidades buscadas, pero sin embargo vemos un porcentaje porcentaje de error del 0.54, 0.54, esto debido a que nuestros pesos no eran er an 100% precisos, ya que al momento m omento de medir DataStudio variaba mucho el valor esto debido a que existen fuerzas externas como la brisa, que nunca dejaba que la cuerda quedara estática,
además los cálculos nunca pueden ser precisos, ya que no existe una magnitud de densidad exacta ya que estos objetos pueden variar por la temperatura y la presión del lugar donde se estén midiendo, m idiendo, entonces cualquier magnitud de densidad que encontremos en libros especializados o en cualquier otro medio bibliográfico donde se encuentren dichas magnitudes son únicamente densidades medias. CONCLUSIONES Como se puedo observa en la experiencia vemos como las fuerzas contrarias actúan en oposición, mostrando a su vez que en la naturaleza siempre van a existir este tipo de fuerzas contrarias que permiten que lleguen a la fatiga f atiga del mismo. Esto puede servir en la actualidad para reducir caídas más fuertes, incluso para mejorar modelos matemáticos y físicos. Con el principio de Arquímedes se muestra claramente este suceso que hace que dos medio interactúen entre sí pero con fuerzas contrarias lo que demuestra que cualquier líquido tiene la facultada de ejercer una resistencia r esistencia al recibir un cuerpo sumergido.