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ACTIVIDAD EXPERIMENTAL No.11

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on 24 February 2015

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Antecedentes conceptuales
Principio de Arquímedes
Densidad
Fuerza de Empuje
Máquina simple
Desarrollo experimental
a) Materiales
b) Procedimiento
c) Ruta crítica
Resultados
Sustituye los datos registrados en la ecuación propuesta por Arquímedes y determina la densidad de la pesa W1.
Análisis de Resultados
Conclusiones
Con base en el experimento realizado, redacta tus conclusiones:
Objetivo
Comprender el principio de Arquímedes y su relación con la densidad de las sustancias.
Aplicar el principio de Arquímedes para determinar la densidad de una sustancia
ACTIVIDAD EXPERIMENTAL No.11
EL ENIGMA DE ARQUÍMEDES
Principio de Arquímedes
Bibliografía
http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/fluidos/estatica/arquimedes/arquimedes.htm
http://www.profesorenlinea.cl/fisica/ArquimedesEmpuje.htm
http://www.uaeh.edu.mx/scige/boletin/prepa4/n3/m4.html
http://proyecto-de-fisica.blogspot.mx/2011/07/densidad-de-los-liquidos.htmlhttp://www.natureduca.com/fis_estaflu_densicorp01.php
http://www.profesorenlinea.com.mx/fisica/Densidad_Concepto.htm
http://halluzinationenimleben.blogspot.mx/2009/07/fuerza-de-empuje.html
http://www4.ujaen.es/~jamaroto/MAQUINAS.HTML
http://www.portaleducativo.net/quinto-basico/104/Maquinas-simples
Medición de Volumen por Desplazamiento

El volumen de un cuerpo es, hablando de manera simple, la cantidad de espacio que ese cuerpo ocupa.

Existen distintas maneras de determinar (medir) el volumen de los cuerpos.

El siguiente método, es especialmente útil para medir el volumen de cuerpos sólidos impermeables, es decir, cuerpos sólidos que no absorben líquidos.

El primer método para calcular el volumen es el matemático, y se emplea en cuerpos regulares, fácilmente medibles. Por ejemplo, una goma que puede tener 3 cm de largo, por 2 cm de ancho por un cm de alto: Se multiplica el largo (3) por el ancho (2) por el alto(1) y se obtiene el volumen en cm cúbicos:

3 x 2 x 1 = 6 cm cúbicos (6 cc)



La corona de oro del rey Herón

Según se cree, Arquímedes fue llamado por él el rey Herón de Siracusa, donde Arquímedes vivió en el siglo III A.C., para dilucidar el siguiente problema.

Se cuenta que el rey Herón de Siracusa le había entregado a un platero una cierta cantidad de oro para con ella le hiciera una corona. Cuando estuvo terminada, se decía que el platero había sustituido una parte del oro por una cantidad equivalente de plata, devaluando con ello la corona y engañando, pues, al rey.

El rey encargó a Arquímedes que descubriera si había sido engañado. El problema que Arquímedes debía resolver era determinar si el joyero había sustraído parte del oro o no, pero no podía romper la corona para averiguarlo.

Arquímedes pensó arduamente cómo resolver el problema, sin poder encontrar una solución.

Se dice que mientras se disponía a bañarse en una tina, en la que por error había puesto demasiada agua, al sumergirse en ella, parte del agua se derramó.

Arquímedes se dio cuenta de que este hecho podía ayudarle a resolver el enigma planteado por Herón y fue tal su regocijo que, desnudo, salió corriendo de la tina gritando "¡Eureka, eureka!" (que significa "¡Lo encontré, lo encontré!").

En efecto, Arquímedes, con esta observación, dio origen a un método para determinar el volumen de distintos tipos de sólidos. Este método se conoce con el nombre de Medición de Volumen por Desplazamiento (de líquidos).
Para explicar en segundo método, consideremos un cuerpo sólido impermeable como una goma de borrar, una bolita o una piedra. Supongamos que queremos determinar el volumen de una piedra. (El método es igualmente útil para cualquiera de los otros dos objetos).

Una manera de determinar el volumen de la piedra consiste en tomar una probeta de unos 30 ml, por ejemplo (como la de la figura), y llenarla de agua hasta la marca de 20 ml. A continuación, se deposita la piedra dentro del agua. Una vez que la piedra se haya hundido completamente el nivel del agua habrá ascendido, desde los 20 ml iniciales a, digamos, 23 ml, por ejemplo.

La diferencia de nivel determina el volumen de la piedra, 3 ml ó 3 cm3 o 3 cc (3 centímetros cúbicos), en este caso. Ya que la piedra no absorbe agua, el espacio que ocupa la piedra desplaza el agua hacia arriba y, de esta manera es posible determinar su volumen.

Una forma ligeramente diferente de realizar la misma tarea, consiste en llenar de agua completamente un recipiente cualquiera y ponerlo sobre una cubeta. Después, se introduce la piedra al agua.

Esto producirá un rebalse del agua que caerá en la cubeta. El agua que cayó en la cubeta se vierte en una probeta y se mide.

El resultado de esa medición determina el volumen de la piedra. Este fue el resultado que encontró Arquímedes al bañarse en la tina.

Es importante destacar que es posible utilizar este mismo método para determinar el volumen de cuerpos irregulares como una pera o una zanahoria, por ejemplo.
Densidad
La densidad de los líquidos es la relación que existe entre la masa y volumen de un líquido.
La densidad es una magnitud intensiva ya que no dependen de la cantidad de sustancia o del tamaño de un sistema, por lo que cuyo valor permanece inalterable, por este motivo no son propiedades aditivas.
Para expresar la densidad se utiliza la siguiente formula.

ᵨ=m/v
Donde;
m= masa del líquido.
V= volumen del liquido
ᵨ= densidad.

Sus unidades son;
G/cm3
Kg/m3

En esta fórmula lo que podemos observar es que existen relaciones inversamente proporcionales, las que cumplen con las siguientes condiciones;
· Si el volumen aumenta la densidad disminuye.
· Si el volumen disminuye la densidad aumenta.
También tenemos fenómenos de proporcionalidad;
· Si la masa aumenta la densidad también y viceversa.
Fuerza de Empuje
Cuerpos sumergidos

Sobre un cuerpo sumergido actúan dos fuerzas; su peso, que es vertical y hacia abajo y el empuje que es vertical pero hacia arriba.

Si queremos saber si un cuerpo flota es necesario conocer su peso específico, que es igual a su peso dividido por su volumen.

Entonces, se pueden producir tres casos:

1. si el peso es mayor que el empuje ( P > E ), el cuerpo se hunde. Es decir, el peso específico del cuerpo es mayor al del líquido.

2. si el peso es igual que el empuje ( P = E ), el cuerpo no se hunde ni emerge. El peso específico del cuerpo es igual al del líquido.

3. Si el peso es menor que el empuje ( P < E ), el cuerpo flota. El peso específico del cuerpo es menor al del líquido.
Los barcos no se hunden porque su peso específico es menor al peso específico del agua, por lo que se produce un empuje mayor que mantiene el barco a flote.

Esto a pesar de que el hierro o acero con que están hechos generalmente los barcos es de peso específico mayor al del agua y se hunde (un pedazo de hierro en el agua se va al fondo), pero si consideramos todas las partes del barco incluyendo los compartimientos vacíos, el peso específico general del barco disminuye y es menor al del agua, lo que hace que éste se mantenga a flote.
Ejemplo
¿por qué los barcos no se hunden?
Máquina simple
Una máquina simple es un dispositivo en el que tanto la energía que se suministra como la que se produce se encuentran en forma de trabajo mecánico y todas sus partes son sólidos rígidos. Podemos preguntarnos por qué tanto interés en convertir una entrada de trabajo en una salida de trabajo. Existen varias razones: primero, tal vez queramos aplicar una fuerza en alguna parte de modo que realice trabajo en otro lugar. Con poleas, por ejemplo, podemos levantar un andamio hasta el techo tirando de una cuerda desde el suelo. Por otra parte, es posible que dispongamos sólo de una pequeña fuerza para producir el trabajo de entrada cuando necesitamos una fuerza mayor en la salida. Así sucede con el gato de un automóvil. Al accionar la varilla del gato podemos alzar el automóvil que de otra manera sería bastante difícil de mover aunque, desde luego, tenemos que levantar y bajar muchas veces la varilla para levantar el automóvil un poco.

Las máquinas simples suelen clasificarse en los siguientes seis tipos:

- palancas
- poleas
- ruedas y ejes
- planos inclinados
- tornillos
- cuñas
Materiales
Un soporte universal.
Una barra de momentos.
Dos pesas.
Un vaso de precipitado.
Una regla de 30cm.
Una balanza.
Procedimiento
Arma el aparato mostrado en la figura XX.
Coloca una pesa W1 de material y masa conocida en cualquier punto de la barra y
equilibra con una segunda pesa W2. Mide la distancia L1.
Sumerge la primera pesa W1 en un vaso con agua y vuelve a equilibrar la barra con
la pesa W2. Registra el nuevo brazo de palanca L2.
Repite el procedimiento cambiando de lugar la pesa W1.
Ruta crítica
Compara la densidad obtenida con la densidad teórica de la pesa. ¿Coinciden los resultados? Explica.
Figueroa Saldivar Brenda
A través de esta práctica pudimos comprender el principio de Arquímedes y su relación con la densidad de las sustancias. Analizamos las diferentes formas de calcular pesos, volúmenes y fuerzas de empuje. Aunque los resultados no fueron los esperados ni los más óptimos, aprendimos los conceptos que se querían aplicar y tuvimos la posibilidad de ponerlos en práctica.
López Martínez José Dolores
La variedad de sustancias es algo que no sorprende a las multitudes, el manejo de fluidos dentro de la física y las ingenierías es algo espectacular, las cualidades químicas y físicas son variables que necesitan ser consideradas de manera muy rigurosa en la experimentación. En este caso el agua se manifestó de una manera particular, su densidad fue el factor esencial al momento de equilibrar la balanza.
Montes Méndez Pamela
Sanchéz Rivera Victor
Es importante comprender los conceptos de volumen, masa, densidad, distancia y las interacciones entre estas magnitudes que dan como resultado un fenómeno lógico y comprensible, que de otra manera, luciría como un acto de magia.
Adicionalmente conocer la historia y al hombre detrás de los modelos matemáticos que aplicamos.
Santes Figueroa Laura Alejandra
Conclusiones personales
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