FICHA TECNICA
PRACTICAS DE LABORATORIO
TEMA: DENSIDAD y PESO ESPECIFICO
Determinar experimentalmente la densidad y peso específico de sólidos (regulares e irregulares), líquidos y gases.
Determinar el peso específico
PRACTICAS DE LABORATORIO
TEMA: DENSIDAD y PESO ESPECIFICO
Determinar experimentalmente la densidad y peso específico de sólidos (regulares e irregulares), líquidos y gases.
Determinar el peso específico
I. DENSIDAD
MATERIAL:
4 Vasos de precipitado 250 ml
4 Probetas de 250, 500ml y 1000 ml.
4 Pizetas
Densímetro
Huevo, sólidos regulares e irregulares y otros.
MATERIAL:
4 Vasos de precipitado 250 ml
4 Probetas de 250, 500ml y 1000 ml.
4 Pizetas
Densímetro
Huevo, sólidos regulares e irregulares y otros.
PROCEDIMIENTO
Utilice los vasos de precipitado, colocar una cantidad de agua conocida exacta o precisa, luego introduzca el objeto de estudio, determine su masa por el volumen que desaloja u otro método como el pesado; si realiza los dos contraste explique si varia o no. Determine, la densidad del objeto estudio.
FUNDAMENTO
Ejm: Densidad del aceite, D = 0,8 g/cm3 .
Significa, que en 1 cm3 de aceite hay 0,8 g de masa de aceite. Luego
Medidas para sólidos y líquidos; (masa,ml) g/cm3 ó lib/pie3 y gases; g/l ó lib/pie3
-ANALISIS TEORICO
“ Es la masa que hay en una unidad de volumen”, “ medida de la concentración de materia en un cuerpo “.
Todo cuerpo sumergido en un líquido, experimenta un empuje hacia arriba igual a lo que pesa el volumen del líquido que el cuerpo desaloja.
Utilice los vasos de precipitado, colocar una cantidad de agua conocida exacta o precisa, luego introduzca el objeto de estudio, determine su masa por el volumen que desaloja u otro método como el pesado; si realiza los dos contraste explique si varia o no. Determine, la densidad del objeto estudio.
FUNDAMENTO
Ejm: Densidad del aceite, D = 0,8 g/cm3 .
Significa, que en 1 cm3 de aceite hay 0,8 g de masa de aceite. Luego
Medidas para sólidos y líquidos; (masa,ml) g/cm3 ó lib/pie3 y gases; g/l ó lib/pie3
-ANALISIS TEORICO
“ Es la masa que hay en una unidad de volumen”, “ medida de la concentración de materia en un cuerpo “.
Todo cuerpo sumergido en un líquido, experimenta un empuje hacia arriba igual a lo que pesa el volumen del líquido que el cuerpo desaloja.
II. PESO ESPECIFICO
Utilizando el valor de la gravedad en la Ciudad de Arequipa, g = 780 cm/s2, calcula el peso especifico
MATERIAL
Vasos de precipitado 250 ml, Densímetro, Objeto de estudio
Vasos de precipitado 250 ml, Densímetro, Objeto de estudio
PROCEDIMIENTO
Realizar el mismo procedimiento que para Densidad, pero aplicar peso, no masa.
Realizar el mismo procedimiento que para Densidad, pero aplicar peso, no masa.
FUNDAMENTO
PESO ESPECIFICO, Es el peso que hay en una unidad de volumen. P.e = D. g. ( g/ cm3)
Densidad y peso específico
La densidad está relacionada con el grado de acumulación de materia (un cuerpo compacto es, por lo general, más denso que otro más disperso), pero también lo está con el peso. Así, un cuerpo pequeño que es mucho más pesado que otro más grande es también mucho más denso. Esto es debido a la relación P = m · g existente entre masa y peso. No obstante, para referirse al peso por unidad de volumen la física ha introducido el concepto de peso específico que se define como el cociente entre el peso P de un cuerpo y su volumen.
El peso específico representa la fuerza con que la Tierra atrae a un volumen unidad de la misma sustancia considerada.
La relación entre peso específico y densidad es la misma que la existente entre peso y masa. En efecto, siendo g la aceleración de la gravedad. La unidad del peso específico.
en el SI es el N/m3.
Densidad y peso específico
La densidad está relacionada con el grado de acumulación de materia (un cuerpo compacto es, por lo general, más denso que otro más disperso), pero también lo está con el peso. Así, un cuerpo pequeño que es mucho más pesado que otro más grande es también mucho más denso. Esto es debido a la relación P = m · g existente entre masa y peso. No obstante, para referirse al peso por unidad de volumen la física ha introducido el concepto de peso específico que se define como el cociente entre el peso P de un cuerpo y su volumen.
El peso específico representa la fuerza con que la Tierra atrae a un volumen unidad de la misma sustancia considerada.
La relación entre peso específico y densidad es la misma que la existente entre peso y masa. En efecto, siendo g la aceleración de la gravedad. La unidad del peso específico.
en el SI es el N/m3.
PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES:
El Principio de Arquímedes nos enseña el empuje que recibe un cuerpo cuando se introduce en un líquido, por ejemplo barcos y submarinos. El equilibrio en un cuerpo sumergido depende del metacentro. Hay equilibrio si el metacentro queda encima del centro de gravedad del cuerpo y este flota. Los Aeróstatos (globos y dirigibles) son aparatos que flotan en el aire. Densidad y peso específico son conceptos que relacionan la masa o el peso de un cuerpo con su volumen.
El Principio de Arquímedes nos enseña el empuje que recibe un cuerpo cuando se introduce en un líquido, por ejemplo barcos y submarinos. El equilibrio en un cuerpo sumergido depende del metacentro. Hay equilibrio si el metacentro queda encima del centro de gravedad del cuerpo y este flota. Los Aeróstatos (globos y dirigibles) son aparatos que flotan en el aire. Densidad y peso específico son conceptos que relacionan la masa o el peso de un cuerpo con su volumen.
Todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta la acción de una fuerza dirigida hacia arriba (empuje) que numéricamente es igual al peso del fluido desalojado por el cuerpo; esta fuerza esta aplicada en el centro de gravedad del volumen de la parte sumergida del cuerpo (centro de empuje o de presión)
Empuje ejercido por el fluido, Punto de Aplicación en el cuerpo y sentido contrario a la gravedad
Pc - E = Pa (2)
Donde Pa es el peso aparente y Pc , el peso del cuerpo.
D = m/v
Donde D es la densidad, m la masa y V el volumen.
Remplazando la masa del líquido y del cuerpo mc= DcV , m l= DlV y de (2)
( ) pe = gVc( Dc - D)
Empuje ejercido por el fluido, Punto de Aplicación en el cuerpo y sentido contrario a la gravedad
Pc - E = Pa (2)
Donde Pa es el peso aparente y Pc , el peso del cuerpo.
D = m/v
Donde D es la densidad, m la masa y V el volumen.
Remplazando la masa del líquido y del cuerpo mc= DcV , m l= DlV y de (2)
( ) pe = gVc( Dc - D)
PRESENTACION DE RESULTADOS
ANEXOS, COMPLEMENTARIOS:
La Densidad
Cada sustancia pura tiene una densidad D que es característica de la misma. Por ejemplo, todos los objetos de oro puro tienen la misma densidad (DAu=19.3 g/cm3), lo mismo ocurre con el aluminio (DAl=2.7 g/cm3 ), el hierro (DFe=7.8 g/cm3 ), el agua a una temperatura (DH2O=1.0 g/cm3, a 20º C). Esto significa que la densidad es una propiedad muy útil para saber en forma fácil y rápida de que está hecho un objeto.
Aunque toda la materia posee masa y volumen, la misma masa de sustancias diferentes tienen ocupan distintos volúmenes, así notamos que el hierro o el hormigón son pesados, mientras que la misma cantidad de goma de borrar o plástico son ligeras. La propiedad que nos permite medir la ligereza o pesadez de una sustancia recibe el nombre de densidad. Cuanto mayor sea la densidad de un cuerpo, más pesado nos parecerá.
La Densidad
Cada sustancia pura tiene una densidad D que es característica de la misma. Por ejemplo, todos los objetos de oro puro tienen la misma densidad (DAu=19.3 g/cm3), lo mismo ocurre con el aluminio (DAl=2.7 g/cm3 ), el hierro (DFe=7.8 g/cm3 ), el agua a una temperatura (DH2O=1.0 g/cm3, a 20º C). Esto significa que la densidad es una propiedad muy útil para saber en forma fácil y rápida de que está hecho un objeto.
Aunque toda la materia posee masa y volumen, la misma masa de sustancias diferentes tienen ocupan distintos volúmenes, así notamos que el hierro o el hormigón son pesados, mientras que la misma cantidad de goma de borrar o plástico son ligeras. La propiedad que nos permite medir la ligereza o pesadez de una sustancia recibe el nombre de densidad. Cuanto mayor sea la densidad de un cuerpo, más pesado nos parecerá.
La densidad se define como el cociente entre la masa de un cuerpo y el volumen que ocupa. Así, como en el S.I. la masa se mide en kilogramos (kg) y el volumen en metros cúbicos (m3) la densidad se medirá en kilogramos por metro cúbico (kg/m3). Esta unidad de medida, sin embargo, es muy poco usada, ya que es demasiado pequeña. Para el agua, por ejemplo, como un kilogramo ocupa un volumen de un litro, es decir, de 0,001 m3, la densidad será de:
La mayoría de las sustancias tienen densidades similares a las del agua por lo que, de usar esta unidad, se estarían usando siempre números muy grandes. Para evitarlo, se suele emplear otra unidad de medida el gramo por centímetro cúbico (gr./c.c.), de esta forma la densidad del agua será:
Las medidas de la densidad quedan, en su mayor parte, ahora mucho más pequeñas y fáciles de usar. Además, para pasar de una unidad a otra basta con multiplicar o dividir por mil.
Sustancia Densidad en kg/m3 Densidad en g/c.c.
Agua 1000 1
Aceite 920 0,92
Gasolina 680 0,68
Plomo 11300 11,3
Acero 7800 7,8
Mercurio 13600 13,6
Madera 900 0,9
Aire 1,3 0,0013
Butano 2,6 0,026
Dióxido de
Agua 1000 1
Aceite 920 0,92
Gasolina 680 0,68
Plomo 11300 11,3
Acero 7800 7,8
Mercurio 13600 13,6
Madera 900 0,9
Aire 1,3 0,0013
Butano 2,6 0,026
Dióxido de
carbono 1,8 0,018
La densidad de un cuerpo está relacionada con su flotabilidad, una sustancia flotará sobre otra si su densidad es menor. Por eso la madera flota sobre el agua y el plomo se hunde en ella, porque el plomo posee mayor densidad que el agua mientras que la densidad de la madera es menor, pero ambas sustancias se hundirán en la gasolina, de densidad más baja.
Densidad: La densidad es una característica de cada sustancia. Nos vamos a referir a líquidos y sólidos homogéneos. Su densidad, prácticamente, no cambia con la presión y la temperatura; mientras que los gases son muy sensibles a las variaciones de estas magnitudes.
El peso específico de una sustancia se define como su peso por unidad de volumen.
Se calcula dividiendo el peso de la sustancia entre el volumen que ésta ocupa. En el Sistema Técnico, se mide en kilopondios por metro cúbico (kp/m³). En el Sistema Internacional de Unidades, en newton por metro cúbico (N/m³).
La densidad de un cuerpo está relacionada con su flotabilidad, una sustancia flotará sobre otra si su densidad es menor. Por eso la madera flota sobre el agua y el plomo se hunde en ella, porque el plomo posee mayor densidad que el agua mientras que la densidad de la madera es menor, pero ambas sustancias se hundirán en la gasolina, de densidad más baja.
Densidad: La densidad es una característica de cada sustancia. Nos vamos a referir a líquidos y sólidos homogéneos. Su densidad, prácticamente, no cambia con la presión y la temperatura; mientras que los gases son muy sensibles a las variaciones de estas magnitudes.
El peso específico de una sustancia se define como su peso por unidad de volumen.
Se calcula dividiendo el peso de la sustancia entre el volumen que ésta ocupa. En el Sistema Técnico, se mide en kilopondios por metro cúbico (kp/m³). En el Sistema Internacional de Unidades, en newton por metro cúbico (N/m³).
P.e = p/v = m .g/v = D . g
Donde:
P.e = peso específico
p = es el peso de la sustancia
v = es el volumen que la sustancia ocupa
D = es la densidad de la sustancia
g = es la aceleración de la gravedad
Donde:
P.e = peso específico
p = es el peso de la sustancia
v = es el volumen que la sustancia ocupa
D = es la densidad de la sustancia
g = es la aceleración de la gravedad
Como en la superficie de la Tierra el kilopondio representa el peso de un kilogramo, esta magnitud expresada en kp/m³ tiene el mismo valor numérico que la densidad expresada en kg/m³.
Como vemos, está íntimamente ligado a la densidad de cualquier material
Densidad y peso específico
La densidad está relacionada con el grado de acumulación de materia (un cuerpo compacto es, por lo general, más denso que otro más disperso), pero también lo está con el peso. Así, un cuerpo pequeño que es mucho más pesado que otro más grande es también mucho más denso. Esto es debido a la relación P = m · g existente entre masa y peso. No obstante, para referirse al peso por unidad de volumen la física ha introducido el concepto de peso específico que se define como el cociente entre el peso P de un cuerpo y su volumen
El peso específico representa la fuerza con que la Tierra atrae a un volumen unidad de la misma sustancia considerada.
La relación entre peso específico y densidad es la misma que la existente entre peso y masa. En efecto, siendo g la aceleración de la gravedad. La unidad del peso específico en el SI es el N/m3.
D = m/ v
(1)
PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES:
PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES:
Todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta la acción de una fuerza dirigida hacia arriba (empuje) que numéricamente es igual al peso del fluido desalojado por el cuerpo; esta fuerza esta aplicada en el centro de gravedad del volumen de la parte sumergida del cuerpo (centro de empuje o de presión)
Empuje ejercido por el fluido, Punto de Aplicación en el cuerpo y sentido contrario a la gravedad
Pc - E = Pa (2)
Donde Pa es el peso aparente y Pc , el peso del cuerpo.
D = m/v (3)
Donde D es la densidad, m la masa y V el volumen.
Remplazando la masa del líquido y del cuerpo mc= DcV , m = D1V y de (2)
pa = gVc( Dc - D1) (4)
Procedimiento para peso especifico
a) Pesamos la probeta vacía en la balanza electrónica, y anotamos el valor indicado.
b) Llenamos la probeta con un volumen de agua igual al del mineral, la pesamos y le
restamos el peso de la probeta. Obtenemos así la masa del volumen de agua (ma).
c) Dividiendo la masa del mineral por la masa del volumen de agua, obtenemos el peso específico (m/ma).
Cuestiones
1. Realiza los procedimientos necesarios para completar los datos de la tabla siguiente:
2. ¿Existe alguna relación entre el peso específico de un mineral y su densidad? ¿En qué se
diferencian ambos valores?
3. ¿Cuál es el valor medio del peso específico de los minerales metálicos?
4. ¿Cuál es el valor medio del peso específico de los minerales no metálicos?
5. ¿Podrías dar una explicación científica que justifique esta observación?
6. El grafito tiene un peso específico de 2,23 mientras que el del diamante es de 3,53. Sin embargo, ambos están formados exclusivamente por carbono. ¿Podrías explicar a qué se debe esta diferencia?
BIBLIOGRAFÍA
· Física, Serway, Raymond A, edit. Interamericana, México (1985).
· Física, Resnick, Robert; Halliday, David; Krane, Kenneth S, edit. CECSA
(1993)
· Física, Tipler, Paul A., edit. Reverté, Barcelona (1978).
· Physics, McCliment, Edward R., edit: Harcourt Brace Jovanovich,
Publishers, San Diego (1984)
· Physics, Wolfson, Richard; Pasachoff, Jay M. . edit: Little, Brown and
Company, Boston (1987).
· Hidráulica, Facorro L. A, edit. Alsina, Buenos Aires (1960).
Soluciones demostrativas.
1. A continuación se proporcionan los pesos específicos de todos los minerales de la muestra enumerados en la actividad de la dureza. Debido a la imprecisión del método utilizado en la experiencia, los datos obtenidos pueden diferir bastante del valor real. Sin embargo, lo importante es que los valores relativos entre unos y otros sea proporcional. Así, los datos que se proporcionan a continuación sólo servirán de orientación.
Calcita 2,70 - 2,72 Pirita 5,02
Galena 7,4 - 7,6 Cuarzo 2,65 - 2,66
Feldespato 2,56 Halita 2,16
Yeso 2,32 Granate 3,5 - 4,3
Grafito 2,23 Turmalina 3,00 - 3,20
Bauxita 2,0 - 2,55 Fluorita 3,18
Aragonito 2,95 Caolinita 2,6
Azufre 2,05 - 2,09 Moscovita 2,76 - 2,88
Biotita 2,8 - 3,2 Oligisto (hematites) 5,20 - 5,26
Cinabrio 8,10 Magnetita 5,18
Talco 2,7 - 2,8
Las medidas realizadas de volumen y masa dependen del tamaño de la muestra utilizada.
2. La relación entre peso específico y densidad es evidente. A mayor densidad de un mineral, mayor peso específico. La diferencia consiste en que la densidad es una característica de la materia, que se mide en unidades de g/cm3. El peso específico, en cambio, es una medida del peso de un volumen de mineral en relación al peso de un volumen igual de agua. Esta medida es más intuitiva, y carece de unidades.
3. En general, los minerales metálicos tienen un peso específico medio de 4,5.
4. En general, los minerales no metálicos tienen un peso específico medio de 2,7.
5. El mayor peso específico de los minerales metálicos es debido a que están formados por elementos de átomos muy pesados, como son el hierro (oligisto), el plomo (galena) o el mercurio (cinabrio).
6. Aunque el grafito y el diamante están formados por átomos de carbono, la estructura atómica es diferente. Quiere esto decir que en el diamante, los átomos de carbono están más "compactados" y por tanto hay mayor número de átomos de carbono por unidad de volumen, con lo que resulta un mineral de mayor densidad y mayor peso específico
Masas y Densidades
Principio de Arquímedes
Objetivos
Determinación de masas y densidades de objetos de interés usando balanzas. Método de Arquímedes para determinar densidades. Caracterización de la composición de materiales midiendo densidades. Inferencia de la composición de la Tierra a partir del análisis de la densidad de la misma.
Empuje ejercido por el fluido, Punto de Aplicación en el cuerpo y sentido contrario a la gravedad
Pc - E = Pa (2)
Donde Pa es el peso aparente y Pc , el peso del cuerpo.
D = m/v (3)
Donde D es la densidad, m la masa y V el volumen.
Remplazando la masa del líquido y del cuerpo mc= DcV , m = D1V y de (2)
pa = gVc( Dc - D1) (4)
Procedimiento para peso especifico
a) Pesamos la probeta vacía en la balanza electrónica, y anotamos el valor indicado.
b) Llenamos la probeta con un volumen de agua igual al del mineral, la pesamos y le
restamos el peso de la probeta. Obtenemos así la masa del volumen de agua (ma).
c) Dividiendo la masa del mineral por la masa del volumen de agua, obtenemos el peso específico (m/ma).
Cuestiones
1. Realiza los procedimientos necesarios para completar los datos de la tabla siguiente:
2. ¿Existe alguna relación entre el peso específico de un mineral y su densidad? ¿En qué sediferencian ambos valores?
3. ¿Cuál es el valor medio del peso específico de los minerales metálicos?
4. ¿Cuál es el valor medio del peso específico de los minerales no metálicos?
5. ¿Podrías dar una explicación científica que justifique esta observación?
6. El grafito tiene un peso específico de 2,23 mientras que el del diamante es de 3,53. Sin embargo, ambos están formados exclusivamente por carbono. ¿Podrías explicar a qué se debe esta diferencia?
BIBLIOGRAFÍA
· Física, Serway, Raymond A, edit. Interamericana, México (1985).
· Física, Resnick, Robert; Halliday, David; Krane, Kenneth S, edit. CECSA
(1993)
· Física, Tipler, Paul A., edit. Reverté, Barcelona (1978).
· Physics, McCliment, Edward R., edit: Harcourt Brace Jovanovich,
Publishers, San Diego (1984)
· Physics, Wolfson, Richard; Pasachoff, Jay M. . edit: Little, Brown and
Company, Boston (1987).
· Hidráulica, Facorro L. A, edit. Alsina, Buenos Aires (1960).
Soluciones demostrativas.
1. A continuación se proporcionan los pesos específicos de todos los minerales de la muestra enumerados en la actividad de la dureza. Debido a la imprecisión del método utilizado en la experiencia, los datos obtenidos pueden diferir bastante del valor real. Sin embargo, lo importante es que los valores relativos entre unos y otros sea proporcional. Así, los datos que se proporcionan a continuación sólo servirán de orientación.
Calcita 2,70 - 2,72 Pirita 5,02
Galena 7,4 - 7,6 Cuarzo 2,65 - 2,66
Feldespato 2,56 Halita 2,16
Yeso 2,32 Granate 3,5 - 4,3
Grafito 2,23 Turmalina 3,00 - 3,20
Bauxita 2,0 - 2,55 Fluorita 3,18
Aragonito 2,95 Caolinita 2,6
Azufre 2,05 - 2,09 Moscovita 2,76 - 2,88
Biotita 2,8 - 3,2 Oligisto (hematites) 5,20 - 5,26
Cinabrio 8,10 Magnetita 5,18
Talco 2,7 - 2,8
Las medidas realizadas de volumen y masa dependen del tamaño de la muestra utilizada.
2. La relación entre peso específico y densidad es evidente. A mayor densidad de un mineral, mayor peso específico. La diferencia consiste en que la densidad es una característica de la materia, que se mide en unidades de g/cm3. El peso específico, en cambio, es una medida del peso de un volumen de mineral en relación al peso de un volumen igual de agua. Esta medida es más intuitiva, y carece de unidades.
3. En general, los minerales metálicos tienen un peso específico medio de 4,5.
4. En general, los minerales no metálicos tienen un peso específico medio de 2,7.
5. El mayor peso específico de los minerales metálicos es debido a que están formados por elementos de átomos muy pesados, como son el hierro (oligisto), el plomo (galena) o el mercurio (cinabrio).
6. Aunque el grafito y el diamante están formados por átomos de carbono, la estructura atómica es diferente. Quiere esto decir que en el diamante, los átomos de carbono están más "compactados" y por tanto hay mayor número de átomos de carbono por unidad de volumen, con lo que resulta un mineral de mayor densidad y mayor peso específico
Masas y Densidades
Principio de Arquímedes
Objetivos
Determinación de masas y densidades de objetos de interés usando balanzas. Método de Arquímedes para determinar densidades. Caracterización de la composición de materiales midiendo densidades. Inferencia de la composición de la Tierra a partir del análisis de la densidad de la misma.
Introducción
La densidad, D, de un cuerpo se define como la masa por unidad de volumen.
Similarmente, el peso especifico se define como el peso por unidad de volumen. Para un cuerpo homogéneo (es decir, aquel para el cual sus propiedades son iguales en todas sus partes), la densidad es una característica de la sustancia de la que el mismo está compuesto.
La densidad es una típica magnitud intensiva, es decir, una magnitud que no depende de la cantidad de materia que compone al cuerpo, sino sólo de su composición. Otros ejemplos de magnitudes intensivas son la temperatura, la presión, etc.
A diferencia de las magnitudes intensivas, las magnitudes extensivas son aquellas que varían en forma proporcional a la cantidad de materia que constituyen el cuerpo. A esta última categoría corresponden la masa, el peso, el volumen, el número de moléculas, etc.
una corona del rey Hierón de Siracusa estaba efectivamente hecha de oro macizo. Sólo tuvo que idear un método para medir la densidad y, ¡Eureka!, el problema estuvo resuelto. Sin embargo, para medir la densidad, Arquímedes tuvo que descubrir el principio que lleva su nombre y que establece que:
A diferencia de las magnitudes intensivas, las magnitudes extensivas son aquellas que varían en forma proporcional a la cantidad de materia que constituyen el cuerpo. A esta última categoría corresponden la masa, el peso, el volumen, el número de moléculas, etc.
una corona del rey Hierón de Siracusa estaba efectivamente hecha de oro macizo. Sólo tuvo que idear un método para medir la densidad y, ¡Eureka!, el problema estuvo resuelto. Sin embargo, para medir la densidad, Arquímedes tuvo que descubrir el principio que lleva su nombre y que establece que:
“Todo cuerpo sumergido en el seno de un fluido, sufre una fuerza ascendente (empuje) cuyo valor es igual al peso del fluido desalojado por el cuerpo.”
Este principio explica porqué flotan los objetos, corchos, barcos, globos, y porqué es más fácil levantar a una persona dentro de una piscina llena de agua que fuera de ella.
Nosotros también usaremos este principio para medir densidades. A propósito del principio de Arquímedes, ¿es realmente un principio, una ley o simplemente un hipótesis? Discuta su punto de vista con sus compañeros e indique en que basa sus punto de vista.
Proyecto 1.- Método de Arquímedes para determinar densidades
En este proyecto, nosotros tomaremos el enunciado del principio de Arquímedes como una hipótesis de trabajo y tararemos de falsearla a través de este experimento.
Las balanzas electrónicas modernas son distintas a la de dos brazos tradicionales[1,2,3]; entre otras cosas sólo tienen un platillo. Valiéndonos de la tercera ley de Newton es posible usar estas balanzas para determinar densidades usando el principio de Arquímedes. Si tenemos un vaso de agua sobre una balanza de un solo platillo, como se ilustra en la Fig. 1, y sumergimos un cuerpo en él, el agua ejercerá un empuje E sobre el cuerpo. Según el principio de Arquímedes, el módulo de este empuje será:
Figura 1 Medición de la densidad de un cuerpo por el método de Arquímedes
usando una balanza de un solo plato (balanza electrónica estándar).
En este proyecto, nosotros tomaremos el enunciado del principio de Arquímedes como una hipótesis de trabajo y tararemos de falsearla a través de este experimento.
Las balanzas electrónicas modernas son distintas a la de dos brazos tradicionales[1,2,3]; entre otras cosas sólo tienen un platillo. Valiéndonos de la tercera ley de Newton es posible usar estas balanzas para determinar densidades usando el principio de Arquímedes. Si tenemos un vaso de agua sobre una balanza de un solo platillo, como se ilustra en la Fig. 1, y sumergimos un cuerpo en él, el agua ejercerá un empuje E sobre el cuerpo. Según el principio de Arquímedes, el módulo de este empuje será:
Figura 1 Medición de la densidad de un cuerpo por el método de Arquímedes
usando una balanza de un solo plato (balanza electrónica estándar).
Según la tercera ley de Newton (acción y reacción) el cuerpo reaccionará sobre el agua (y el vaso) con una fuerza igual y opuesta. Es decir, al sumergir el cuerpo en agua, como se ilustra en la parte derecha de la Fig. 1, la balanza incrementará su valor en una magnitud igual
Pruebe experimentalmente que al realizar esta operación la medición efectivamente se incrementa. Si en lugar de un cuerpo introduce un dedo, verifique que se siente en el mismo la fuerza del empuje.
Si utilizamos un cilindro de sección transversal constante y área A y adosamos una escala lateral, que nos permita conocer la altura h que se halla sumergido dentro de un liquido, podemos en principio medir el empuje E en función del volumen sumergido. Una posibilidad es usar un cilindro macizo u bien un recipiente cilíndrico hueco con algún lastre (arena) en su interior. La idea es sumergir progresivamente el cilindro que dispone de una escala para medir el volumen inmerso y representar en un gráfico el valor del empuje E o bien mE en función del
volumen sumergido. ¿Cómo se comparan sus resultados con los predichos por la Ec.
(1)?
_ Si deseamos falsear la hipótesis de Arquímedes, discuta a priori cuales serian las signaturas experimentales que le permitirían rechazar la hipótesis. En otras palabras como esperaría que sean los gráficos de mE en función de Vsumergido si la hipótesis (principio de Arquímedes) fuese buena descripción de la realidad.
_ Del gráfico de mE en función de Vsumergido, discuta el significado físico de la pendiente en caso que la relación entre las variables fuese lineal.
Como se ve claramente de la Ec.(2), la técnica propuesta aquí para la determinación de densidades no requiere la medición de volúmenes. Esto es una gran ventaja, ya que las balanzas tienen por lo regular mucha precisión y exactitud. Por ejemplo, no es difícil medir masas del orden de algunas decenas de gramos con una precisión mejor que el 0.5%. Este tipo de precisión es poco frecuente en la determinación de volúmenes, excepto en muy pocos casos.
Pruebe experimentalmente que al realizar esta operación la medición efectivamente se incrementa. Si en lugar de un cuerpo introduce un dedo, verifique que se siente en el mismo la fuerza del empuje.
Si utilizamos un cilindro de sección transversal constante y área A y adosamos una escala lateral, que nos permita conocer la altura h que se halla sumergido dentro de un liquido, podemos en principio medir el empuje E en función del volumen sumergido. Una posibilidad es usar un cilindro macizo u bien un recipiente cilíndrico hueco con algún lastre (arena) en su interior. La idea es sumergir progresivamente el cilindro que dispone de una escala para medir el volumen inmerso y representar en un gráfico el valor del empuje E o bien mE en función del
volumen sumergido. ¿Cómo se comparan sus resultados con los predichos por la Ec.
(1)?
_ Si deseamos falsear la hipótesis de Arquímedes, discuta a priori cuales serian las signaturas experimentales que le permitirían rechazar la hipótesis. En otras palabras como esperaría que sean los gráficos de mE en función de Vsumergido si la hipótesis (principio de Arquímedes) fuese buena descripción de la realidad.
_ Del gráfico de mE en función de Vsumergido, discuta el significado físico de la pendiente en caso que la relación entre las variables fuese lineal.
Como se ve claramente de la Ec.(2), la técnica propuesta aquí para la determinación de densidades no requiere la medición de volúmenes. Esto es una gran ventaja, ya que las balanzas tienen por lo regular mucha precisión y exactitud. Por ejemplo, no es difícil medir masas del orden de algunas decenas de gramos con una precisión mejor que el 0.5%. Este tipo de precisión es poco frecuente en la determinación de volúmenes, excepto en muy pocos casos.
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