Densidad De Solidos Y Liquidos2.docx

DENSIDAD DE SOLIDOS Y LIQUIDOS 1. OBJETIVOS Determinar la densidad de los sólidos irregulares y de líquidos utilizando el principio de Arquímedes

2. MATERIALES  Soporte Universal  Balanza  Vaso Precipitado  Cilindro de: Cu, Al  Paralelepípedo  Cuerpo irregular (hueso)  Calibrador Vernier  Alcohol (metílico)  Agua  Sal de Mesa

3. FUNDAMENTO TEORICO La densidad es la cantidad escalar. Representa la relación entre las masas de una sustancia contenida en un determinado volumen. Para calcular la densidad (p) de una sustancia, se mide la masa (m) y el Volumen (v). La unidad en el sistema internacional es Kg/m3. Se determina la densidad de una sustancia por el método directo usando la siguiente relación:

P=

(7.1)

La densidad del agua a 4ºC es de 1000 Kg/m3. En general la densidad depende de la temperatura y presión. Las densidades de varias sustancias son presentadas en el apéndice A. Método De Arquímedes Un cuerpo de forma arbitraria sumergido totalmente en un líquido contenido en un recipiente, experimentara una fuerza vertical hacia arriba denominado Empuje (E). La magnitud de esta fuerza es igual al peso del líquido desplazado. Debido a esta fuerza el cuerpo experimentara una disminución de su peso

medido en el aire denominado peso real (W), el cual llamaremos peso aparente (W’), tal como indica la figura 6.1

Fig. 6.1 (a) peso aparente (w’) sumergido en un líquido. E es el empuje (b) Peso real (w) del objeto en el aire.

De la figura 7.1 (a), se Cumple: W’ = W - E

(7.2)

Luego: E = W – W’

(7.3)

En virtud del principio de Arquímedes, “la magnitud del empuje sobre el cuerpo es igual al peso del liquido desalojado por el mismo” Es decir:

E = mLg = PLVLg

(7.4)

Donde: PL= Densidad del liquido VL = Volumen del Líquido desalojado mL =Masa de líquido desalojado g = Aceleración de la Gravedad Igualando (3) y (4), Se obtiene: PLVLg = W – W’

(7.5)

Ya que

VL = V =

(7.6)

Donde: V = Volumen del cuerpo m = Masa del cuerpo Pc = Densidad del cuerpo Reemplazando (6) en (5) y despejando Pc obtenemos:

Pc =

(7.7)

PL

4. PROCEDIMIENTO: a. Densidad de sólidos regulares por el método directo 1. Medir la masa y las dimensiones de los cuerpos sólidos usando la balanza y el vernier respectivamente. Ver figura 6.2 2. Calcule la densidad de los sólidos usando la ecuación (7.1) y complete la tabla (7.2)

D h

h b a (a)

(b)

Fig. 6.2 (a): Paralelepípedo de hueso de camello, (b) Cilindro metálico de Al y Cu Tabla 7.2 Densidad Por El Método Directo Sólido Al Pb Hueso Bronce

M (Kg)

D (m)

h (m)

a (m)

b (m)

v (m3)

P (Kg /m3)

CUESTIONARIO 1. 2. Dos cilindros de Al y Cu de 50 g de masa cada uno, son sumergidos en agua y leche respectivamente, hallar la relación entre sus respectivos empujes. Si ambos son sumergidos en agua, hallar la nueva relación. Usar los datos de los experimentos realizados de densidad. Al: Masa: 50 g Densidad: 2750 (kg/m3) Agua densidad: 1010 (kg/m3)

Al: Masa: 50 g Densidad: 2750 (kg/m3) Agua densidad: 1010 (kg/m3)

Empuje = PL VL g Empuje del Al= 1010 x 18 x10-6 x9.78 = 0.177 N Cu: Masa: 50 g Densidad: 10571 (kg/m3) Leche densidad: 1030 (kg/m3)

Empuje = PL VL g Empuje del Al= 1010 x 18 x10-6 x9.78 = 0.177 N

Empuje = PL VL g Empuje del Al= 1030 x 4.73x 106 x 9.78 =0.047 N

Cu: Masa: 50 g Densidad: 10571 (kg/m3) Agua densidad: 1010 (kg/m3) Empuje = PL VL g Empuje del Al= 1010 x x 4.73 x 10-6 x9.78 =0.046 N

La relación del Empuje: =3.76

3.

La relación del Empuje: = 3.91

4. 5. ¿Explique cual es la relación de densidades que debe tener un cuerpo con respecto al liquido en que se hunde, flote o quede totalmente sumergido sin tocar el fondo? Es debido a la densidad de los cuerpos. El objeto flota si su densidad en menor que la del fluido que lo contiene, se hunde en caso contrario, y si son iguales el objeto queda sumergido estático a cualquier profundidad. Cuando un cuerpo se sumerge en un líquido, sabemos que hay fuerzas actuantes sobre el cuerpo, observamos el peso del cuerpo y una fuerza que genera el fluido buscando el equilibrio hacia arriba sobre el cuerpo, llamada fuerza de flotación. Si esta es mayor que el peso, el objeto va a flotar, si son iguales se va a detener en determinada profundidad quedando estático. Caso contrario se hunde. Para observar de donde sale la fuerza de flotación, miramos las presiones sobre las superficies inferior y superior del objeto producidas por el fluido, con ecuación: P (presión). p (densidad del fluido). g (gravedad 9,8 m/s2). h (altura a la que se encuentra el cuerpo). DP (diferencia de presiones). Po = pgho y P1 = pgh1 De este modo hay una diferencia de presiones, DP = P1 - Po = pg(h1 - ho), esta diferencia es la que origina la fuerza de flotación.