Fuerza de Empuje - Laboratorio

 

Universidad Autónoma de Occidente Universidad Facultad de Ciencias Básicas Departamento Departamen to de Ciencias Naturales  Agosto, 2021 Práctica de laboratorio

FUERZAde DE EMPUJE Principio Arquimedes Juan Guillermo Carvajal Castrillon Juan José Serna Celorio Sarah Valentina Gomez Guerrero G uerrero

1. Resumen El objetivo del experimento es medir la fuerza de empuje cuando sumergimos un cuerpo en un fluido, esta medición se realizará aplicando y evidenciando el principio de arquímedes mediante 4 situaciones expuestas más adelante. 2. Gráficos El mejor ajuste para la gráfica Fuerza Vs Volumen es la ecuación lineal ya que esta según la ecuación  F e = ρ ∗ g ∗ V  presenta un comportamiento comportamiento lineal.

a) Gráfico A: Cuerpo 1 en agua

 

b) Grá Gráfic fico o B: Cue Cuerpo rpo 2 en agu agua a

c) Grá Gráfic fico o C: Cue Cuerpo rpo 1 e en n ac aceit eite e

d) Grá Gráfic fico o D: C Cuer uerpo po 2 e en n ac aceit eite e

 

3. Resultados y análisis

a) Den ens sid ida ade des s  ΣFy= 0 T + Fe −W =0 ❑❑ −T =( ρfluido ∗ g ∗ V s )−W 

Sabiendo que  y = mx + b  F sensor =( ρfluido ∗ g ∗ V s )−W   F sensor =m V s−b m = ρ fluido ∗ g   b =W 

Entonces:

=

 ρ

fluido

-

m g Despej Despejand ando o la densid densidad ad del agua agua del del gráf gráfico ico A.

m 2

s   N  0,0107 0,0107 ml ml  ρagua = =  m  m 9,8 2 9,8 2 s❑ s❑ −3  Kg  ρagua =1,0918 ∗ 10 ml

1

Sabiendo que    kg

y que 1

cm

3

 kg

1

  kg

ml = cm3  kg

=1000000

3

m

Entonces: −3

 ρagua =( 1,0918 ∗ 10 ) ∗ 1000000  Kg  ρagua =1091,8 3 m   -

Despej Despejand ando o la densid densidad ad del agua agua del del gráf gráfico ico B.

 

m 2

  N  s 0,0112 0,0112 ml ml  ρagua = =  m  m 9,8 2 9,8 2 s❑ s❑ − 3  Kg  ρagua =1,14286 ∗ 10 ml  ρagua =( 1,14286∗ 10− 3 )∗ 1000000   Kg  ρagua =1142,86 3 m -

Despej Despejand ando o la densid densidad ad del ac aceit eite e del del gráfic gráfico o C. C.

m 2

s   N  0,00906 0,00906 ml ml  ρaceite = =  m  m 9,8 2 9,8 2 s❑ s❑ −4  Kg  ρaceite =9,2449 ∗ 10 ml −4

 ρaceite =( 9,2449 ∗ 10 ) ∗ 1000000  Kg  ρaceite =924,49 3 m -

Despej Despejand ando o la densid densidad ad del ac aceit eite e del del gráfic gráfico o D. D.

m 2

  N  s 0,00965 0,00965 ml ml  ρaceite = =  m  m 9,8 2 9,8 2 s❑ s❑ −4  Kg  ρaceite =9,8469 ∗ 10 ml −4  ρaceite =( 9,8469 ∗ 10 ) ∗ 1000000  Kg  ρaceite =984,69 3 m

b) Incert Incertidu idumbr mbre e ab absol soluta uta -

Gráfico A

 Δ ρ agua=

 Δm   g

 

1,4∗10

−4  kg m

 Δ ρ agua= 9,8

 Δ ρ agua= ± 14,3

2

 kg ml s =± 1,43∗10−5 ml  m

s  kg

2

3

m

-

Gráfico B  Δm  Δ ρ agua=   g −4  kg m 5,1∗10

 Δ ρ agua=

 Δ ρ agua= ± 52

-

2

 kg ml s =± 5,20∗10−5 ml m 9,8 2 s  kg m

3

Gráfico C

 Δ ρ aceite= Δm g   1,8∗10

m 2

 kg ml s =± 1,84∗10−5 ml m 9,8 2 s  kg

 Δ ρ aceite=

 Δ ρ aceite=± 18,4

-

− 4  kg

3

m

Gráfico D  Δm

 

 Δ ρ aceite=

g

−4  kg

2,5∗ 10

 Δ ρ aceite =

m 2

 kg ml s =± 2,55∗10−5 ml m 9,8 2 s  kg

 Δ ρ aceite=± 25,5

m

3

c) Inc Incert ertidu idumbr mbre e rel relati ativa va -

Gráfico A

 

 Δ ρagua  ρagua

14,3

 ρagua

Gráfico B 52  kg3

=

 Δ ρaceite  ρaceite

 Δ ρaceite  ρaceite

3

m = 0,013 =  Kg 1091,8 3 m

 Δ ρagua

 kg

m

 Kg 1142,86 3 m

= 0,045

Gráfico C   kg 18,4

3

m = 0,019  Kg

=

924,49

m

3

Gráfico kg D 25,5

3

m =0,026 =  Kg 984,69 3 m

d) Erro Errorr relati relativo vo por porcentu centual al de los val valores ores d de e densi densidad dad -

Gráfico A Valor de refere referencia ncia−valor experimental % E r=   ∗ 100% valorde valor de refere referencia ncia  Kg  Kg % E r=

1000 m3 −1091,8 m3

∗

 Kg 1000 3 m

100% 

% E r= 9,18%

-

Gráfico B  Kg

1000 % E r=

m

3

−1142,86

 Kg 1000 3 m

% E r=14,2%

-

Gráfico C

 Kg 3

m

∗

100% 

 

880 % E r=

 Kg

 Kg

m

m

− 924,49 3

3

  Kg 880 3 m

∗

100%  

∗

100%  

% E r=5 %

-

Gráfico D  Kg

 Kg

m

m

880 % E r=

− 984,69 3   Kg 880 3 m

3

% E r= 11,8 %

e) ¿Qué ca cambios mbios s se e prese presentan ntan en su sus s resul resultado tados s al usar dif diferen erente te cilindro? Nuestro primer dato experimental es la práctica del objeto colgante de un dinamómetro, donde el objeto no está sumergido en el fluido. Esto quiere decir que la ecuación para este primer dato es. Donde la densidad del líquido y la gravedad son constantes. Cuando utilizamos otro cilindro se puede inferir que el cambio se refleja en la masa, esto quiere decir que variará el peso. b=mg m=b/g b= peso, donde b representa el corte con el eje y.

4. Conclusiones -

La pend pendient iente e es directame directamente nte proporci proporcional onal a la densida densidad d del del fluid fluido. o.

5. Referencias

 

Sears, F. W., Zemansky, M. W., Young, H. D., & Freedman, R. A. (2011). Universitaria: Volumen 1. Pearson Educación de México, SA de CV.

Física