LABORATORIO No 7PRINCIPIO DE ARQUMEDES

PRESENTADO POR:ANGELA ORTEGADANIELA PANTOJA KELLY LEGUIZAMONSAMARA LPEZJUAN PABLO QUIROZJIMMY BOLAOS

MECANICA DE FLUIDOSUNIVERSIDAD DE NARIOINGENIERIA CIVIL- V SEMESTRESAN JUAN DE PASTO27 DE ABRIL DE 2015

LABORATORIO No 7PRINCIPIO DE ARQUMEDES

PRESENTADO POR: ANGELA ORTEGADANIELA PANTOJA KELLY LEGUIZAMONSAMARA LPEZJUAN PABLO QUIROZJIMMY BOLAOS

PRESENTADO A:ING. RICARDO ARTURO INSUASTY

MECANICA DE FLUIDOSUNIVERSIDAD DE NARIOINGENIERIA CIVIL- V SEMESTRESAN JUAN DE PASTO26 DE ABRIL DE 2015

ContenidoINTRODUCCION4OBJETIVOS5FUNDAMENTO TEORICO6DESCRIPCON DE LA INSTALACIN8MATERIALES8DESARROLLO DEL EXPERIMENTO12OBTENCION DE DATOS15PROCESAMIENTO DE DATOS15ANALSIS DE RESULTADOS18CONCLUSIONES19BIBLIOGRAFIA Y CIBERGRAFIA20

INTRODUCCION

Como es posible que si lanzamos un clavo de acero en agua este se hunda inmediatamente, pero una barco construido con una forma adecuada con el mismo material que el clavo le es posible flotar en el agua; la explicacin cientfica de lo anterior se lo debemos a El principio de Arqumedes que establece que todo cuerpo total o parcialmente sumergido en un fluido experimenta una fuerza ascendente o empuje igual al peso del fluido desplazado. En este ensayo demostraremos este principio empleando la balanza de palanca o hidrosttica.Los ingenieros que proyectan las presas y obras sumergidas se interesan mucho ms por el agua en reposo que por el agua en movimiento. Estos proyectos requieren el conocimiento de la hidrosttica, la cual como ya sabemos es la ciencia de los lquidos en reposo y con ms precisin de las presiones que stos ejercen sobre las paredes de los depsitos, sobre los cuerpos flotantes o sobre los objetos sumergidos. Por lo que el principio de Arqumedes es muy importante en Ingeniera Civil en especial en la rama de Ingeniera Hidrulica.

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERALRealizar un ensayo que nos permita comprobar de manera experimental la teora aprendida sobre el principio de Arqumedes.OBJETIVOS ESPECFICOS Determinar la diferencia entre los pesos de los cuerpos slidos en dos condiciones distintas: sumergidos y al aire. Determinar la fuerza de empuje que ejerce un lquido sobre un cuerpo slido Determinar el volumen de algunos cuerpos slidos por dosmtodos(por calibrador pie de rey y por volumen desplazado en un recipiente) y tambin poder determinar su densidad.

FUNDAMENTO TEORICO

Fluido newtoniano: Para hablar de fluido newtoniano es necesario antes definir a un fluido en general como una sustancia que se deforma continuamente bajo la accin de un esfuerzo cortante y saber que al no ser expuesto a tal esfuerzo cortante la deformacin ser nula o simplemente no existe.

Una vez dada la definicin anterior se dice que los fluidos se pueden clasificar en forma general, segn la relacin que existe entre el esfuerzo cortante aplicado y la rapidez de deformacin resultante. Aquellos fluidos donde el esfuerzo cortante es directamente proporcional a la rapidez de deformacin se denominan fluidos newtonianos tal como se indica en la siguiente figura. (La mayor parte de los fluidos comunes como el agua, el aire, y la gasolina son prcticamente newtonianos bajo condiciones normales).

Principio de Arqumedes: bsicamente afirma que todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje vertical y hacia arriba igual al peso de fluido desalojado. La explicacin del principio de Arqumedes consta de dos partes:

1. El estudio de las fuerzas sobre una porcin de fluido en equilibrio con el resto del fluido.1. La sustitucin de dicha porcin de fluido por un cuerpo slido de la misma forma y dimensiones.

Empuje hidrosttica: Este concepto viene del hecho de que la presin de un fluido aumenta con la profundidad y del hecho de que esta presin aumentada, se ejerce en todas las direcciones (Principio de Pascal) de modo que hay una fuerza neta de desequilibrio hacia arriba, ejercida sobre el fondo del objeto sumergido. Tal como lo indicamos en la siguiente figura:

DESCRIPCON DE LA INSTALACINMATERIALES

Balanza hidrosttica: Tambin llamada dinammetro, que es un instrumento que se utiliza, a partir de los cambios en la elasticidad de un muelle con una determinada calibracin, para medir una fuerza en newton en este caso el peso de las diferentes pesas, ganchos y recipiente laminar correspondiente.

Dinammetro. Vaso con dispositivo de rebose: Como su nombre lo indica este es un recipiente plstico o de cristal capaz de desalojar el lquido que est por encima del orificio manteniendo el lquido que contiene a una misma altura, en est ocasin recolectara el lquido desalojado en un recipiente evitando las prdidas de est.

Vaso de rebose. Probeta graduada: Probeta de 100 ml de capacidad, utilizada para medir el volumen del agua desalojada en este laboratorio.

Probeta graduada.

Juego de 6 pesas con respectivos ganchos: Conjunto de pesas enumeradas previamente con su correspondiente gancho y en este caso tambin cilindros metlicos que tienen el mismo volumen que estas.

Juego de pesas.

Termmetro: Utilizado para medir la temperatura del lquido que se manipula en el ensayo.

Termmetro.

Soporte Universal: Conjunto de base de hierro fundido y varillas, una horizontal sujetada con abrazadera a otra vertical para la variacin de la altura.

Soporte Universal.

Pie de rey: Tambin llamado calibrador es un instrumento utilizado para medir dimensiones de objetos relativamente pequeos, desde centmetros hasta fracciones de milmetros. En este laboratorio tomar las medidas para calcular el volumen de las pesas.

Calibrador, Pie de rey.El montaje corresponde a instalar como primer paso el soporte metlico que sujetara el sistema en general, una vez asegurado el soporte, se calibr el dinammetro asegurndose de que este estuviese en ceros. El dinammetro fue colgado en el soporte y debajo de l se coloc el vaso con dispositivo de reboso el cual a su vez se conecta con otro recipiente, aclarando que este vaso se movi para tomar primeramente el pes en el aire del conjunto (pesa, recipiente metlico, gancho) como se indica en la figura. Se debe tener cerca la probeta, el juego de pesas, el pie de rey y el termmetro. Claramente tambin el lquido a utilizar.

Montaje para desarrollo del laboratorio.

DESARROLLO DEL EXPERIMENTO

1. Para la realizacin del ensayo sobre el principio de Arqumedes, se prepar el montaje que consta de una balanza hidrosttica, cilindros de diferente dimetro y altura, como fluido se utiliz el agua.

1. Siguiente fue determinar los diferentes valores del dimetro y la altura de los cilindros a utilizar durante el ensayo. Estos fueron medidos con un calibrador

1. despus se procedi a encontrar el valor de m1 que consta de el peso de la cubeta + cilindro + gancho. para ello se utiliz un dinammetro donde el resultado se lee en newton. De las misma manera se encontr los dems valores de m1; puesto que todo el sistema cubeta+cilindro+gancho eran diferentes.

1. antes de sumergir el cilindro en el agua se calibro la altura con el propsito de que cuando se vaya a introducir el cilindro, su cara superior quede a ras con la superficie del agua. Posteriormente se procedi a calcular m2 que es el peso del cilindro sumergido en el agua. Comparando el peso de m1 con m2, m2 fue menor con respecto a m1 debido al empuje que le genero el fluido al cilindro.

1. el recipiente donde se sumergi el cilindro, tiene un orificio por donde sale el fluido desalojado el cual fue recogido en otro recipiente para luego ser pesada la cantidad de lquido desalojado y posteriormente se midi su volumen en una probeta graduada en cm^3.

1. el paso siguiente fue pesar el fluido desalojado por el cilindro. El volumen que tena la cubeta era igual al volumen desalojado. Este fue el valor de m4. El aparato que se utiliz para medir m4 fue un dinammetro. Los pasos anteriores se siguieron para los dems cilindros.

OBTENCION DE DATOSCUARO N1. Registro de datos ledos. Ensayo principio de Arqumedes

1. Liquido utilizado: agua1. Temperatura del lquido: 19C

1. Los distintos dimetros y alturas de los cilindros fueron medidos con un calibrador.1. Los diferentes valores de los volmenes desalojados fueron medidos en una probeta graduada en cm^3.1. Los diferentes pesos se hallaron mediante un dinammetro, leyendo el resultado en Newton.1. m 1: peso de la cubeta + cilindro +gancho.1. m 2: peso del cilindro cuando est sumergido en el agua.1. m 3: peso de la cubeta + gancho.1. m 4: Peso de la cubeta + gancho + el volumen desalojado por el cilindro.PROCESAMIENTO DE DATOS1. calcular la magnitud de la fuerza gravitacional o empuje terico ejercido por el volumen del lquido desalojado por el cuerpo.Fb=fgVDnde:f: densidad del fluidoV: volumen desalojado

Fb-1= 1000Fb-1=0.9506

Como el resultado se pidieron en Newton entonces convertimos los cm^3 a m^3 mediante el factor de conversin: 1000000cm^3= 1m^3.De esta manera encontramos las dems Fb, para los valores restantes.

1. Calcular la magnitud de la fuerza gravitacional o empuje experimental ejercido por el volumen del lquido desalojado por el cuerpo.Para calcular el empuje utilizaos la siguiente expresin:

E=Dnde:m 4: Peso de la cubeta + gancho + el volumen desalojado por el cilindro.m 3: peso de la cubeta + gancho.

E-1= 9.8

E-1= 0.00098NComo los resultados se pidieron en Newton entonces dividimos la fuerza expresada en Newton, entre el valor de la gravedad para obtener as la masa:F=m*g2=m*9.8m= 0.20kg

De esta manera se obtuvieron los dems valores del empuje en los diferentes cilindros sumergidos.

1. Determinar los porcentajes de error una vez calculados los valores tericos y experimentales.Para el clculo de los porcentajes de error, tuvimos en cuenta las condiciones que se presentaron cuando (m1-m2) FbComo los dos primeros valores de Fb fueron mayores a (m1-m2), utilizamos la siguiente expresin:%E=

%E=%E=15.84%

Como los dos ltimos valores de Fb fueron menores a (m1-m2), utilizamos la siguiente expresin:

%E=

%E=%E=6.9%

1. realizar un minucioso anlisis de los resultados obtenidos se debe analizar tanto los valores tericos como experimentales, y compararlos. Lo mismo que los porcentajes de error obtenidos con estos valores.

1. CUADRO N2. Registro de datos calculados. Ensayo balanza hidrostticaensayo numerodimetro cilindro (cm)g*(m1-m2) (N)g*(m4-m3) (N)Fb=(*g*v) (N)Porcentaje de error (%)

13.80.810.950615.84%

23.790.60.60.6375.80%

35.050.60.60.55866.90%

43.80.40.40.33316.75%

ANALSIS DE RESULTADOS

Los valores experimentales son casi iguales a los valores tericos. Esta afirmacin se ve respaldada por el porcentaje de error que no es considerablemente alto. Ese rango de error puede verse afectado porque no se tom bien las medidas del peso sumergido, o porque no se ley de manera ms exacta las lecturas que los equipos muestran.Mediante esta comparacin verificamos el principio de Arqumedes, el cual dice que la fuerza de bollamiento es igual al peso del volumen desalojado por el cuerpo sumergido en un determinado fluido.

CONCLUSIONES

Despus de analizar los resultados obtenidos se puede concluir que el ensayo se realiz de una manera adecuada; aunque los datos no son datos experimentales no son exactamente iguales a los datos obtenidos tericamente, si son valores bastante cercanos. El porcentaje de error obtenido es un porcentaje relativamente bajo por lo cual se puede concluir que los datos calculados son datos confiables. Los errores obtenidos en los datos experimentales se deben en su gran mayora a errores cometidos en el proceso de medicin directa; bien sea en la medicin del volumen de los cilindros haciendo uso de un pie de rey o de la medicin del volumen desalojado. Estos errores generan una cadena de errores en los clculos realizados hacindose evidente en los resultados finales. A pesar de obtener errores en los datos finales el desarrollo del experimento resulta muy til para comprender de una manera sencilla lo propuesto en la teora del principio de Arqumedes. Para un posterior desarrollo de este experimento se sugiere tener mayor cuidado en el momento de realizar las mediciones directas ya que, como se menciona anteriormente, estos errores se propagan en el desarrollo del resto del laboratorio.

BIBLIOGRAFIA Y CIBERGRAFIA

Conocimientos adquiridos en el aula y experiencias del laboratorio.

Ortega, Manuel R. (1989-2006). Lecciones de Fsica (4 volmenes). Monytex.

http://datateca.unad.edu.co/contenidos/211613/Modulo_zip/leccin_14_lquidos_newtonianos_y_no_newtonianos.html