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  1. 1. EMPUJEEMPUJEEMPUJEEMPUJEToribio Córdova / Job Abanto / Juan AquinoI. OBJETIVOComprobar si un cuerpo pesa igual en el aire que sumergido en un líquido.determinar la influencia del volumen de un cuerpo y la naturaleza del líquido,en el valor de empuje.II. MATERIALESSOPORTE UNIVERSAL, VARILLAMETÁLICA, NUEZFISICA EXPERIMENTAL IToribio Córdova / Job Abanto / Juan AquinoComprobar si un cuerpo pesa igual en el aire que sumergido en un líquido.determinar la influencia del volumen de un cuerpo y la naturaleza del líquido,empuje.MATERIALESSOPORTE UNIVERSAL, VARILLAMETÁLICA, NUEZ VASO DE PRECIPITACIONDINAMÓMETROFISICA EXPERIMENTAL II1Comprobar si un cuerpo pesa igual en el aire que sumergido en un líquido.determinar la influencia del volumen de un cuerpo y la naturaleza del líquido,VASO DE PRECIPITACION
  2. 2. EMPUJEEMPUJEEMPUJEEMPUJEToribio Córdova / Job Abanto / Juan AquinoIII. MARCOTEORICOFUERZA DE EMPUJE Y PRINCIPIO DCuando se sumerge un cuerpo en un líquido parece que pesara menos. Lopodemos sentir cuando nos sumergimos en una piscina, o cuando tomamos algopor debajo del agua, los objetos parecieran que pesan menos. Esto es debido aque, todo cuerpo sumergido recibCuando en un vaso lleno de agua sumergimos un objeto, podemos ver que el niveldel líquido sube y se derrama cierta cantidad de líquido. Se puede decir quecuerpo que flota desplaza parte del agua.Cilindro de HierroAGUA DESTILADAFISICA EXPERIMENTAL IToribio Córdova / Job Abanto / Juan AquinoMARCOTEORICOEMPUJE Y PRINCIPIO DE ARQUÍMEDESCuando se sumerge un cuerpo en un líquido parece que pesara menos. Locuando nos sumergimos en una piscina, o cuando tomamos algopor debajo del agua, los objetos parecieran que pesan menos. Esto es debido atodo cuerpo sumergido recibe una fuerza de abajo hacia arriba.Cuando en un vaso lleno de agua sumergimos un objeto, podemos ver que el niveldel líquido sube y se derrama cierta cantidad de líquido. Se puede decir quecuerpo que flota desplaza parte del agua.Cilindro de Aluminioilindro de HierroAGUA DESTILADA GLICERINAFISICA EXPERIMENTAL II2Cuando se sumerge un cuerpo en un líquido parece que pesara menos. Locuando nos sumergimos en una piscina, o cuando tomamos algopor debajo del agua, los objetos parecieran que pesan menos. Esto es debido ae una fuerza de abajo hacia arriba.Cuando en un vaso lleno de agua sumergimos un objeto, podemos ver que el niveldel líquido sube y se derrama cierta cantidad de líquido. Se puede decir que unAluminio
  3. 3. EMPUJEEMPUJEEMPUJEEMPUJE FISICA EXPERIMENTAL IIToribio Córdova / Job Abanto / Juan Aquino 3EL LÍQUIDOEJERCE FUERZAHACIA ARRIBAArquímedes, quien era un notable matemático y científico griego, se percató deestas conclusiones mientras se bañaba en una tina, al comprobar cómo el agua sedesbordaba y se derramaba, y postuló la siguiente ley que lleva su nombre:PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES“Todo cuerpo sumergido en un líquido recibe un empuje, de abajo haciaarriba, igual al peso del líquido desalojado”CUERPOS SUMERGIDOSSobre un cuerpo sumergido actúan dos fuerzas; su peso, que es vertical y haciaabajo y el empuje que es vertical pero hacia arriba.Si queremos saber si un cuerpo flota es necesario conocer su peso específico, quees 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, elpeso 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. Elpeso específico del cuerpo es igual al del líquido.
  4. 4. EMPUJEEMPUJEEMPUJEEMPUJEToribio Córdova / Job Abanto / Juan Aquino3. Si el peso es menor que el empuje ( P < E ), el cuerpo flota. El peso específicodel cuerpo es menor al del líquido.Ejemplo, con un caso práctico: ¿por qué losLos barcos no se hunden porque su peso específico es menor al peso específicodel agua, por lo que se produce unempuje mayor que mantiene el barco aflote.Esto a pesar de que el hierro o acero conque están hechos generalmente losbarcos es de peso específico mayor al delagua y se hunde (un pedazo de hierroen el agua se va al fondo),consideramos todas las partes del barcoincluyendo los compartimidisminuye y es menor al del agua, lo que hace que éste se mantenga a flote.FISICA EXPERIMENTAL IToribio Córdova / Job Abanto / Juan AquinoSi el peso es menor que el empuje ( P < E ), el cuerpo flota. El peso específicodel cuerpo es menor al del líquido.Cuerpos sumergidos: tres casos.Ejemplo, con un caso práctico: ¿por qué los barcos no se hunden?Los barcos no se hunden porque su peso específico es menor al peso específicodel agua, por lo que se produce unempuje mayor que mantiene el barco aEsto a pesar de que el hierro o acero conque están hechos generalmente losbarcos es de peso específico mayor al del(un pedazo de hierroen el agua se va al fondo), pero siconsideramos todas las partes del barcoincluyendo los compartimientos vacíos, el peso específico general del barcodisminuye y es menor al del agua, lo que hace que éste se mantenga a flote.FISICA EXPERIMENTAL II4Si el peso es menor que el empuje ( P < E ), el cuerpo flota. El peso específicobarcos no se hunden?Los barcos no se hunden porque su peso específico es menor al peso específicoentos vacíos, el peso específico general del barcodisminuye y es menor al del agua, lo que hace que éste se mantenga a flote.
  5. 5. EMPUJEEMPUJEEMPUJEEMPUJEToribio Córdova / Job Abanto / Juan AquinoIV. PROCEDIMIENTOPRIMER PASO: realiza el montaje de la figuraSEGUNDO PASO: cuelga el cilindro de hierro del dinamómetro. Según la figura.Anota su peso (P1)TERCER PASO: Cuelga el cilindro de aluminio. Anota su peso (PFISICA EXPERIMENTAL IToribio Córdova / Job Abanto / Juan AquinoPROCEDIMIENTOrealiza el montaje de la figuracuelga el cilindro de hierro del dinamómetro. Según la figura.Cuelga el cilindro de aluminio. Anota su peso (P2)FISICA EXPERIMENTAL II5cuelga el cilindro de hierro del dinamómetro. Según la figura.
  6. 6. EMPUJEEMPUJEEMPUJEEMPUJEToribio Córdova / Job Abanto / Juan AquinoCUARTO PASO: vierte agua en el vaso de precipitados unos 200ml. Introduce elcilindro d hierro en el agua del vaso, sin tocar sus paredes, ver figura. Observa eldinamómetro y anota el valor que indica. (QUINTO PASO: repite lo anterior con el cilindro deFISICA EXPERIMENTAL IToribio Córdova / Job Abanto / Juan Aquinovierte agua en el vaso de precipitados unos 200ml. Introduce elcilindro d hierro en el agua del vaso, sin tocar sus paredes, ver figura. Observa eldinamómetro y anota el valor que indica. (ܲଵ´)repite lo anterior con el cilindro de aluminio. Anota su valor (FISICA EXPERIMENTAL II6vierte agua en el vaso de precipitados unos 200ml. Introduce elcilindro d hierro en el agua del vaso, sin tocar sus paredes, ver figura. Observa elaluminio. Anota su valor (ܲଶ´)
  7. 7. EMPUJEEMPUJEEMPUJEEMPUJEToribio Córdova / Job Abanto / Juan AquinoSEXTO PASO: colocar en otro vaso de precipitados limpio unos 200ml deglicerina. Introduce ahora el cilindro de hierro y anota el valor que indica eldinamómetro (ܲଵ´´)SEPTIMO PASO: repite lo anterior con el cilindro de aluminio. Anota el valor (OCTAVO PASO: confecciona los cuadros siguientes. Con los valores obtenidos.FISICA EXPERIMENTAL IToribio Córdova / Job Abanto / Juan Aquinocolocar en otro vaso de precipitados limpio unos 200ml deglicerina. Introduce ahora el cilindro de hierro y anota el valor que indica elrepite lo anterior con el cilindro de aluminio. Anota el valor (confecciona los cuadros siguientes. Con los valores obtenidos.FISICA EXPERIMENTAL II7colocar en otro vaso de precipitados limpio unos 200ml deglicerina. Introduce ahora el cilindro de hierro y anota el valor que indica elrepite lo anterior con el cilindro de aluminio. Anota el valor (ܲଶ´´)confecciona los cuadros siguientes. Con los valores obtenidos.
  8. 8. EMPUJEEMPUJEEMPUJEEMPUJE FISICA EXPERIMENTAL IIToribio Córdova / Job Abanto / Juan Aquino 8CUADRO ICILINDRO DE Altura (cm) Peso en elaire P (N)Peso en elagua P´(N)Peso en laglicerina P´´(N)Hierro H1 = 5.3 cm P1 = 0.85 N ‫۾‬૚´= 0.75 N ‫۾‬૚´´= 0.8 NAluminio H2 = 4.3 cm P2 = 0.1 N ‫۾‬૛´= 0.06 N ‫۾‬૛´´= 0.08 NCUADRO IICILINDRODEEMPUJEEn el agua P – P´ (N) En la glicerina P – P´´ (N)Hierro P1 - ‫۾‬૚´= 0.1 N P1 - ‫۾‬૚´´= 0.05 NAluminio P2 - ‫۾‬૛´= 0.04 N P2 - ‫۾‬૛´´= 0.02 NV. SITUACIONES PROBLEMATICAS1. ¿Pesan igual los cilindros en el aire que sumergidos en los líquidos?Los cilindros de hierro y aluminio en el aire pesan más que en los líquidos ellose debe a la fuerza de empuje que ejercen los líquidos como se aprecia en elsiguiente diagrama de cuerpo libre:
  9. 9. EMPUJEEMPUJEEMPUJEEMPUJE FISICA EXPERIMENTAL IIToribio Córdova / Job Abanto / Juan Aquino 9D.C.L del cilindro de Hierro D.C.L del cilindro de Aluminio→ F = mg = Empuje + Waparente → F = mg = Empuje + Waparente→ F = Densidad del H2O . g.H + Waparente → F = Densidad del H2O . g.h + Waparente→ Freal > Empuje → Freal > EmpujeConclusión: tanto el cilindro de hierro como de aluminio en el aire pesan más quesumergidos en el líquido.2.¿Dónde pesan más?Del gráfico anterior deducimos que los cilindros de hierro y aluminio en el aire pesanmás que sumergidos en el líquido.3.El líquido ejerce sobre los cilindros una fuerza dirigida hacia ARRIBA,que lo hacen que pesen MENOS.EmpujeF = mgEmpujeF = mgH hH2OH2OCilindro de AluminioCilindro de Hierro
  10. 10. EMPUJEEMPUJEEMPUJEEMPUJE FISICA EXPERIMENTAL IIToribio Córdova / Job Abanto / Juan Aquino 104.¿Tienen los dos cilindros el mismo volumen?Los cilindros de hierro y aluminio tienen en el aire volúmenes diferentes y si losumergimos en el agua también tienen volúmenes diferentes ello se debe a supeso real. Por ejemplo el cilindro de hierro estará más próximo al fondo delrecipiente con agua por tener mayor peso y presentara mayor volumensumergido, mientras que el cilindro de aluminio por tener menor peso real queel cilindro de hierro tendrá menor volumen sumergido en el líquido.5.La pérdida de peso que experimenta un cuerpo al sumergirlo en ellíquido, recibe el nombre de “peso aparente” ¿cómo son entre sí losempujes que experimentan los cilindros al sumergirlos en el agua?Los empujes son diferentes cuando se les sumerge el agua según el cuadro IIvemos que el empuje que realiza el agua al peso del hierro es de 0,1 N, mientrasque el empuje que realiza el agua al peso del aluminio es de 0,04N → El empujehacia el cilindro es mayor que el empuje al cilindro de aluminio.6.¿El empuje depende de la densidad del líquido?El empuje si depende de la densidad del líquido:Demostramos matemáticamente lo enunciado:Cilindro de AluminioCilindro de Hierro
  11. 11. EMPUJEEMPUJEEMPUJEEMPUJE FISICA EXPERIMENTAL IIToribio Córdova / Job Abanto / Juan Aquino 11D.C.L. al cilindro de HierroEn el aire En el agua→ wr = wa + E…. se sabe P = F/A → F = P.A→ P.A = wa + E…..se sabe P = densidad c .g. VDensidad c .g. Vtotal = densidad c .g. Vparcial + E→ E = Densidad c .g. Vtotal - densidad c .g. Vparcial……. Se sabe VT – Vparcial = Vsumergido→ E = Densidad c .g [Vtotal - Vparcial]……. como esta en el liquido Densidad c = Densidad liquido→ E = Densidad c .g. Vcuerpo sumergido∴ El empuje depende de la densidad del líquidoPor ejemplo en el cuadro II el empuje del hierro en el agua es de 0.1 N y en laglicerina es de 0.05 N, ello se debe a que la densidad del agua que es igual a 1 x103kg/m3es menor que el de la glicerina que es de 1.26 x 103kg/m3F = mg5.3 cmF = mg = 0.85 = Peso Real(Wr)Peso en el aireEmpuje(Wa)Peso aparente

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