lunes, 23 de septiembre de 2013

Arquimedes. El Principio Fundamental de la Hidroestática


Para medir se utlizan diferentes apartos, entre ellos, la báscula, el dinamómetro y el calibre.
Sensibilidad: Desplazamiento del marcador de medida.
Precisión: Mínima fracción de medida.
Rapidez: Tiempo de medida.
Exactitud: Mismo resultados en medidas repetidas.

La báscula es un instrumento que sirve para medir la masa.
Hay dos tipos. Los analógicos son en los que el valor que se obtiene se  lee en una escala graduada de rayas sobre las que se mueve una aguja. Los digitales, son en los que aparece el valor escrito con números. Las básculas que se encuentran en tiendas y las de baño sólo ofrecen informacion orientativa y esto es por que las básculas son muy sensibles y se pueden desbalancear con facilidad.
Las únicas que se debe tomar en cuenta como exactas son las básculas médicas, e inclusive si una báscula médica no cuenta con servicio de mantenimiento, o se juega con ellas, podrían también fallar.





















El dinamómetro es un instrumento utilizado para medir fuerzas o para pesar objetos . El dinamómetro tradicional, inventado por Isaac Newton, basa su funcionamiento en la elongación de un resorte que sigue la ley de elasticidad de Hooke en el rango de medición. Al igual que una báscula con muelle elástico, es una balanza de resorte, pero no debe confundirse con una balanza de platillos (instrumento utilizado para comparar masas). Es muy preciso.


















El calibre es un instrumento utilizado para medir dimensiones de objetos relativamente pequeños, desde centímetros hasta fracciones de milímetros. Existen modernos calibres con lectura directa digital.pero no son tan precisos como los tradicionales.


El peso se mide en newtons (N), la masa se mide en kilogramos (kg) y el volumen en metros cúbicos (m3) o en litros (l). La masa es una magnitud fundamental, nos sirve para definir todas las demás magnitudes, mediante operaciones matemáticas, y han sido elegidas arbitrariamente, mientras que el el volumen y el peso son magnitudes derivadas, formadas por otras magnitudes fundamentales. El peso es una longitud (m) elevada al cubo. V=[L]^3   El peso (N) es una magnitud derivada formada por: kilogramo por metro partido por segundo al cuadrado.  [M]\cdot{}[L]/[T]^2

Vamos a comenzar un estudio comparando los datos de dos bolas con mismo diametro.

La bola plateada:

M=68,5g.
Peso=0,69N.
A continuación vamos a calcular su masa aplicando a ecuación:
P=mg



La bola negra:

M=22,5g
Peso=0,2N

Ahora realizamos la ecuación p=mg para obtener la masa:













Existen diferencias porque al decir el valor de g es una aproximación.

El diametro de las bolas es 0,92 mm.
0,92 mm=0,092 cm





La medida del diámetro de ambas esferas es 0,92 mm

0,092=0,1 cm/1 mm=0,092 cm
diámetro=0,092 cm
radio=0,046 cm

Volumen:

V=4·pi·r3/3=4·pi·0,0463/3=0,00041 cm3

El volumen de ambas esferas es 0,00041 cm3 =4,1·10-4

densidad=m/V

d=0,020/0,00041=48,781cm

La densidad de ambas esferas es 48,781cm


Las medidas experimentales que muestra el vídeo son:
La bola negra 0,22N fuera del agua y 1,4N dentro del agua.
La bola plateada 0.68N fuera del agua y 0,59N dentro del agua.

Vamos a calcular ahora el empuje teórico
Empuje = densidad · volumen · gravedad
Empuje esfera plateada = 0,00041 cm3 · 48,781cm · 9,8m/s2 = 0.020 kg
Empuje esfera negra= 0,00041 cm3 · 48,781cm · 9,8m/s2 = 0.020 kg
Entonces el empuje de las dos bolas es de 0,021 N, y es la misma para las dos esferas porque tienen el mismo volumen, las metemos las dos en agua, y la gravedad es la misma.
Conociendo estos resultados podemos decir que el principio de Arquímedes se cumple.

1 comentario:

  1. 1. No habéis descrito las cualidades y características de los instrumentos desde el punto de vista de la definición física de las mismas. Tampoco habéis indicado la precisión de los mismos.
    2. Correcto.
    3. No habéis tomado bien los datos del dinamómetro.
    4. Tampoco habéis tomado correctamente el dato del diámetro de las esferas. Si los datos de la masa los dais en kg el dato del volumen hay que darlo en m^3. El dato de la masa. La densidad de ambas esferas no puede ser la misma. La densidad se mide en kg/m^3, g/l, g/cm^3 pero nunca en cm.
    5. La fórmula para el empuje es correcta pero nos sus unidades. Es una fuerza y se mide en Newtons. Para saber si el experimento es correcto deberíais haber comparado el dato experimental con el teórico que se deduce de la fórmula.
    Por último, se echan en falta más imágenes del experimento en cuestión para poder seguir vuestra entrada sin necesidad de recurrir al planteamiento de la actividad.

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