Actividad 2
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Densidad del agua (1000 kg/m3).
El volumen de la canica.
Peso de la canica.
d = densidad del fluido.
V = volumen de un cuerpo.
g = gravedad.
Experimentemos la variación en el nivel del agua cuando es impactada por un objeto.
Materiales
Vaso desechable.
Lana o hilo.
Canicas.
Regla.
Marcador.
Reúnete con dos compañeros y realicen el siguiente procedimiento:
Paso 1
Paso 2
Paso 3
Toma el vaso y llénalo de agua hasta una tercera parte.
Con el marcador y la regla traza la altura del agua en el vaso.
Introduce en el vaso una canica y toma la medida de la altura del líquido.
Los datos que se tienen hasta el momento son:
Solución
Altura inicial del agua en el vaso.
Altura final del agua con la canica.
¿Qué consideras que hace falta para determinar el empuje y el peso aparente de la canica que se sumergió en el agua?
Reúnete con dos compañeros y realicen el siguiente procedimiento:
Paso 4
Paso 5
Tomamos la canica y medimos la longitud de la circunferencia con la lana.
Ahora vamos a medir el trozo de lana.
¿Cuál es la longitud de la circunferencia?
Tomando la fórmula de longitud de la circunferencia: L = 2 • π • r
¿Qué datos tenemos?
Despejamos el radio (r) de la fórmula y quedaría:
¿El valor del radio es?
Reemplaza el valor del radio en la fórmula del volumen y presiona la tecla enter para ver el resultado:
Conociendo la densidad del vidrio es 2,5 kg/cm3 y el volumen de la canica, determinemos la masa:
m = d • V
¿El valor de la masa es?
Al tener el dato de la masa esta se multiplica por la gravedad 980 cm/seg2 y se obtienen el peso: expresado en Newton.
¿Cómo plantearías la fórmula del empuje?
Solución
Al lanzar un objeto a una fuente con agua, estanque o una cubeta, se pueden observar las siguientes variaciones.
Cuando un objeto está sumergido, el fluido ejerce una presión en todos los puntos del objeto, y perpendicular a la superficie de ese objeto.
En un cuerpo sumergido actúa mayor presión sobre la superficie de abajo que sobre la de arriba. El efecto neto es tener una fuerza que va hacia arriba llamada empuje (E = V ·d · G). Si el peso es mayor que el empuje entonces el objeto se hunde; en caso contrario flotará.
A este peso más pequeño se le llama peso aparente. Siempre es menor que en la superficie, y es debido al empuje.
Se cumple entonces que:
W aparente = W superficie - F empuje
Todo cuerpo parcial o totalmente sumergido en un fluido experimenta una fuerza ascendente, igual al peso del fluido desplazado (Principio de Arquímedes).Se cumple entonces que:
Ejercicio
Una bola de acero de 5cm de radio se sumerge en agua, calcula el empuje que sufre y la fuerza resultante. Datos:
Densidad del acero 7,9g/cm3. volumen de la esfera 5,236 • 10-4m3 y densidad del agua (1000 kg/m3).
1Hallamos el empuje
2Hallamos la fuerza resultante
1
Hallamos el empuje
E = V • d • g V = volumen de un cuerpo
d = densidad del fluido
g = gravedad
Procedimiento
E= 5,236.10-4m3 • 1000kg/m3 • 9,81m/seg2
Respuesta
E=5,131N
Para hallar la fuerza resultante necesitamos la masa y el peso de la esfera.
2
Hallamos la fuerza resultante
Ahora, vamos a encontrar el peso de la esfera, sabemos que la densidad del acero = 7900kd/m3
m = d • v P = m • g
Despeje
Despeje peso
m = 7900kg/m3 • 5,236 • 10-4m3 p = 4,135kg • 9,81m/seg2
Respuesta m = 4,135kg
Respuesta p = 40,52N
Ahora, vamos a encontrar el peso de la esfera, sabemos que la densidad del acero = 7900kg/m3
2
Hallamos la fuerza resultante
Para hallar la fuerza resultante necesitamos la masa y el peso de la esfera.
Procedimiento
Waparente = Wsuperficie - Fempuje Waparente = 40.52 - 5,131N
Waparente = Respuesta Waparente = 35,389N