DETERMINACIÓN DE LA DENSIDAD DE UN SÓLIDO APLICANDO EL PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES

Objetivo: El objetivo de la práctica es calcular el peso real y el aparente de un sólido (cuando lo introducimos en agua). Comprobar experimentalmente el principio de Arquímedes y calcular la densidad de un sólido.

La densidad es una magnitud física derivada, que se define como el cociente entre la masa (m) y el volumen (v).

Para hallar la densidad del sólido que emplearemos aplicaremos el principio de Arquímedes, el cual afirma que todo cuerpo sumergido en un líquido recibe un empuje, de abajo hacia arriba, igual al peso del líquido desalojado. Sobre un cuerpo sumergido actúan dos fuerzas; su peso, que es vertical y hacia abajo y el empuje que es vertical pero hacia arriba.

Materiales

1. Balanza2. Objeto (en nuestro caso utilizamos un cilindro de acero y una esfera de aluminio)3. Hilo4. Recipiente con agua destilada (vaso precipitado)5. Dinamómetro6. Agua destilada7. Soporte

Precauciones a tener en cuenta

Al realizar una práctica tenemos que ser cuidadosos con el material que vayamos a usar, ya que la mayoría de ellos son de cristal, es muy frágil.

Debemos ser cuidadosos a la hora de poner el cilindro de acero sobre el calibre porque en caso de que el objeto pese más que la capacidad del calibre realizaríamos un sobre esfuerzo al resorte y ya no volvería a su posición inicial

Es necesario tarar el vaso de precipitado con el agua al pesarlo para que no nos de una masa errónea del cilindro al sumergirlo.

No debemos dejar caer el cilindro hacia el fondo del vaso precipitado pues el peso del cilindro es mayor al empuje que se realiza y el vaso se rompería. Además, si lo disponemos pegado al fondo calcularíamos el peso real del objeto y eso no nos interesa, pues tratamos de averiguar el peso aparente.

Procedimiento empleado

1. Pesamos un objeto utilizando una balanza (en nuestro caso un cilindro de acero y una esfera de aluminio). Calculamos el peso que será el real.

2. Colgamos el objeto de un hilo y lo introducimos dentro de un recipiente con agua destilada y volvemos a pesar el conjunto. El peso que calcularemos es el del objeto sumergido, que será el peso aparente.

3. Por último hacemos los cálculos obteniendo el empuje y la densidad del sólido.

DEL MISMO MODO REPETIMOS EL PROCESO PERO ESTA VEZ PESAREMOS EL OBJETO EN EL AIRE CON AYUDA DE UN DINAMÓMETRO, COMO SE MUESTRA EN LAS IMÁGENES:

DE ESTA FORMA SE CALCULARÁ EL PESO REAL.

POSTERIORMENTE, INTRODUCIREMOS EL PESO COLGANDO DEL DINAMÓMETRO EN EL VASO PRECIPITADO, HALLANDO DE ESTA MANERA EL PESO APARENTE.

Cálculos con la balanza

Objeto Peso real y aparente Empuje DensidadCilindro de acero Pr= 1.41N Pa= 0.19N E= 1.41-0.19=1.22N d= 1.156 g/cm³Esfera de aluminio Pr=0.62N Pa= 0.078N E=0.062-0.08=0.539N d= 1.145 g/cm³

Cálculos con el dinamómetro

Objeto Peso real y aparente Empuje DensidadCilindro de acero Pr= 1.47N Pa= 0.19N E=1.47-0.19=1.28N d= 1.14g/cm³Esfera de aluminio Pr=0.63N Pa=0.07N E=0.63-0.07=0.55N d=1.134g/cm³

Conclusiones

1. ¿Qué errores se pueden haber cometido en las medidas realizadas?

Al pesar el cilindro con el dinamómetro la medida que nos indica es una aproximación y cometemos un error porque no expresa los gramos exactos.

Otro error que podría haberse cometido es apoyar el cilindro al fondo del recipiente (que contiene el agua destilada) cuando vamos a cuando vamos a hallar el peso aparente ya que si se pega al fondo se mostraría el peso real pues el cilindro ejerce una fuerza mayor al empuje realizado por el agua por lo que el objeto tiende a hundirse.

2. Si hubiésemos empleado alcohol (densidad 900kg/m³) en lugar de agua:

El alcohol es un líquido menos denso que el agua por lo que pesa menos que ella, si hubiésemos empleado alcohol en lugar de agua hubiese ocurrido lo siguiente:

El volumen será mayor y la densidad es menor pero no lo suficiente por lo que el cuerpo se hundirá.