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UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE EL
SALVADOR
ESCUELA DE FORMACIÓN BÁSICA.
FÍSICA II
PRÁCTICA 33
EMPUJE HIDROSTATICO
OBJETIVOS DEL APRENDIZAJE:




COMPARAR LA LECTURA DE LA BÁSCULA
CON LA DEL DINAMÓMETRO.
ANALIZAR LA ESCALA DE MEDICIÓN
DENTRO DEL AGUA Y FUERA DEL AGUA.
APLICAR EL PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES
E
INTERPRETAR
EL RESULTADO
OBTENIDO.
DETERMINAR
LA
FRACCIÓN
DE
VOLUMEN DE UN BLOQUE DE MADERA
QUE FLOTA SOBRE LA SUPERFICIE.
33.1
MARCO TEÓRICO.
El principio de Arquímedes es un principio físico que afirma que: “Un cuerpo
total o parcialmente sumergido en un fluido en reposo, recibe un empuje de
abajo hacia arriba igual al peso del volumen del fluido que desaloja”. Esta
fuerza recibe el nombre de empuje hidrostático y se mide en Newton (en el
SI).
Empuje Hidrostático: Es una fuerza vertical dirigida hacia arriba que un
líquido ejerce sobre un cuerpo sumergido en él.
Esto se debe a que cuando un cuerpo se sumerge en un líquido, este ejerce
fuerzas de presión sobre todos los puntos de la superficie del cuerpo, pero
como las fuerzas que actúan tienen diferente magnitud, su resultado no será
nulo, la mayor magnitud está dirigida hacia arriba y es lo que representa el
empuje hidrostático del líquido sobre el cuerpo.
33.2
FORMULACIÓN MATEMÁTICA.
𝑬+𝑻=𝑾
𝝆=
𝒎
;
𝑽
𝑾 = 𝒎𝒈
𝝆𝑯𝒊𝒆𝒍𝒐 𝑽𝒈 = 𝝆𝒂𝒈𝒖𝒂 𝑽𝒈
𝒎 = 𝝆𝑽
𝑾𝑯𝒊𝒆𝒍𝒐 = 𝑾𝑨𝒈𝒖𝒂
𝑾𝑯𝒊𝒆𝒍𝒐 = 𝝆𝑯𝒊𝒆𝒍𝒐 𝒈 𝑽
𝑾𝑨𝒈𝒖𝒂 = 𝝆𝑯𝟐𝑶 𝒈 𝑽
𝝆𝑯𝒊𝒆𝒍𝒐 𝒈 𝑽𝑻𝒐𝒕𝒂𝒍 = 𝝆𝑯𝟐𝑶 𝒈 𝑽𝑺𝒖𝒎𝒆𝒓𝒈𝒊𝒅𝒐
𝑽𝑻𝒐𝒕𝒂𝒍
𝑽𝑺𝒖𝒎𝒆𝒓𝒈𝒊𝒅𝒐
=
𝝆𝑯𝒊𝒆𝒍𝒐
𝝆𝑯𝟐𝑶
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𝒇𝒓𝒂𝒄𝒄𝒊𝒐𝒏 𝒑𝒐𝒓 𝒆𝒏𝒄𝒊𝒎𝒂 𝒅𝒆𝒍 𝒂𝒈𝒖𝒂
𝒇=𝟏−
𝑽𝑺
𝑽𝑻
Donde: 𝑉𝑆 = 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑆𝑢𝑚𝑒𝑟𝑔𝑖𝑑𝑜
𝑉𝑇 = 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙
33.3
MATERIALES.
1 – Vaso de precipitados.
1 – Sostenedor universal.
1 – Dinamómetro.
1 – Pesa.
1 – Balanza granataria.
33.4
DIAGRAMA.
33.5
PARTE EXPERIMENTAL.
1. Determine el peso que refleja el dinamómetro de la masa dada.
W:
N.
2. Mida la masa del beacker vacío.
MBEACKER-VACIO:
Kg.
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3. Agregar una cantidad de agua en ml indicada por el instructor
V:
ml.
4. Mida nuevamente la masa del beacker con el agua.
MBEACKER-LLENO:
Kg.
5. Determine la masa del agua obtenida.
MAGUA:
Kg.
6. Sumergir la masa dada dentro del agua, esta no debe tocar las paredes
del beacker, según se muestra en el diagrama.
7. Anote el peso que indica el dinamómetro
WSUMERGIDO:
N.
8. Calcular el empuje hidrostático
E:
N.
9. Determine el equilibrio en ambas lecturas.
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CONCLUSIONES:
.
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SALVADOR
ESCUELA DE FORMACIÓN BÁSICA.
FÍSICA II
PRÁCTICA 34
PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES.
OBJETIVOS DEL APRENDIZAJE:

CONOCER LA DENSIDAD DE UNA
SUSTANCIA, A PARTIR DE SU PESO.

DEMOSTRAR QUE LA FUERZA DE
FLOTACIÓN EJERCIDA POR EL LIQUIDO
DESCONOCIDO SOBRE UNA ESFERA DE
ALUMINIO ES LA DIFERENCIA ENTRE LA
LECTURA DE LA BASCULA CUANDO ESTA
FUERA DEL LIQUIDO Y CUANDO ESTA
SUMERGIDA.
34.1
MARCO TEÓRICO.
Principio de Arquímedes: El hecho de que algunos objetos puedan flotar o que
parezcan ser más ligeros cuando se sumergen en un líquido, se debe a una
fuerza ascendente que ejercen los fluidos sobre los cuerpos totales o
parcialmente sumergidos en ellos, por lo tanto este principio establece que:
“Todo cuerpo sumergido en un fluido sufre un empuje hacia arriba con una
fuerza igual al peso del fluido que se desplaza”.
Para poder explicar el fenómeno imaginemos un cuerpo, de forma
cualquiera, sumergido en un líquido; el cual ejerce fuerza en torno al cuerpo
debido a la presión hidrostática; la presión es mayor en los puntos que se
encuentran a mayor profundidad.
El empuje Hidrostático es igual al peso del líquido desplazado por un cuerpo,
si el peso de éste, es igual al peso del volumen del líquido que desplaza,
entonces se mantiene en equilibrio dentro del líquido. Por tanto, existe una
fuerza de flotación resultante hacia arriba llamado empuje Hidrostático.
34.2
FORMULACIÓN MATEMÁTICA.
𝑻𝒆𝒏𝒔𝒊ó𝒏 + 𝑬𝒎𝒑𝒖𝒋𝒆 − 𝑷𝒆𝒔𝒐 = 𝟎
𝑭𝒖𝒆𝒓𝒛𝒂 𝒅𝒆 𝒇𝒍𝒐𝒕𝒂𝒄𝒊ó𝒏
𝝆=
𝑭 = 𝒎𝒈
𝒎𝒂𝒔𝒂
𝑽𝒐𝒍𝒖𝒎𝒆𝒏
𝒎𝒂𝒔𝒂 𝒅𝒆𝒍 𝒍𝒊𝒒𝒖𝒊𝒅𝒐 𝒅𝒆𝒔𝒑𝒍𝒂𝒛𝒂𝒅𝒐
𝑭𝒖𝒆𝒓𝒛𝒂 𝒅𝒆 𝒇𝒍𝒐𝒕𝒂𝒄𝒊ó𝒏
𝑫𝒆𝒏𝒔𝒊𝒅𝒂𝒅 𝒅𝒆𝒍 𝒂𝒍𝒖𝒎𝒊𝒏𝒊𝒐
𝒎 = 𝝆𝑽
𝑭 = 𝑭𝑨𝑰𝑹𝑬 − 𝑭𝑳𝑰𝑸𝑼𝑰𝑫𝑶
𝝆𝑨𝒍𝒖𝒎𝒊𝒏𝒊𝒐 = 𝟐𝟕𝟎𝟎 𝑲𝒈 ⁄𝒎𝟑
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𝑽𝒐𝒍𝒖𝒎𝒆𝒏 𝒅𝒆𝒍 𝑨𝒍𝒖𝒎𝒊𝒏𝒊𝒐 =
𝒎𝒂𝒔𝒂 𝒔𝒖𝒎𝒆𝒓𝒈𝒊𝒅𝒂
𝝆𝑨𝒍𝒖𝒎𝒊𝒏𝒊𝒐
𝑭𝑩 = 𝒎𝒈 = 𝝆𝑽𝒈 = 𝑭𝑨𝑰𝑹𝑬 − 𝑭𝑺𝒖𝒎𝒆𝒓𝒈𝒊𝒅𝒐
𝑭
[ 𝑨𝑰𝑹𝑬
𝒎𝑺𝒖𝒎
𝑭𝑨𝑰𝑹𝑬
𝒈 ]
𝑽=
=
=
𝝆𝑨𝒍
𝝆𝑨𝒍
𝝆𝑨𝒍 𝒈
𝝆𝟏 𝑽𝒈 = 𝝆𝟏 [
𝑭𝑨𝑰𝑹𝑬
𝝆𝟏
] 𝒈 = 𝑭𝑨𝑰𝑹𝑬 ( ) = 𝑭𝑨𝑰𝑹𝑬 − 𝑭𝑺𝑼𝑴
𝝆𝑨𝒍 𝒈
𝝆𝑨𝒍
𝝆𝒍𝒊𝒒𝒖𝒊𝒅𝒐 = 𝝆𝑨𝒍 [
34.3
( 𝑭𝑨𝑰𝑹𝑬 − 𝑭𝑺𝑼𝑴 )
]
𝑭𝑨𝑰𝑹𝑬
MATERIALES.
1 – Matraz.
1 – Vaso de rebalse.
1 – Balanza granataria.
1 – Dinamómetro.
1 – Probeta.
1 – Soporte universal.
34.4
DIAGRAMA.
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34.5
PARTE EXPERIMENTAL.
1. Colgar el dinamómetro de la varilla superior y en el extremo de abajo del
dinamómetro, colocar la pesa para la realización de la práctica.
2. Anote el peso que se ejerce en el dinamómetro y compare con su valor
calculado.
WMedida=
.
WCalculada=
.
3. En el vaso de rebalse, colocar agua hasta el borde del tubo con el orificio
y colocarlo por debajo del dinamómetro y la pesa.
4. Colocar el Matraz o Erlenmeyer bajo el tubo de desagüe por donde saldrá
el líquido desplazado.
5. Medir la Tensión que en dinamómetro cuando la masa se encuentra
dentro del agua.
T:
.
6. Medir el volumen del líquido recogido en la probeta.
VLiquido:
ml.
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7. Realizar el Diagrama de Cuerpo Libre del sistema cuando se ejerce el
empuje.
8. Calcular el empuje que ejerce el líquido.
CONCLUSIONES:
.
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
Actividad Complementaria.
Coloque una esfera de aluminio, de densidad 2700 Kg/m3, se suspende en el
aire con un dinamómetro. Como se ilustra en la imagen
Obtenga la lectura del dinamómetro ______________
Sumerja la bola en un líquido desconocido y tome la medición del
dinamómetro _____________
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
Determine la densidad del líquido
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