Hidrostatica Lab

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LABORATORIO # 4: ONDAS DE SONIDO LABORATORIO # 4: ONDAS DE SONIDO

FISICA II

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• PROFESORPROFESOR: : PERCY PERCY V. V. FAJARDO FAJARDO CAÑOTECAÑOTE

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• TEMA: TEMA:

HIDROSTATICA

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• INTEGRANTES:INTEGRANTES:

Cesar Saavedra Saavedra Cesar Saavedra Saavedra Jorge R

Jorge Rosas osas HurachiHurachi

Wilmer Quintanilla Cotaquispe Wilmer Quintanilla Cotaquispe Noemi Usuhuay Ludeña

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OBJETIVOS: OBJETIVOS:

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• Evaluar experimentalmente la paradoja hidrostática.Evaluar experimentalmente la paradoja hidrostática. •

• Evaluar la variación de la presión con la profundidad en un líquido.Evaluar la variación de la presión con la profundidad en un líquido. •

• Estudiar el principio de Arquímedes.Estudiar el principio de Arquímedes.

FUNDAMENTO TEORICO FUNDAMENTO TEORICO

Presión: fuerza normal por unidad de área aplicada sobre una superficie Presión: fuerza normal por unidad de área aplicada sobre una superficie

P= F/A P= F/A

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• Presión Hidrostática: presión debida al peso de un fluido en reposoPresión Hidrostática: presión debida al peso de un fluido en reposo

sin sin

considerar la presión atmosférica. Es la presión que sufren los cuerpos considerar la presión atmosférica. Es la presión que sufren los cuerpos sumergidos en un líquido o fluido por el simple y sencillo hecho de sumergidos en un líquido o fluido por el simple y sencillo hecho de sumergirse

sumergirse

dentro de este. Se define por la fórmula: dentro de este. Se define por la fórmula:

Ph= d.g.h Ph= d.g.h

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• Presión atmosférica: presión ejercida sobre la superficie terrestrePresión atmosférica: presión ejercida sobre la superficie terrestre

por la masa de aire que se encuentra sobre la tierra. por la masa de aire que se encuentra sobre la tierra.

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• Paradoja Hidrostática: La presión en un fluido estático al mismoParadoja Hidrostática: La presión en un fluido estático al mismo

nivel (a la nivel (a la

misma altura) es siempre la misma. misma altura) es siempre la misma.

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• ManómetroManómetro: Instrumento que consta de : Instrumento que consta de un tubo en forma de U,un tubo en forma de U,

utilizado para medir cambios de presión en un fluidos. utilizado para medir cambios de presión en un fluidos.

Variación de la presión con la profundidad: la presión entre dos Variación de la presión con la profundidad: la presión entre dos puntos de un fluido

puntos de un fluido separados por una profundidadseparados por una profundidadhh se relacionanse relacionan

por: por:

P2 =P1 +D.g.h P2 =P1 +D.g.h

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MATERIALES MATERIALES

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• Un soporte UniversalUn soporte Universal •

• Vaso de Precipitado (250 ml,100 ml)Vaso de Precipitado (250 ml,100 ml) •

• Barra (Fe, Al, madera)Barra (Fe, Al, madera) •

• Platillo con pesas (150 g)Platillo con pesas (150 g) •

• Dos Nuez dobleDos Nuez doble •

• Dinamómetro (2N)Dinamómetro (2N) •

• Cinta métrica (2 m)Cinta métrica (2 m) •

• Barra metálica y soporte de Barra metálica y soporte de dinamómetrodinamómetro •

• Dos Campanas de vidrioDos Campanas de vidrio •

• Bola y tapón de gomaBola y tapón de goma •

• Tubo Tubo de vidde vidrio rerio recto (cto (8 cm y 8 cm y 25 cm25 cm)) •

• Juego Juego de sode sondas ndas para para prespresión hidión hidrostrostáticaática •

• Soporte de tubosSoporte de tubos •

• Tubo Tubo de silicde siliconaona •

• Vaso de expansiónVaso de expansión •

• Jering Jeringa de a de 20 m20 mll

PROCEDIMIENTO PROCEDIMIENTO

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2. Luego quita una de las campanas, y colóquela en diferentes posiciones 2. Luego quita una de las campanas, y colóquela en diferentes posiciones observando en cada caso los niveles

observando en cada caso los niveles de agua en las campanas (como sede agua en las campanas (como se muestra en las figuras 4 y 5).

muestra en las figuras 4 y 5).

3. Reemplace una de las campanas con un tubito de vidrio y observe los 3. Reemplace una de las campanas con un tubito de vidrio y observe los niveles de agua (como se muestran en las figuras 6, 7 y 8).

niveles de agua (como se muestran en las figuras 6, 7 y 8).

De acuerdo a la

De acuerdo a la parte 1 del procedimiento:parte 1 del procedimiento:

¿Qué ocurre con los niveles de agua en los pasos 1 y 2? Explique ¿Qué ocurre con los niveles de agua en los pasos 1 y 2? Explique..

En un líquido la presión depende de su densidad y de la altura. la presión sólo depende En un líquido la presión depende de su densidad y de la altura. la presión sólo depende de la altura. Entonces, al

de la altura. Entonces, al igualarse las presioneigualarse las presiones porque es s porque es un solo tubo, los un solo tubo, los niveles (lasniveles (las alturas) son iguales.

alturas) son iguales.

¿Qué ocurre con los niveles de agua cuando se cambia una de las campanas por ¿Qué ocurre con los niveles de agua cuando se cambia una de las campanas por el tubo? Explique.

el tubo? Explique.

El nivel de agua es igual en la misma posición, pero cuando uno de ellos está en la parte El nivel de agua es igual en la misma posición, pero cuando uno de ellos está en la parte inferior el nivel de agua aumenta y disminuye en el que se encuentra a mayor altura. inferior el nivel de agua aumenta y disminuye en el que se encuentra a mayor altura.

Parte II Parte II

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5. Utilice la sonda en forma de gancho para medir la presión hacia abajo, 5. Utilice la sonda en forma de gancho para medir la presión hacia abajo, la sonda

la sonda

en ángulo recto para medir la presión hacia los lados y para la presión en ángulo recto para medir la presión hacia los lados y para la presión hacia arriba la sonda recta (en todos los casos sumerja la sonda 5 cm y hacia arriba la sonda recta (en todos los casos sumerja la sonda 5 cm y realice las medidas 3 veces). Anote sus datos en la tabla 1.

realice las medidas 3 veces). Anote sus datos en la tabla 1.

6. Para evaluar la variación de la presión con la profundidad, sumerja la 6. Para evaluar la variación de la presión con la profundidad, sumerja la sonda recta de 10 cm en 10 cm, anote la profundidad

sonda recta de 10 cm en 10 cm, anote la profundidad hh y la presióny la presión

absoluta

absoluta p p en la tabla 2.en la tabla 2.

De acuerdo a la parte II del procedimiento. De acuerdo a la parte II del procedimiento.

Tabla 1. Tabla 1.

A la misma profundidad ,¿difieren las presiones hacia abajo , hacia arriba y hacia los A la misma profundidad ,¿difieren las presiones hacia abajo , hacia arriba y hacia los lados? Explique.

lados? Explique.

No, porque al observar en el cuadro nos damos cuenta de la inmensa similitud que No, porque al observar en el cuadro nos damos cuenta de la inmensa similitud que tienen.

tienen.

Para obtener la presión multiplicamos la gravedad, la altura y la densidad del liquido es Para obtener la presión multiplicamos la gravedad, la altura y la densidad del liquido es decir Pa = g*h*d ---} 9.8 X 0.05 X

decir Pa = g*h*d ---} 9.8 X 0.05 X 0.4= 0.196 y llegamos a la conclusión que la presión0.4= 0.196 y llegamos a la conclusión que la presión es igual en las

es igual en las diferentes partes del recipiente donde se encuentra el fluido (liquido)diferentes partes del recipiente donde se encuentra el fluido (liquido)

m

maannóómmeettrro o ∆∆ll((ccmm) ) ∆ll∆promprom((ccmm) ) ppHH((Pa)Pa)

Hacia Hacia abajo abajo 33..7755 33..7766 33..7788 33..7766 336688..4488 Hacia Hacia arriba arriba 33..1111 33..1122 33..1100 33..1111 330044..7788 Sobre los Sobre los lados lados 33..7733 33..7700 33..7711 33..7711 336633..5588

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FÍSICA II

PERCY V. FAJARDO CAÑOTE

PERCY V. FAJARDO CAÑOTE INGENIERÍA INGENIERÍA EXPERIMENTO Nº 4EXPERIMENTO Nº 4MECÁNICA MECÁNICA Y ELÉCTRICA Y ELÉCTRICA

Con los datos de la tabla2.Construya una grafica de P en función de

Con los datos de la tabla2.Construya una grafica de P en función de hh_{, y realice el}_{, y realice el}

ajuste de curvas correspondiente . ajuste de curvas correspondiente .

En ciencias e ingeniería es frecuente que un experimento produzca un conjunto En ciencias e ingeniería es frecuente que un experimento produzca un conjunto de datos (x1, y1), ...,

de datos (x1, y1), ..., (xN, yN ), siendo las abscisas {xk } (xN, yN ), siendo las abscisas {xk } distintas entre sí.distintas entre sí. Uno de los objetivos del cálculo numérico es la determinación de una fórmula Uno de los objetivos del cálculo numérico es la determinación de una fórmula y = f

y = f (x) que relacione las variables (ajustar una curva (x) que relacione las variables (ajustar una curva a datos experimentales).a datos experimentales).

La constante se encargara de ajustar la

La constante se encargara de ajustar la función para una mayor aproximaciónfunción para una mayor aproximación en los puntos.

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FÍSICA II

Explique que represen

Explique que representa la ta la pendienpendiente de te de ajuste de curvas.ajuste de curvas.

Dada una recta, gráficamente su pediente nos da su grado de inclinación. Dada una recta, gráficamente su pediente nos da su grado de inclinación. P

Peennddiieenntte e ppoossiittiivvaa PPeennddiieenntte e nneeggaattiivvaa PPeennddiieenntte e nnuullaa

Cuando la recta es

Cuando la recta es crecientecreciente (al aumentar los valores de (al aumentar los valores de x aumentan los de y), su x aumentan los de y), su pendiente es positiva, en la pendiente es positiva, en la expresión analítica m>0 expresión analítica m>0 Cuando la recta es Cuando la recta es

decreciente (al aumentar los decreciente (al aumentar los valores de x disminuyen los valores de x disminuyen los de y), su pendiente es de y), su pendiente es negativa, en la expresión negativa, en la expresión analítica m<0 analítica m<0 Cuando la recta es Cuando la recta es constante se dice constante se dice que tiene pendiente que tiene pendiente nula, en la nula, en la expresión analítica expresión analítica m=0 m=0

Por lo tanto concluimos que la

Por lo tanto concluimos que la presión aumenta en función a que la presión aumenta en función a que la altura aumenta. Esaltura aumenta. Es decir a mayor profundidad mayor presión ya que el área que se encuentra en la parte decir a mayor profundidad mayor presión ya que el área que se encuentra en la parte superio

superior es r es mayor y por mayor y por lo tanto existirá más presiónlo tanto existirá más presión

Parte III Parte III

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FÍSICA II

9. Determine con el dinamómetro el peso en el aire de las masas de 9. Determine con el dinamómetro el peso en el aire de las masas de 50,100 y 150 g,

50,100 y 150 g, luego sumerja completamente cada masa y usando unluego sumerja completamente cada masa y usando un dinamómetro

dinamómetro, mida el , mida el peso en el agua peso en el agua de las masas (como se muestrade las masas (como se muestra en la figura 13) y mida también la masa del agua desplazada.

en la figura 13) y mida también la masa del agua desplazada.

3. De la parte lll del procedimiento de que cantidades físicas depende la 3. De la parte lll del procedimiento de que cantidades físicas depende la flotabilidad de los cuerpos. Explique.

flotabilidad de los cuerpos. Explique. Densidad

Densidad

La densidad es una propiedad física de las sustancias que relaciona su La densidad es una propiedad física de las sustancias que relaciona su masa con el volumen, por lo tanto se considera una unidad derivad a. masa con el volumen, por lo tanto se considera una unidad derivad a. Se representa con la letra D

Se representa con la letra D

Para determinar la densidad de un sólido o un líquido es necesario tener Para determinar la densidad de un sólido o un líquido es necesario tener la masa y el volumen de este. Para este fin se utiliza la siguiente

la masa y el volumen de este. Para este fin se utiliza la siguiente fórmula:

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FÍSICA II

1L = 1000 cm.3 1L = 1000 cm.3 1L = 1000 ml 1L = 1000 ml 1 cm. 3 = 1 ml 1 cm. 3 = 1 ml 3.3 Masa 3.3 Masa

La masa es la cantidad de materia que posee un cuerpo. Se ha La masa es la cantidad de materia que posee un cuerpo. Se ha

establecido como estándar de referencia el kilogramo ( Kg. ), la unidad establecido como estándar de referencia el kilogramo ( Kg. ), la unidad de masa de mayor uso en el estudio de la química es el gramo ( g. ), el de masa de mayor uso en el estudio de la química es el gramo ( g. ), el cual equivale a una milésima parte del kilogramo

cual equivale a una milésima parte del kilogramo

Con los datos de los pasos 8 y 9 del procedimiento complete la Con los datos de los pasos 8 y 9 del procedimiento complete la siguiente tabla. siguiente tabla. Masa Masa (G) (G) Peso(Peso(N)N) Peso Peso aparente aparente (N)

(N) EmpujeEmpuje(N)(N) Peso de aguaPeso de aguadesplazada (N)desplazada (N)

5

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FÍSICA II

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• Compare los resultados obtenidos para el empuje y el peso de agua desplazada enCompare los resultados obtenidos para el empuje y el peso de agua desplazada en

cada caso. Explique sus resultados. cada caso. Explique sus resultados.

Los resultados son casi los mismos Los resultados son casi los mismos debido debido a que se cumple a que se cumple E= mg – T E= mg – T T = P ESO APARENTE T = P ESO APARENTE E = 0.5 – 0.4 = 0.1 E = 0.5 – 0.4 = 0.1 E Emmppuuje je ((NN)) PPeesso do de ae agguua da deesspplalazzaadda (a (NN)) 0 0..11 00..11227744 0 0..22 00..119966 0 0..55 00..446622

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FÍSICA II

CUESTIONARIO CUESTIONARIO 1.

1. ExplExplique deique detalladamtalladamente el ente el funcfuncionamieionamiento de nto de un suun submarinobmarino

En los submarinos se usan dos principios muy importantes: El de Pascal y el de En los submarinos se usan dos principios muy importantes: El de Pascal y el de Arquímede

Arquímedes.s.

El de Pascal hace que el submarino obtenga una fuerza resultante de empuje El de Pascal hace que el submarino obtenga una fuerza resultante de empuje dirigida hacia la superficie; y bueno el de

dirigida hacia la superficie; y bueno el de Arquímedes es usado para ascender yArquímedes es usado para ascender y descender (desalojando y llenando el submarino con agua). Para así variar el descender (desalojando y llenando el submarino con agua). Para así variar el empuje.

empuje.

En otras palabras Los submarinos poseen dos compartimentos que facilitan su En otras palabras Los submarinos poseen dos compartimentos que facilitan su funcion

funcionamiento, llamados tanque de amiento, llamados tanque de lastre. Cuando se lastre. Cuando se desea que el desea que el submarinsubmarinoo se hunda, simplemente llenan esos tanques con aire, y cuando se desea subir, se hunda, simplemente llenan esos tanques con aire, y cuando se desea subir, se abren para expulsar el aire absorbido .

se abren para expulsar el aire absorbido .

2.

2. ExplExplique las cique las condicondiciones quiones que se dee se deben tenben tener en cuer en cuenta parenta para mantea mantener unner un barco flotando en equilibrio estable (un barco que se inclina ligeramente barco flotando en equilibrio estable (un barco que se inclina ligeramente de su posición de equilibrio vuelva a su posición de equilibrio).

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FÍSICA II

El principio de Arquímedes es un principio físico que afirma que: «Un cuerpo 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 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 abajo hacia arriba igual al peso del volumen del fluido que desaloja». Esta fuerza

fuerza recibe el nomrecibe el nombre de empuje hidrostátbre de empuje hidrostático o de Arquímedes, y se mide enico o de Arquímedes, y se mide en Newton (en el SI).

Newton (en el SI). El principio de Arquímedes se formula así:El principio de Arquímedes se formula así:

CONCLUSIONES CONCLUSIONES

Existe una fuerza de empuje en

Existe una fuerza de empuje en todo fluido, es decir todo fluido, es decir liquido.liquido.

Al realiza