Ejemplo de PRÁCTICA FÍSICA. Principio de Arquímedes

Práctica Física

Principio de Arquímedes: determinación de densidades.

[pic 1]
16/2/2018

Índice:

1. Objetivos……………………………………………….....   3

2. Materiales………………………………............................  3

3. Fundamento teórico………...……………………………   3

4.  Procedimiento…………………………………….……..   5

5. Resultados y discusiones………………...........................   6

7. Conclusión………………………………… …………….  7

1.- Objetivos:

Los objetivos de la presente práctica son:

• Medida de la densidad del agua y un líquido problema utilizando la balanza de Mohr.

• Medida de la densidad del líquido problema usando el picnómetro, utilizando el agua como líquido patrón. El valor de la densidad del agua obtenido con la balanza de Mohr se toma como densidad del líquido patrón en los cálculos.

• Medida de la densidad de una sustancia sólidas utilizando el picnómetro.

• De la comparación de los valores de las densidades obtenidas para los líquidos por uno y otro método debe resultar para el alumno la contrastación experimental del principio básico de la Hidrostática: el principio de Arquímedes; en el que se fundamenta el método indirecto de la balanza de Mohr.

2.- Materiales:

• Balanza de Mohr.
• Picnómetro.
• Termómetro.
• Balanza másica.
• Un líquido problema.
• Un sólido problema.

3.-Fundamento teórico:

El objetivo de esta práctica consiste en la contrastación del principio fundamental de la Hidrostática, Principio de Arquímedes, es decir, por medio de una de sus aplicaciones inmediatas: la determinación de densidades de líquidos. Para ello , necesitaremos medir la densidad de dos líquidos mediante dos métodos diferentes. Se verá como se mide la densidad de una sustancia sólida utilizando el picnómetro. El principio de Arquímedes es: un cuerpo sumergido en un fluido está sometido a una fuerza tendente a expulsarlo del mismo, conocida como empuje que resulta ser equivalente al peso del volumen de fluido desalojado. Se expresa de la siguiente manera:

[pic 2]                                                                                                                    (1)

Balanza de Mohr:

La balanza de Mohr es una balanza hidrostática calibrada especialmente para determinar la densidad de sustancias líquidas. A partir de la ecuación (1), podemos ver que el empuje que sufre un cuerpo al ser introducido en un fluido es proporcional al volumen del cuerpo y a la densidad del líquido en el que es sumergido. Este resultado constituye el principio de la balanza de Mohr, uno de los dos instrumentos que vamos a usar en la presente práctica para medir densidades. La balanza de Mohr puede calibrarse respecto a un líquido patrón, y calcular así densidades relativas respecto este líquido, o calibrarse en aire, calculando de este modo los valores de las densidades absolutas de diferentes líquidos. Se basa en que, como puede verse por la ec. (1), al sumergir un cuerpo de volumen en fluidos de diferente densidad el empuje que experimenta el cuerpo es proporcional a la densidad del fluido.

Picnómetro:

El uso del picnómetro nos permitirá calcular de forma directa las densidades de líquidos y sólidos. El picnómetro es un recipiente con forma de matraz aforado que permite reproducir volúmenes iguales de un líquido con una elevada precisión. Ello es debido a que termina en un fino capilar en su tapa, de modo que los errores de enrasado implican correcciones de volumen totalmente despreciables. El picnómetro puede usarse tanto para la medida de densidades de sólidos como de líquidos:

(a) Sólidos La densidad de un sólido vendrá dada por la expresión:

                                                                                                                 (2)
[pic 3]

donde: ms es la masa del sólido seco en el aire, m1 es la masa del picnómetro lleno de agua (que tomamos como líquido patrón) y m2 es la masa del picnómetro lleno de agua con el sólido en su interior.

(b) Líquidos La densidad de un líquido vendrá dada por la expresión:

[pic 4]

(3)

donde: m0 es la masa del picnómetro vacío, m1 la masa del picnómetro lleno de agua (líquido patrón) y m2 la masa del picnómetro lleno de líquido problema.

4.-Procedimiento:

La realización de esta práctica es la siguiente:

• . La balanza de Mohr permite la medida precisa de densidades, siendo por ello un instrumento delicado.

• . Equilibrar la balanza, con el inmersor al aire, con la pesa mayor colgada y los indicadores en las posiciones 0,00 y 0,0000. Para que la balanza se equilibre se utilizarán los dos tornillos de calibrado, uno en la cabeza de la balanza y el otro al pie de la misma.

• . Verter agua en la probeta hasta unos 2cm del borde.

• . Cuidadosamente colocar la probeta bajo la balanza, de forma que quede completamente sumergido el inmersor.

• . Al introducir el inmersor en el líquido problema la balanza quedará desequilibrada.

           En primer lugar descolgar la pesa mayor. Si la balanza se desequilibra en la                       dirección contraria volver a colocarla. Si no es así, dejarla descolgada.

• . Proceder luego a vaciar el contenido de la probeta. Secar muy bien esta y el inmersor, y volver a llenarla ahora con el siguiente líquido problema, repitiendo entonces los pasos (4) y (5).

Picnómetro:

Ahora aplicaremos el picnómetro a la determinada densidad de líquidos:

• .Se comprobará que el picnómetro está completamente seco y lo pesaremos, obteniendo así m0 (ver fórmula (3)).

• . Llenar el picnómetro, enrasando adecuadamente, tanto del líquido patrón (agua) como de los tres líquidos problemas, realizando las pesadas que nos proporcionarán los valores de m1 y m2 de la fórmula (3).

Como densidad del líquido patrón tomaremos el valor que se obtuvo para el agua utilizando la balanza de Mohr.

A continuación, se determinará las medidas necesarias para la densidad de dos sustancias sólidas.