Andrea Rojas Rioja TEMA: APRENDIENDO SOBRE LA FLOTABILIDAD APRENDIZAJE ESPERADO: Experimentar con la simulación y relacionar la fuerza de empuje de un objeto y el peso del líquido que desplaza. Estudiar cómo la fuerza de empuje está relacionada con la densidad relativa. HIPÓTESIS: ¿Tendrá alguna influencia la densidad de un objeto en el empuje que se pueda producir en este al ser sumergido en un líquido? FOCALIZACIÓN: La flotabilidad es la capacidad que ostenta un cuerpo de mantenerse dentro de un fluido, esta dependerá de las diferentes fuerzas que actúen en el mismo y el sentido que presenten las mismas. La flotabilidad podrá ser: Positiva: cuando el cuerpo tienda a ascender dentro del fluido. Negativa: si el cuerpo tiende a descender en el fluido en cuestión. Neutra: cuando el cuerpo se mantenga suspendido dentro del fluido. La flotabilidad se encuentra determinada por el Principio de Arquímedes; tal principio sostiene que un cuerpo total o parcialmente sumergido en un fluido en reposo, recibirá un empuje de abajo hacia arriba que será igual al peso del volumen del fluido que desaloja. PROCEDIMIENTO: 1). Ingresar al link de la simulación: https://phet.colorado.edu/sims/density-andbuoyancy/buoyancy_es_PE.html 2). Mueve los bloques y ponlos uno por uno dentro del líquido, primero con agua y después con aceite. 3). Selecciona mostrar fuerzas, masas y valores de fuerza. 4). Registra datos y complétalos en los cuadros. 5). Tabula y analiza.
CUADRO 1: AGUA MISMA MASA BLOQUE
MASA
VOLUMEN INICIAL (L) FINAL (L)
Madera Ladrillo
112.5 L 5 kg
100 L
102.5 L
VOLUMEN DEL CUERPO (L) (m3) x 10-3 12.5 L 2.5 L
0.0125 m3 0.0025 m
3
DENSIDAD (kg/m3)
PESO (N)
EMPUJE (N)
400
49 N
49 N
2000
49 N
24.50 N
DENSIDAD (kg/m3)
PESO (N)
EMPUJE (N)
400
19.60 N
19.60 N
2000
98 N
49 N
DENSIDAD (kg/m3)
PESO (N)
EMPUJE (N)
MISMO VOLUMEN BLOQUE
MASA
Madera
2 kg
Ladrillo
10 kg
VOLUMEN INICIAL (L) FINAL (L)
VOLUMEN DEL CUERPO (L) (m3) x 10-3
105 L 100 L
105 L
5L
0.005 m
3
MISMA DENSIDAD BLOQUE
MASA
Madera
2 kg 4 kg
VOLUMEN INICIAL (L) FINAL (L) 105 L 100 L
110 L
VOLUMEN DEL CUERPO (L) (m3) x 10-3 5L 10 L
0.005 m3 0.01 m
3
19.60 N
19.60 N
400
39.20 N
39.20 N
DENSIDAD (kg/m3)
PESO (N)
EMPUJE (N)
400
49 N
49 N
2000
49 N
22.49 N
DENSIDAD (kg/m3)
PESO (N)
EMPUJE (N)
400
19.60 N
19.60 N
2000
98 N
44.98 N
DENSIDAD (kg/m3)
PESO (N)
EMPUJE (N)
19.60 N
19.60 N
39.20 N
39.20 N
CUADRO 2: ACEITE MISMA MASA BLOQUE
MASA
VOLUMEN INICIAL (L) FINAL (L)
Madera Ladrillo
112.5 L 5 kg
100 L
102.5 L
VOLUMEN DEL CUERPO (L) (m3) x 10-3 12.5 L 2.5 L
0.0125 m3 0.0025 m
3
MISMO VOLUMEN BLOQUE
MASA
Madera
2 kg
Ladrillo
10 kg
VOLUMEN INICIAL (L) FINAL (L)
VOLUMEN DEL CUERPO (L) (m3) x 10-3
105 L 100 L
105 L
5L
0.005 m
3
MISMA DENSIDAD BLOQUE
MASA
Madera
2 kg 4 kg
VOLUMEN INICIAL (L) FINAL (L) 105 L 100 L
110 L
VOLUMEN DEL CUERPO (L) (m3) x 10-3 5L 10 L
0.005 m3 0.01 m
3
400
CONCLUSIONES: Si el peso es mayor que el empuje, o el objeto es más denso que el fluido en el que está sumergido, el cuerpo se desplaza hasta el fondo. El empuje es igual al peso del bloque siempre y cuando la densidad del bloque sumergido sea menor a la del líquido en el que está sumergido. APLICACIÓN: FLOTABILIDAD EN EL MAR MUERTO “DONDE NADIE SE AHOGA” Puedes flotar en el Mar Muerto con toda tranquilidad sin tener que esforzarte mucho, esto es debido a la alta densidad del agua salada donde el 25% del líquido son sales disueltas, 6 veces más que el agua de mar común. Es más fácil flotar en el agua del mar que en el agua de ríos y piscinas porque el agua de mar tiene sal y otras sustancias disueltas en ella que la hacen más densa que el agua potable. El Mar Muerto, ubicado en la frontera de Israel y Jordania, es el agua más salado y denso del mundo. Casi el 25 por ciento del líquido de este mar son sales disueltas, más de seis veces la cantidad que tiene el agua de mar común. Debido al clima cálido, el agua que llega al Mar Muerto se evapora rápidamente, dejando a su paso la sal. La concentración de sal en el agua es tan alta que los únicos seres vivos que pueden habitar en ella son las bacterias. Las personas flotan sin esfuerzo en el Mar Muerto porque sus cuerpos son mucho menos densos que el agua salada. En el agua pesas menos porque tu cuerpo experimenta el empuje y pierde “aparentemente” peso. Las personas accidentadas recuperan el movimiento en el agua porque allí los ejercicios son fáciles.