Experiencia en clase August 10, 2008 Tal vez hayamos visto cómo algunos cuerpos al ser introducidos en el agua flotan quedando una parte de éllos por encima del nivel del líquido, otros flotan quedando totalmente sumergidos, mientras que otros simplemente se van al fondo del fluido. Éste comportamiento puede ser explicado mediante un montaje sencillo, analizando mediante la física las causas que hacen que un cuerpo se comporte de una cierta forma u otra. Para nuestro montaje, los implementos de laboratorio que ultilizamos se muestran en la figura.
Primero, en un beaker lleno de agua se introduce un cuerpo metálico poco a poco, mientras ibamos tomando la lectura en la balanza. Observamos que mientras mas se sumergía el cuerpo, la medida en la balanza aumentaba, hasta llegar a un valor constante; justamente cuando el cuerpo estaba totalmente sumergido. Luego colgamos el mismo cuerpo en un dinamómetro. La medida que éste marcaba era el peso del cuerpo. Pero al sumergirlo en el beaker con agua, poniendo la balanza debajo, el dinámometro ya no marcaba lo mismo, ahora la medida era inferior, y ésta es la resultante del empuje que ejercía el agua y el peso del cuerpo. Mientras la balanza marcaba el peso del agua mas el del beaker y además, como todo el líquido que desplazaba el bloque se quedaba adentro, sin derramarse, se le sumaba a éstos valores el peso del agua que era 1
movida. Éste último hecho se pudo constatar más claramente cuando llenamos teniendo el beaker completamente lleno de agua sobre la balanza, introdujimos el bloque siendo sostenido por el dinamómetro con mucho cuidado y recogimos el agua que se derramaba en otro recipiente, tomamos las medidas del dinamómetro y de la balanza, y a continuación pesamos sólo el recipiente del agua que había sido desalojada. Así nos dimos cuenta que el peso del bloque era él del volumen de agua que había salido mas la lectura del dinamómetro que habíamos tomado. El hecho de que la medida de la balanza aumenta conforme se introduce el cuerpo debido a que, mientras el agua ejerce una fuerza de empuje dirigida hacia arriba sobre el cuerpo, éste a su vez ejerce una fuerza sobre el agua en dirección contraria que se transmite hasta llegar a la balanza. De esta forma se evidencia el principio de Arquímedes que enuncia que la magnitud del empuje hidrostático siempre es igual al peso del líquido desalojado por el objeto: − → Fb = ρf luido ·Vdes ·g
References [1] Física para ciencias e ingenierías, 6a Ed. Volumen 1. Raymond A. Serway. John W. Jewett Jr. [2] Física. 2a Ed. Jerry D. Wilson. Pear
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