Principio fundamental de la hidroestática

1)

El dinamómetro es un instrumento utilizado para medir fuerzas tales como el peso.
Consta de un muelle contenido en un cilindro que tiene una escala en unidades de fuerza (Newtons).
Las divisiones del dinamómetro que estamos utilizando para realizar este experimento van de 0,02N en 0,02N. Por lo que podemos deducir que éste es bastante sensible aunque siempre podamos encontrar otros que lo sean más.
Nosotras no podemos saber si el dinamometro que hemos utilizado es preciso o no ya que la precisión se define como la dispersión de los valores que se obtienen en numerosas mediciones repetidas, y nosotras solo tenemos la imagen de una de esas mediciones.
Por otro lado no podemos determinar si este es un aparato exacto o no, ya que la exactitud se determina cuando el aparato es preciso y ademas acierta, es decir que si no aplicamos ninguna fuerza al dinamómetro este debería estar en cero.
Existen muchos factores como el tiempo que lleva siendo utilizado o los experimentos a los que ha sido sometido que podrían haberle echo experimentar una deformación permanente que le conllevaría a un determinado error.

La balanza es un instrumento de medición que mide la masa de los cuerpos.
Esta masa puede ser expresada en diferentes unidades pero generalmente utilizaremos el gramo o el kilogramo.
Las balanzas mas sensibles nos proporcionarían los datos en centigramos o incluso menos pero la utilizada por nosotros en el experimento nos proporciona los datos en gramos.
Como hemos mencionado anteriormente no podemos detreminar si este aparato es preciso y exacto.


Por último el calibre es un instrumento utilizado para medir dimensiones de objetos que suelen ser de un tamaño reducido (nosotros lo hemos utilizado para medir el diámetro de las bolas)
La unidad que utiliza son los centímetros.
Este experimento está especialmente diseñado para medir los objetos con una mayor sensibilidad que lo haría una regla, por ejemplo.
También podemos determinar que se trata de un instrumento de gran precisión ya que si realizamos repetidas mediciones con él la dispersión de los valores que obtengamos no será muy grande.

El procedimiento inicial que debemos seguir para que el dinamómetro y la balanza nos den una medida exacta es asegurarnos de que al no aplicar ninguna fuerza ni ningún peso respectivamente el instrumento marque cero, eso no lo tenemos que tener en cuenta con el calibre ya que no parte de una medida inicial como los otros dos.

2)

En el sistema internacional la unidad de peso, que es la fuerza con la que la gravedad atrae a un cuerpo, se mide en Newtons (1 N = 1 kg . 1 m/s²)
La masa, que es la cantidad de materia que posee un cuerpo se mide en kg según el sistema internacional de unidades.
Por último el volumen, que es el espacio que ocupa un cuerpo, se mide en m³ ,litros y sus derivados.
Hay una serie de magnitudes que son fundamentales como son el metro (unidad de longitud), el kelvin (unidad de temperatura), kg (unidad de masa) y muchas otras.
A partir de estas magnitudes básicas o fundamentales derivan otras magnitudes como pueden ser el área, el volumen, la densidad.
De estas tres magnitudes que estamos tratando (peso, masa y volumen) la masa es fundamental mientras que el volumen y el peso son derivados.
V=m³
P= 1 kg . 1 m/s²

3)

Bola plateada
peso=masa · gravedad
0,69 N= masa · 9,81 m/seg^2
masa = 0,0703 kg

masa que nos dan-0,0685 kg
masa que calculamos nosotras-0,0703 kg

Bola negra:
peso=masa · gravedad
0,2 N= masa · 9,81 m/seg^2
masa= 0,0203 kg

masa que nos dan-0,0225 kg
masa que calculamos nosotras-0,0203 kg

Conclusión

La discrepancia entre lo que los datos que nos dan y los que hemos obtenido se debe a varios motivos. El primero, que los aparatos que estamos utilizando tienen una precisión menos inexacta que otros y además tienen unos límites. Por otro lado al obtener excesivas cifras decimales tendemos a aproximar y elegir unas cifras significativas. Cuantas más cifras, más exactitud. Pero obviamente nosotras no utilizamos cientos de cifras ya que nos encontramos en un laboratorio en clase, tampoco es necesario.

4)

Bola plateada
Diámetro medido con el calibre 2,52 cm
radio 1,26 cm

primero calcularemos el volumen y a continuación su densidad e intentaremos averiguar aproximadamente de que elemento químico se compone esta bola:

V= 8,37 cm3

La masa que nos daban era de 68,5 gramos, por lo tanto:

El material que más se aproxima a esta densidad es el Gadolinio, elemento químico metálico con símbolo Gd y perteneciente al grupo de las tierras raras.

Bola negra
Diámetro medido con el calibre 2,50 cm

radio 1,25 cm

Realizaremos los mismos pasos que en el caso anterior:

V = 8,18 cm3
Sabiendo que la masa que nos aportan es de 22,2 gramos su densidad será:
El más aproximado con 2,7 es el aluminio, elemento químico metálico con símbolo Al.

5)
Los valores teóricos de las bolas se calculan aplicando la gran fórmula que aportó Arquímedes : EMPUJE = V (volumen del cuerpo ) * D (densidad del fluido) * G (gravedad)

bola plateada:

E = 82,10 gr * m / seg^2

pero los gramos hay que pasarlos a kilogramos, por lo tanto 82,1 hay que dividirlo entre 1000 = 0,082 N

bola negra:

E = 80,24 gr*m/ seg^2

ocurre lo mismo, necesitamos pasar los gramos a kilogramos ya que el empuje se indica en newtons: 80,24 / 1000 = 0,08 N

En cambio. los valores experimentales se obtienen a partir de los datos que nos dan sobre la masa de cada bola. Hay que restar la masa inicial, cuando todavía no hemos sumergido bola en el recipiente con agua a la masa final (después de haberla introducido). Entonces es cuando se puede afirmar si hay o no discrepancia entre los empujes obtenidos a partir de los valores teóricos y los experimentales.

bola plateada: masa inicial = 0,67 N masa final = 0,59N

E = 0,67 - 0,59 = 0,08 N

bola negra: masa inicial = 0,22 N masa final = 0,14N

E= 0,22-0,14= 0,08 N

No existe apenas discrepancia en los resultados obtenidos y los valores experimentales por lo que podemos verificar que las hipotesis planteadas por Arquimedes son correctas.