ACTIVIDAD 1: ARQUÍMEDES. EL PRINCIPIO FUNDAMENTAL DE LA HIDROSTÁTICA.

Para hacer esta entrada, nos hemos ayudado del primer capítulo del libro que estamos leyendo (De Arquímedes a Einstein), que es el que trata sobre Arquímedes.
Para poder realizar unos experimentos, debemos saber lo que son el dinamómetro, la báscula y el calibre.
El dinamómetro es un instrumento utilizado para medir fuerzas o para pesar objetos. Fue inventado por Isaac Newton.
Posee un muelle, que se encuentra en un cilindro que a su vez puede estar introducido en otro cilindro. Además tiene dos ganchos, uno en cada extremo. En el cilindro externo hay unas marcas con una escala, en unidades de fuerza.Cuando cuelgas pesos o ejercer fuerza en el gancho, el cursor que hay en el interior se mueve, indicando el valor de la fuerza.
Hay otros instrumentos de medida de fuerzas, especialmente de pesos, que reciben nombres diversos, pero que en realidad son dinamómetros, porque su funcionamiento se basa en el alargamiento o compresión de muelles. La balanza de cocina es un ejemplo.
El dinamómetro tiene una alta precisión, ya que, nos permite calcular hasta 0,1 N, y es muy exacto también.
Foto

Calibre:
El calibre es un instrumento de medida de longitud. Tiene una precisión bastante alta, ya que nos puede llegar a dar información sobre hasta las décimas de milímetro, y por lo tanto, mucho mayor que la de una regla o un metro normal. La exactitud es alta, siempre y cuando no nos equivoquemos al tomar la medida. Se utiliza, sobre todo, para medir los radios, y diámetros de las cosas. Aquí tenéis una página de wikipedia que te enseña de una manera bastante buena y fácil de entender como utilizar el aparato http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Using_the_caliper_new.gif?uselang=es
Y aqui teneis una foto del aparato:

Báscula: 
La báscula es un aparato que sirve para pesar, o bien el peso, en las básculas con muelle elástico, o bien la masa, en básculas con contrapeso. Lo característico de las básculas es que tienen una plataforma a ras del suelo donde se sitúa el objeto o persona que se va a pesar. Es muy útil para pesar cuerpos mas grandes y pesados, ya que colocar el cuerpo encima de una plataforma es más sencillo que por ejemplo en una romana, que hay que colgarlo. Hay dos tipos: básculas mecánicas y electrónicas. Las electrónicas utilizan un sensor llamado celda de carga que tiene un precisión máxima de 1 en 10.000.
Un ejemplo de báscula:

Y luego determinada información sobre las magnitudes que miden, peso, masa y volumen.
El peso, en el sistema internacional, se mide en Newtons (N), aunque también se mide en ocasiones con el kilopondio (kp), que equivale a 9,80665N. La masa se mide, en el SI, con kilogramos, y el volumen con metros cúbicos, aunque tambien se utilizan los litros.
La unica magnitud fundamental de estas tres es la masa. El peso es una fuerza, y, por lo tanto, su ecuacion dimensional es M·L·T-2. La del volumen es L3.El peso, en el sistema internacional, se mide en Newtons (N), aunque también se mide en ocasiones con el kilopondio (kp), que equivale a 9,80665N. La masa se mide, en el SI, con kilogramos, y el volumen con metros cúbicos, aunque tambien se utilizan los litros.
La unica magnitud fundamental de estas tres es la masa. El peso es una fuerza, y, por lo tanto, su ecuacion dimensional es M·L·T-2. La del volumen es L3.

Empecemos con el experimento. Tenemos dos bolas, una negra y una plateada y vamos a compararlas en distintos aspectos.

Primero, vamos a comparar diferentes medidas experimentales con algunas teóricas.

Según la báscula, la masa de la bola plateada es de 68,5g y el de la negra 22,5g. Vamos a ver si utilizando la ecuación de P=m·g nos salen los mismo datos.

El peso, que sabemos gracias al dinamometro, de la bola plateada es de 0.68N. Por lo tanto:
P=m·g
0.67m/s2=m·9.8m/s2

m=0.0684kg=6.84·10-2kg
Y lo mismo con la bola negra:
P=m·g
0.22m/s2=m·9.8m/s2
m=0.0224kg=2.24·10 -2kg
Los resultados que salen en la ecuacion, al compararlos con los de la bascula, salen algo diferentes (6.84·10-2kg y 6.85·10-2kg; 2.24·10-2kg y 2.25·10-2kg, respectivamente) porque los datos tomados con el dinamómetro no son exactos y la báscula no son completamente exactos, ya que la medida nunca es exacta.

Algunas fotos del experimento:

Masa bola plateada

Masa bola negra

 

Peso bola plateada.

Peso bola negra.

Ahora, ya que sabemos el diámetro de las bolas gracias al calibre, calcularemos su volumen y luego la densidad.

radio= diametro/2= 2,51cm/2= 1,255cm
V=4/3 πr3= 4/3pi·1,2553=8,279cm3= 8,28cm3
Ahora la densidad de la bola plateada:
d=m/v
d=6,85·10-2 kg /8,28·10-6m3
d=8,27·10 -3 kg/cm3
Y la densidad de la bola negra:
d=m/v
d=2,25·10-2kg/ 8,28cm3
d=2,72·10 -3 kg/cm3

Diámetro bolas.

Ahora vamos con el empuje que haría el agua sobre nuestras bolas.
Bola plateada
Dinamometro sin agua = 0,67N
Dinamometro con agua= 0,59N
Empuje experimental:
E= Peso-Peso aparente= 0,67N- 0,59N= 0,8N
Empuje teorico:
E= Volumen de la esfera·Densidad del liquido · gravedad
E= 8,28cm3 ·1g/cm3 ·9,8m/s2= 8,28·10-6
Bola Negra
Dinamometro sin agua= 0,22N
Dinamometro con agua= 0,14N
Empuje experimental:
E=Peso-Peso Aparente= 0,22N-0,14N= 0,08N
Empuje teorico:
E= Volumen de la esfera·Densidad del liquido · gravedad
8,28cm3·1g/cm3·9,8m/s2= 8,28^·10-6
Aunque los resultados salen un poco diferente, porque, como ya hemos dicho, medir es equivocarse, se puede ver que ambos empujes son idénticos, de lo que se deduce que el ague ejerce la misma fuerza sea la que sea la masa del objeto. Claro esta que luego el empuje actuará de manera diferente en los objetos.