DE ARQUÍMEDES A EINSTEIN:
Principio de la hidrostática
2.Balanza: es un instrumento utilizado para medir masas. Su grado de exactitud depende de la precisión del instrumento. Existen actualmente dos tipos de balanza: balanzas tradicionales (como la que tenemos en el dibujo) y balanzas modernas que son las más usadas actualmente y nos indican la masa con cifras. Existen a su vez dos tipos de medidas dentro de la balanza moderna, podemos medir las masas con kilogramos (kg) o bien con gramos (g).
Su precisión es relativa, dependiendo de lo que queramos medir. Si queremos medir una pieza de un tamaño grande o mediano podríamos decir que se trata de un aparato preciso, sin embargo, al querer medir una pieza pequeña, nos damos cuenta que la precisión de éste instrumento no es elevada.
3.Calibre: es un instrumento que se utiliza para medir dimensiones de objetos pequeños y dar medidas exactas. Posee divisiones equivalentes a 1/16 pulgadas, además está eqipado con dos escalas diferentes, la superior en pulgadas y la inferior milimétrica. Fue inventado por el norteamericano Joseph R.Brown en el año 1851 y fue el primer instrumento práctico que se utilizaba para realizar mediciones de precisión y se vendía a un precio asequible.
De éste modo, deducimos que un aparato es muy preciso cuando es capaz de alcanzar un alto número de decimales, dándonos así más información acerca de lo que estamos midiendo. Por el contrario, la exactitud conlleva precisión y veracidad, que acierta a su vez con la medida
2. La masa se mide en kilogramos (kg), el peso se mide en newtons y el volumen lo medimos en metros cúbicos o en litros. De éstas tres magnitudes, la única fundamental es la masa, las otras dos (el peso y el volumen) son magnitudes derivadas.
De éste modo, la ecuación de dimensiones para la masa sería:
F= m·kg·s-2
3. A continuación calcularemos la masa de cada una de las bolas de metal utilizando para ello la fórmula Peso= masa x gravedad. Después de haber calculado la masa, compararemos nuestros resultados con el de las imágenes.
BOLA GRIS
P=m x g P= 0.0685 x 9.8= 0.67N 0.67= masa x 9.8
g= 9.8 m/s^2 masa= 0.67/9.8= 0.0683kg
m= 68.5 g 68.5 g x 1kg/1000g= 0. 0685kg 0.0683kg x 1000g/1kg= 68.3g
1000g = 1kg
El resultado que hemos obtenido de la masa de la bola gris ha sido de 68.3 gramos, un resultado muy aproximado al que se da en la balanza.
BOLA NEGRA
P=m x g P= 0.023 x 9.8= 0.225N 0.225= masa x 9.8
g=9.8 m/s^2 masa= 0.225/ 9.8= 0.023kg
m= 22.5g 22.5g x 1kg/1000g= 0.023 0.023kg x 1000g/1kg= 23g
La inexactitud de los resultados en los dos casos es distinta a los resultados de la balanza se deben especialmente a que nosotros hemos empleado un mayor número decimales.
Cuantos más decimales se cojan, mayor exactitud habrá en el resultado.
4. Una vez obtenido los resultados de las masas, procederemos al cálculo del volumen y la densidad de las bolas.
Como las dos bolas tienen el mismo diámetro, el volumen será el mismo:
Volumen= 4/3 x 3.14 x radio^3
Radio= 1.26 cm
V= 4/3 x 3.14 x 1.26^3= 8.48cm^3
Sin embargo, las dos bolas carecen de la misma masa, como hemos comprobado en el punto anterior. Dado que las masas son distintas, la densidad de cada una de ellas también lo será. A continuación se muestran los cálculos, los cuales verifican que la densidad es diferente.
BOLA GRIS BOLA NEGRA
Densidad= masa/ volumen Densidad= masa/ volumen
D= 68.3/ 8.48= 8.05 g/cm^3 D= 23/ 8.48= 2.7 g/ cm^3
5.Los valores teóricos de las bolas los podemos calcular aplicando la fórmula del Principio de Arquímedes, que dice así : EMPUJE = V x D x G
Datos:
- V (Volumen del cuerpo)
- D (Densidad del fluido)
- G (Gravedad- en la tierra 9,81)
- N (Newtons)
- E (Empuje)
Valores teóricos
-Bola plateada:E=8,37cm3 x 1g/cm3 x 9,81 m/seg2 ----- E=82,10g x m/seg2 (Esta operación debemos pasarla a kilogramos ya que está en gramos, por lo que debemos dividir 82,10/1000= 0,0082 N)
-0,0082 N
-Bola negra:
E=8,18cm3 x 1g/cm3 x 9,81 m/seg2 -----E=80,24g x m/seg2 (En este caso debemos hacer lo mismo que con la bola plateada. Debemos pasar de gramos a kilogramos y lo haremos dividiendo 80,24/1000= 0,08 N)
-0,08 N
Valores experimentales
Los valores experimentales los obtenemos a partir de los datos sobre la masa de cada bola. Restamos la masa inicial, cuando todavía no hemos sumergido bola en el agua, a la masa final, cuando la bola ya está sumergida en el líquido.
Bola plateada:
E=0,67N- 0,59N= 0,08N
Bola negra:
E=0,22N- 0,14N= 0,08N
Como podemos observar, no hay diferencias visibles entre los resultados obtenidos y los valores experimentales, por lo que se puede afirmar que las hipótesis aportadas por el Principio de Arquímedes son correctas.
Paula Escusol
Julián Valentín
Eduardo Yunquera
