informe de la laboratorio de fisica

1. LABORATORIO DE FÍSICA II – 10ª Edición DAFI – FCF – UNMSM
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DDEENNSSIIDDAADD DDEE SSÓÓLLIIDDOOSS YY LLÍÍQQUUIIDDOOSS
EXPERIENCIA N° 04
Arquímedes
(Siracusa, actual Italia, h. 287 a.C.-id., 212 a.C.)
Matemático e ingeniero griego, considerado una de las grandes mentes de sus tiempos, tiene
entre sus aportes los fundamentos de hidrostática y estática y estimó que el valor de Pi se
encontraba entre 3+1/7 y 3+10/71. Inventor de máquinas como la palanca y el tornillo de
Arquímedes. El descubrimiento relacionado con el cálculo de la densidad de un objeto con forma
irregular (la corona del Rey Hieron II) llevó a la formulación del principio de Arquímedes,
objetivo de esta experiencia.
I. OBJETIVO
• Determinar la densidad de solidos regulares por dos métodos diferentes.
• Identificar materiales a partir de la densidad y comparar los resultados.
• Determinar la densidad de los líquidos por el método de Arquímedes y comparar el
resultado con otros métodos.
II. EQUIPOS / MATERIALES
Un calibrador pie de rey (Vernier)
Una balanza de tres barras
Una cuerda delgada
Una probeta graduada
Cilindros metálicos
Un picnómetro
Agua potable
Alcohol metílico
Ron de quemar
III. FUNDAMENTO TEÓRICO
Cuando un cuerpo de forma arbitraria de masa m, y volumen
CV se sumerge totalmente en un líquido de densidad Lρ
contenido en un recipiente, desplazará un volumen LV , este
volumen desplazado será igual al volumen del cuerpo
sumergido. CL VV = .
El cuerpo de peso W al sumergirse experimentará una
disminución aparente de su peso (W’) debida al empuje (E).
De la Figura 01 se cumple, EWW −='
'W
r
E
r
W
r
Figura 01

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Luego, 'WWE −= (1)
En virtud del principio de Arquímedes “la magnitud del empuje sobre el cuerpo es igual
al peso del líquido desalojado por el mismo”.
gVgmE LLL ρ== (2)
Lm es la masa de líquido desalojado, g es la aceleración de la gravedad,
Lρ es la densidad del líquido, LV es el volumen del líquido desalojado.
Igualando (1) y (2), se obtiene :
'WWgVLL −=ρ (3)
Pero: CCL mVV ρ/== (4)
Donde: CV es el volumen del cuerpo, m es la masa del cuerpo
Cρ es la densidad del cuerpo
Reemplazando (4) en (3) y despejando Cρ , se obtiene,
LC
WW
W
ρρ
'−
= (5)
Con esta ecuación (5) se puede calcular la densidad del cuerpo (si se tiene la densidad
del líquido) o la densidad del líquido (si se tiene la densidad del cuerpo).
IV. PROCEDIMIENTO
MONTAJE 1 - MÉTODO DIRECTO
1. Usando la balanza de tres barras determine la masa de los cilindros. Repita esta
operación cinco veces. Anote los datos en la Tabla 01 y sus errores
correspondientes.
2. Usando el calibrador pie de rey, mida las dimensiones de los cilindros (altura y
diámetro) y evalúe sus volúmenes. Realice esta operación cinco veces y anote los
datos en la Tabla 01, con sus errores correspondientes.
Nota: Su profesor distribuirá dos cilindros para cada grupo

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TABLA 01
3. Determine la densidad del cilindro a partir de los datos de la Tablas 01 y complete
la Tabla 2.
TABLA 02
mm ∆± (kg) VV ∆± (m3
) ρρ ∆± (kg/m3
)
CILINDRO 1
CILINDRO 2
4. Ahora, con ayuda de su profesor determine las densidades de los líquidos usando
el picnómetro. Para ello llene el picnómetro con el líquido del cual se desea medir
su densidad, coloque la tapa y asegúrese que el capilar de la tapa esté con el
líquido al ras, de esa manera el volumen indicado en el picnómetro será el
volumen del líquido.
5. Mida la masa del picnómetro con y sin el líquido, la diferencia de esas masas será
la masa del líquido.
6. Ahora con esos datos puede calcular la densidad de los líquidos y anótelos en la
Tabla 03.
TABLA 03
Densidad del Agua (g/ml)
Densidad del Alcohol (g/ml)
Densidad del Ron (g/ml)
Cilindro 1 Cilindro 2
N° m(kg) h(m) d(m) m(kg) h(m) d(m)
1
2
3
4
5
xx ∆±

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MONTAJE 2 - MÉTODO DE ARQUÍMEDES
CÁLCULO DE LA DENSIDAD DE SOLIDOS
1. Monte el equipo tal como muestra el diseño
experimental de la Figura 02. Asegúrese que la
balanza de tres barras se encuentre estable y
calibrada.
2. Coloque 60 ml de agua en la probeta graduada.
3. Para cada uno de los cilindros, sujetar con una
cuerda el extremo superior del cilindro. El extremo
libre de la cuerda átelo al eje inferior de la balanza,
como muestra la Figura 2.
4. Sumerja completamente el cilindro en el agua
contenida en la probeta, cuide que este no toque ni el fondo, ni las paredes de la
probeta. Registre los pesos aparentes W’i en la Tabla 04.
TABLA 04
VH2O=
W´(N)
1 2 3 4 5 ´´ WW ∆±
CILINDRO 1
CILINDRO 2
5. A partir de los datos de la Tabla 01 determine el peso real W de cada cilindro y
anótelos en la Tabla 05, además, registre los pesos aparentes obtenidos en la
Tabla 04 y utilizando la ecuación de Arquímedes (ecuación 05) calcule la densidad
para cada cilindro. Considere el valor de la densidad del agua, el obtenido con el
picnómetro.
TABLA 05
WW ∆+ (N) `' WW ∆± (N) ρρ ∆± (kg/m3)
CILINDRO 1
CILINDRO 2
CÁLCULO DE LA DENSIDAD DE LÍQUIDOS
1. Coloque 60 ml de los líquidos que desea medir su densidad en la probeta
graduada. En este proceso, se consideran los líquidos Alcohol y Ron
2. Seleccione un cilindro, sumérjalo en el líquido y registre los pesos aparentes W’
en la Tabla 06. Tome como dato de la densidad del cilindro el valor obtenido en
la tabla 5.
Figura 02

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NOTA: En estos pasos cada mesa trabajará con un cilindro de material diferente.
TABLA 06
W´(N)
1 2 3 4 5 ´´ WW ∆±
LIQUIDO 1
LIQUIDO 2
V. EVALUACIÓN
1. Con la densidad del agua obtenida en la Tabla 03, calcular la densidad de los
cilindros utilizado por el método de Arquímedes (ec.5).
2. Busque en tablas de densidades estándar para los cilindros trabajados en clase,
compare los valores obtenidos por los otros grupos y calcule el error porcentual
para el método clásico hallado en la Tabla 2.
3. A partir del valor de la densidad del cilindro obtenido en la Tabla 5, y aplicando la
ecuación (5), halle el valor de la densidad de los líquidos. Complete la Tabla 07. Y
calcule el error porcentual respecto a su densidad teórica.
TABLA 07
WW ∆± (N) '' WW ∆± (N) ρρ ∆± (kg/m3)
LIQUIDO 1
LIQUIDO 2
4. Calcule el error porcentual para las densidades de los líquidos hallados por el
método de Arquímedes de la tabla 7. Tomar como densidad referencial las
medidas con el picnómetro (Tabla 03)
5. Enuncie y describa tres métodos para el cálculo de densidad de los líquidos.
3. Hacer el experimento en casa. Un cubo de hielo que flota en un vaso con agua.
Cuando el cubo se funde, ¿se elevará el nivel del agua? Explicar por qué.
4. Siempre es más fácil flotar en el mar que en una piscina común. Explique por qué
EXP. N° 04 – DENSIDAD DE SÓLIDOS Y
LÍQUIDOS
FECHA:
ALUMNO:
MATRÍCULA: V.B

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VI. CONCLUSIONES.
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VII. RECOMENDACIONES
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