clase 5. principio arquimedes (2016-1).pdf

7/26/2019 Clase 5. Principio Arquimedes (2016-1).pdf

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Principio de Arqumedes

UIS-EIQ - Manejo de Fluidos y Slidos Semestre 2016-1 Profesor JLAV


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Fuerza de empuje

Si un cuerpo de masa m se introduce

un fluido quedar sujeto a dos

fuerzas verticales: el peso del cuerpo

y la fuerza de empuje.

FB

W

Pueden ocurrir tres situaciones:

1.- Que el peso del cuerpo sea de

mayor medida que la fuerza de empuje.

2.- Que el peso del cuerpo sea de igual

medida que la fuerza de empuje.

3.- Que el peso del cuerpo sea de

menor medida que la fuerza de empuje.

Conclusiones:

1.- Si W > FB, entonces el cuerpo se

hunde.

2.- Si W FB, entonces el cuerpo

flota total o parcialmente en el fluido.



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FB

Balance de fuerzas:

W = FB

FB = gfluido . Vdesalojado del fluido


Vdesplazado representa al volumen

del fluido que es desalojado por

el cuerpo

FB : Fuerza de empuje fuerza de

flotacin. Fuerza que tiende a levantar

el cuerpo

gfluido = peso especifico del fluido = fluido x g

W = peso = mcuerpo . g


Vdesplazado

= Vsumergido

FB = mfluido desalojado . g = ( . V)fluido desalojado . g

FB = gfluido . Vsumergido del cuerpo


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Experimento

Se llenaran tres vasos con agua.

Uno de ellos quedar tal cual.

En el segundo se aadir mucha sal

(unas 4 cucharadas) y se removerpara su disolucin.

En el tercero se adiciona la mitad de

sal que en anterior.

A continuacin se introduce un huevo

en cada vaso y se observa lo que

ocurre.



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fotabilidad



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Como lograr que un cuerpo permanezca suspendido a cierta

profundidad cuando no se cumple que W = FB y sin

modificar la propiedades del fluido o del cuerpo??

Se aplica una fuerza externa



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Cuerpo suspendido a cierta

profundidad



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profundidad

PROBLEMA MODELO 5.4 del libro de Mott.


Un cubo de latn con aristas que miden 6 pulg

pesa 67 Ib. Se desea mantenerlo en equilibrio

bajo el agua sujetndolo a una boya esfrica

de hule espuma. Si el hule espuma tiene un

peso especfico de 4,5 lb/pie3

. El pesoespecifico del agua es 62,4 lb/pie3.

cul es el radio mnimo requerido de la

boya?

R


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profundidad

Bloque de

instrumentos



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Peso aparente

Se llama peso aparente a la relacin:

Wa = mg - FB

Situaciones concretas:

Cuando estamos sumergidos en el agua nos sentimos ms livianos, y las cosas

que tomamos bajo el agua tambin las sentimos ms livianas.

Lo anterior ocurre porque el peso que sentimos, no es el peso gravitacional, es el

peso aparente.

FB

mg



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Flotacin de barcos

Por qu un barco flota a pesar que es de metal y el metal tiene mayor densidad que elagua?

Un cuerpo de menor densidad que el agua siempre flotar. En este caso se

verificar que la fuerza de empuje es mayor o igual que el peso gravitacional

del cuerpo

La densidad promedio del barco. Eso es lo que

interesa. Y esa es menor que la del agua.

Su densidad promedio se determina por:

V

m

Y el volumen del barco no incluye solo el metal.

Tambin incluye el aire en su interior.UIS-EIQ - Manejo de Fluidos y Slidos Semestre 2016-1 Profesor JLAV


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Y el submarino?

Un submarino se hunde o flota a discrecin: cmo lo hace?

Un submarino se hunde si su peso

gravitacional es mayor que el empuje que le

afecta.

Para lograr lo anterior se inundan, con agua,

compartimientos que antes estaban vacos.

Con ello su densidad promedio aumenta y, en

consecuencia, tambin aumenta su peso

gravitacional.

Por lo tanto ocurrir que

W > FB

Y el submarino se hundir.

Para elevarse o flotar, su peso

gravitacional debe ser menor que el

empuje.

Esto se logra sacando el agua con que se

haba inundado algunos compartimientos.

As su densidad promedio disminuye y

tambin su peso gravitacional.

Y cuando ocurra que

FB > W

El submarino se elevar.



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Ejercicio

3

9

8gRf

3

94 gRs

3

3

2gRs

3

9

4gRf

3

3

4gRf

Una semiesfera de radio R fabricada de un material de densidads

tiene sumergido las dos terceras partes de su

volumen en un fluido de densidadf. Cul es la fuerza de empuje ejercida sobre ste cuerpo?.

a)

b)

c)

d)

e)


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Tarea # 23) Considere un iceberg de forma irregular que flota en el mar. Las gravedades

especficas del hielo y del agua de mar son 0.92 y 1.025, respectivamente. Si una

parte de 30 m de alto del iceberg se extiende por encima de la superficie del agua,determine la altura del iceberg por abajo de la superficie

Vista superior del icebergVista lateral del iceberg

4) Se dice que Arqumedes descubri la ley de flotacin cuando el rey Hiero de

Siracusa le pidi que determinara si su corona nueva era de oro puro (gravedad

especifica = 19,3). Arqumedes midi el peso de la corona en aire y fue de 11,8 N.

Luego midi el peso en agua y fue de 10,9 N. Era de oro puro la corona?

Entregar a mano (no impresa). Fecha de entrega: viernes 20 de mayo. Individual

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