EL PRINCIPIO DE LA HIDROESTÁTICA
El experimento que a continuación os presentamos es bello por su simplicidad.
En primer lugar observa las siguientes imágenes de los instrumentos de medida que vamos a utilizar:
Dinamómetro, báscula y calibre.
Describe
sus características/cualidades. Presta especial atención a la
diferencia entre precisión y exactitud. ¿Podrías decir cuál es la
precisión de cada aparato?
En
el dinamómetro, la exactitud es de centésimas de Newton mientras que la
precisión no la podemos comprobar, ya que necesitaríamos realizar
diferentes mediciones con el dinamómetro.
El dinamómetro nos permite medir el peso de los objetos, en este caso en Newtons
En
la báscula, la exactitud es de décimas de gramos, mientras que la
precisión no la podemos comprobar, ya que necesitaríamos realizar
diferentes mediciones con la báscula. La báscula nos permite medir la
masa de los objetos, en este caso en gramos.
En el calibre, la exactitud es de 1/10 de milimetro, mientras
que la precisión no la podemos comprobar, ya que, como ya he
especificado en los ejemplos anteriores, necesitaríamos realizar
diferentes mediciones con el calibre. El calibre nos permite medir el
diámetro de los objetos en este caso en centímetros.
¿Cuáles son las unidades en las que se miden el peso, la masa y el volumen?
El
Peso en el SI se mide en Newtons, la masa se mide en Kilogramos y el
volumen en metros cúbicos. Aunque también hay otras unidades de medida
aparte de estas como la gramo, el decigramos,...(para la masa);
milímetros cúbicos, litros,...(para el volumen); m/s^2,...(para el
peso).
¿Cuál/cuáles son magnitudes fundamentales y cuál/cuáles son derivadas?
La masa es una magnitud fundamental, mientras que el peso y el volumen son magnitudes derivadas.
Expresa la ecuación de dimensiones en el/los caso/s que proceda.
Peso= M·L·T-2
Volumen= L3
Masa = F·T2 /L
A
continuación calculad la masa de las esferas aplicando la ecuación para
el peso P = mg (tomando g=9,8 m/s^2. Prestad atención a las cifras
significativas que utilizais, utilizad la notación científica y
redondead adecuadamente. En la entrada deberán aparecer todos los
cálculos que realicéis y sus desarrollos (no sólo los resultados)
Comparad el dato obtenido con el que marca la balanza, ¿hay discrepancia
en los resultados? ¿A que se pueden deber las diferencias?
Vamos
a decir que el peso de la bola plateada es de 0.68 N. Con este dato y
sabiendo que la gravedad de la tierra es de 9.8 m/s^2 ya podemos
calcular la masa de la bola.
0.68N = m * 9.8
0.68/9.8=m
m= 0.06939 kg= 69.39 kg
Y la masa de la bola en la báscula era de 68.5g, por lo que es evidente que la masa calculada es mayor.
Ahora haremos lo mismo pero con la bola negra, cuyo peso es de 0.22 N.
0.22N = m * 9.8
0.22/9.8 = m
m= 0.02245 kg=22.45 g
Y la masa de la bola pesada en la báscula 22.5g,y como es evidente de nuevo, la masa de la bola no es la misma.
En ninguno de los dos casos coincide debido principalmente a dos razones:
-
La primera es que no coincide porque el valor que le hemos dado a la
gravedad de la Tierra no es exacto, sino que lo hemos redondeado.
-
La segunda razón es que el dinamómetro no es muy preciso del todo, sino
que el muelle ya está dado un poco de sí y por eso nos da otro valor
que no es el real.
-
Y por último no es exacto debido a que en el resultado hemos redondeado
las cifras en vez de darlas todas, aunque este último es el menos
relevante.
Con
un calibre hemos medido el diámetro de ambas esferas y como se puede
observar en las imágenes el resultado es idéntico pero, ¿cuál es el
valor en cm?
El valor en cm del diámetro de ambas esferas es de 2,53 cm aproximadamente
Calcula el volumen de ambas esferas y, después, con el dato experimental obtenido, calcula la densidad de las esferas.
La fórmula para calcular el volumen de una esfera es 4/3**r3
Radio de las esferas 1.265 cm
V esfera= 4/3**1.2653
V esfera= 8.48 g/cm^3
Densidad de la esfera plateada:
d= 68.5/8.48= 8.078
Esta
densidad se acerca mucho a la del hierro que es de 7.8, por lo que
podría estar hecho de una aleación de hierro y otro metal.
Densidad de la esfera negra:
d= 22.5/8.48= 2,65 g/cm^3
Muy
probablemente esta segunda esfera está hecha de sílice o
aluminosilicatos debido a que su densidad coincide con la de estas
practicamente, ya que oscila entre 2.6 y 2.7