Consideremos la siguiente situación:

Presentación del tema: "Consideremos la siguiente situación:"— Transcripción de la presentación:

1 Consideremos la siguiente situación:
Un cuerpo se halla en reposo suspendido de un dinamómetro. (Si no sabe lo que es un dinamómetro haga click aquí) Hagamos un diagrama de cuerpo libre para este cuerpo: y con el dinamómetro del que se halla suspendido. (FD: fuerza que le ejerce el dinamómetro) interactúa gravitacionalmente con la Tierra ¿Cómo deben ser estas fuerzas? ¿Por qué? Como el cuerpo permanece en reposo (considerando que nos hallamos en un sistema inercial) la aceleración es nula y consecuentemente la sumatoria de fuerzas debe ser nula también (por la Segunda Ley de Newton). Esto implica: Es decir que en esta situación la lectura del dinamómetro indica el módulo del peso del cuerpo suspendido.

2 Consideremos ahora una situación levemente diferente.
Tenemos el mismo cuerpo que en el caso anterior, también en reposo, pero además de hallarse suspendido del dinamómetro se encuentra totalmente sumergido en un fluido. Haciendo el experimento puede observarse que la lectura del dinamómetro indica un valor menor que en el caso anterior. A este valor lo llamaremos “peso aparente” (Pa). ¿A qué se debe esto? ¿Es lógico pensar que la atracción gravitatoria con la Tierra es ahora menos intensa debido a que el cuerpo se halla sumergido? Claramente no.

3 Hagamos un diagrama de cuerpo libre:
Que no cambió. Donde el módulo de FD es menor que antes. Fuerza que ejerce el dinamómetro… Pero la sumatoria de fuerzas debe ser cero ya que la aceleración del cuerpo es nula. ¿Y entonces? Peso… Debe haber otra fuerza actuando sobre el cuerpo y esta fuerza puede deberse únicamente a la interacción con el fluido con el que está en contacto. ¿Qué dirección y sentido debe tener esta fuerza? ¿Por qué? A esta fuerza la llamaremos empuje y ya tenemos una forma de determinar su módulo! ¿Se dan cuenta cómo?

4 Midiendo el peso de un cuerpo, es decir la lectura del dinamómetro cuando el cuerpo se halla rodeado de aire, y su peso aparente, es decir la lectura del dinamómetro cuando el cuerpo se halla sumergido en el líquido y efectuando la diferencia entre ambas se obtiene el módulo del empuje. Teniendo ya un procedimiento que nos permite determinar el empuje, lo que haremos en el T.P. será estudiar de qué variables depende el mismo. ¿Qué variables les parece natural tener en cuenta? Volumen del cuerpo sumergido, Peso del cuerpo sumergido, Peso específico del cuerpo sumergido, Peso específico del fluido en que se sumerge el cuerpo, etc. Recordatorio: el peso específico indica cuál es el módulo del peso de una unidad de volumen. Esta magnitud es propia de cada sustancia. Para analizar la dependencia con estas variables se determinará el empuje que actúa sobre cuerpos de un mismo material y distinto volumen, de igual volumen y distinto material y el que actúa si se modifica el líquido en el que se los sumerge.

5 Además de esto se estudiará qué características presenta el líquido desplazado por el cuerpo cuando este último es sumergido. En particular, determinaremos su peso y su volumen. Pesando el recipiente con el líquido desalojado dentro empleando un dinamómetro y restándole a esta medición el peso del recipiente vacío se tiene el peso del líquido desalojado. Para llevar a cabo esto se utilizará un vaso de derrame que habrá de llenarse con el fluido hasta que éste rebalse y se derrame a través del pico para garantizarnos que haya quedado enrasado. Debajo del pico se colocará un recipiente colector que pesaremos previamente utilizando el dinamómetro. Una vez hecho esto, se volcará el líquido en una probeta para medir su volumen. De esta forma, si uno introduce un cuerpo en el vaso de derrame, saldrá a través del pico todo el líquido que sea desplazado por ese cuerpo y será recolectado en el recipiente. ¿Cómo será el volumen de líquido desalojado en comparación con el volumen del cuerpo? Para pensar: ¿guardará alguna relación el empuje con el peso del líquido desalojado?

6 Un dinamómetro es un instrumento que permite medir fuerzas.
Está construido en base a un resorte que ha sido calibrado y al cual se le ha adosado una escala. La lectura que uno efectúa sobre la escala de este instrumento indica cuál es el módulo de la fuerza que está ejerciendo el dinamómetro. Por ejemplo, si suspendo un cuerpo de este dinamómetro y la lectura indica: (g aquí es gramos fuerza y no aceleración de la gravedad) Esto quiere decir que: donde FD es la fuerza que ejerce el resorte que se halla dentro del dinamómetro. Para volver a la presentación haga click aquí.