Fuerzas de Restauración

Presentación del tema: "Fuerzas de Restauración"— Transcripción de la presentación:

1 Fuerzas de Restauración
Sara Fernández Jan Michael López José Mario López Carlos Marcé Juan José Monroig Fuerzas de Restauración Grupo #6

2 OBJETIVO Y TEORÍA PRIMERA PARTE

3 Objetivo Probar que la fuerza boyante actuando en un objeto que esta sujetado por un resorte es menor que la fuerza boyante que esta actuando sobre un objeto sujetado por un hilo. Determinar la diferencia entre las fuerzas de restauración elásticas antes de estar en el agua y dentro del agua.

4 Teoría Se estarán utilizando dos conceptos aprendidos durante el curso de Física, siendo estas Fuerza Boyante y Fuerza de Restauración en Resortes. Ambas fuerzas tienden a ser hacia el norte gracias a que equilibran las fuerzas que tienden hacia el sur para que el objeto este en posición de equilibrio donde su velocidad es cero.

5 Peso aparente = Peso del objeto fuera del agua – Fuerza boyante
Teoría La fuerza boyante se halla al calcular la masa del líquido desplazado del envase donde se ha introducido el objeto y al multiplicar éste por la aceleración gravitacional (entiéndase 9.81 m/s2). La fuerza boyante se puede determinar al utilizar la siguiente fórmula: Peso aparente = Peso del objeto fuera del agua – Fuerza boyante

6 Teoría Al utilizar un resorte para aguantar al objeto en el agua el peso del objeto dentro del agua depende de la fuerza de restauración del resorte que afecta el peso neto del objeto como sigue: Peso neto del objeto (fuera del agua) = Peso del objeto (fuera del agua) – Fuerza de restauración elástica i Wneto = (masa)(aceleración grav.) + (-k)(desplazamiento)

7 Teoría Ya que la fuerza de restauración elástica causa que el objeto regrese a equilibrio la suma de fuerzas debería de ser cero, así que ésta debe de ser igual y opuesta al peso aparente del objeto dentro del líquido así obteniendo que el peso aparente del objeto dentro del agua tiene que ser igual que la fuerza de restauración del resorte.

8 Teoría Obteniendo finalmente la siguiente ecuación:
Peso aparente del objeto en agua = Peso neto del objeto fuera del agua – Fuerza boyante Fuerza de restauración elástica f = [Peso del objeto (fuera del agua) – Fuerza de restauración elástica i] – Peso del líquido desplazado

9 Teoría Todo esto se debe a la interacción de diferentes fuerzas y sus direcciones correspondientes, explicadas en el siguiente diagrama:

10 Fuerza de restaruación elástica
Teoría Hilo Resortes Fuerza del objeto Fuerza del objeto Fuerza Boyante Fuerza Boyante Fuerza de restaruación elástica

11 HIPÓTESIS INVESTIGATIVA Y NULA
SEGUNDA PARTE

12 Hipótesis Investigativa
La fuerza boyante actuando en el objeto aguantado por un hilo será mayor que la fuerza boyante actuando en el objeto sumergido con un resorte. La fuerza elástica del resorte va a ser igual a la fuerza boyante del objeto sumergido con un hilo menos la fuerza boyante actuando en el objeto sumergido con el resorte.

13 Hipótesis Nula La fuerza boyante actuando en el objeto aguantado por un hilo será menor que la fuerza boyante actuando en el objeto sumergido con un resorte. La fuerza elástica del resorte no va a ser igual a la fuerza boyante del objeto sumergido con un hilo menos la fuerza boyante actuando en el objeto sumergido con el resorte.

14 MATERIALES, MÉTODOS Y VARIABLES
TERCERA PARTE

15 Materiales Resorte Vaso Plástico Varilla Gotero Hilo Explorer Regla
Laptop Bloque de Piedra Agua Medidor de Fuerza Balanza Envase grande Envase pequeño

16 Métodos Se conecta el Xplorer a la computadora y cogemos el medidor de fuerza y se conecta. Luego se consigue un bloque de piedra, un resorte, hilo y dos envases. Se engancha el medidor de fuerza de una varilla en forma de “T” y de este se amarra el bloque de piedra, con el hilo. Se determina la constante del resorte para identificar los datos teóricos del experimento la utilizar el resorte.

17 Métodos Este debe estar colgando a una altura en la cual el bloque este a unos pocos centímetros del piso. Luego se cogen dos vasos precipitados: uno de 2,000ml y otro de 1,000ml. Esos vasos precipitados se pesan en la balanza vacios y se apunta en una libreta de datos.

18 Métodos Se mide la fuerza del objeto fuera de agua para determinar el peso neto del objeto. Después el envase pequeño se llena de agua hasta el borde, se coloca dentro del envase grande y estos se ponen debajo de donde va a estar colgado el bloque de piedra para que este caiga adentro.

19 Métodos Esto se hace para cuando el bloque caiga dentro del envase con agua se desborde y caiga en el envase vacio. Luego de que esto ocurra se pesa el envase donde el agua desbordada calló y el peso que se obtenga se le resta al peso del envase vacio y conseguimos la cantidad de agua desplazada lo cual es igual a la fuerza boyante. Este mismo procedimiento se repite pero en vez de amarrar el bloque de piedra con el hilo, se aguanta del resorte.

20 Variables Las variables dependientes (experimentales) dependen de las que son independientes (controladas). Independientes - Controladas: Altura inicial del bloque, peso del bloque, fuerza elástica inicial y la constante del resorte. Dependientes – Experimentales: Fuerza boyante, fuerza elástica final, altura final, peso del líquido desplazado.

21 DATOS Y PORCIENTOS DE ERROR
CUARTA PARTE

22 Datos Datos teóricos Hilo Resorte

23 Datos Datos experimentales Hilo Resorte

24 Datos adicionales Diferencias entre fuerzas de resorte:
EXPERIMENTAL: 0.10 TEÓRICO: 0.096

25 |valor experimental – valor teórico| |valor teórico|
Porciento de Error El porciento de error se definirá bajo tres diferentes elementos: Fuerza boyante en el objeto sumergido con el hilo. Fuerza boyante en el objeto sumergido con el resorte. Fuerza elástica final del resorte. |valor experimental – valor teórico| |valor teórico|

26 Porciento de Error Hilo PORCIENTO DE ERROR Experimental: Teórico:
0.19 Teórico: 0.199 PORCIENTO DE ERROR 4.52%

27 Porciento de Error Resorte – Fuerza boyante PORCIENTO DE ERROR
Experimental 0.10 Teórico 0.081 PORCIENTO DE ERROR 22.4%

28 Porciento de Error Resorte – Fuerza elástica final PORCIENTO DE ERROR
Experimental 0.304 Teórico 0.30 PORCIENTO DE ERROR 1.32%

29 ANÁLISIS DE DATOS Y CONCLUSIÓN
QUINTA PARTE

30 Análisis de Datos Se nota que los datos tienden a probar la hipótesis investigativa, porque las fuerzas boyantes de los resortes son menores a las de la fuerza boyante al utilizar el hilo. Se nota que los porcientos de error se pueden deber a diferentes factores que no se pueden controlar, como resistencia de viento y en especial el movimiento del resorte al estirarse y volver a la posición de equilibrio, al igual que la frecuencia de éste.

31 Conclusión La hipótesis investigativa de este experimento fue comprobada cierta. La Fuerza Boyante actuando en el objeto aguantado por el hilo va a ser mayor que la fuerza boyante que actúa en el objeto aguantado por el resorte, debido a la fuerza de restauración del resorte. La fuerza de restauración, al ser la fuerza en dirección opuesta o hacia arriba, disminuye la fuerza neta del objeto.

32 Conclusión Por lo tanto, esto afecta la fuerza boyante porque esta está a proporción con la fuerza neta del objeto para mantener el objeto en equilibrio. Si la fuerza que ejercía el objeto es poca, ocupando poco espacio, la fuerza boyante o el agua que desplazaba también iba a ser poca y si la fuerza ejercida por el objeto era mucha ocupando más espacio al ser sumergido, mayor iba a ser la fuerza boyante o la cantidad de agua desplazada.