PBL del Principio de Arquímedes

FASES DEL MÉTODO CIENTÍFICO

Observación: recopilación exhaustiva de información. Esta información esta recogida con la información sobre la vida de Arquímedes y el principio de Arquímedes.

Formulación de hipótesis: explicación basada en la información recogida anteriormente. Esta expresada mas adelante.

Experimentación: puesta en practica de la hipótesis realizando observaciones y medidas. Esta recogido mas adelante con fotos y datos.

Conclusiones: la hipótesis ya validada tras la experimentación se convierte en ley científica. Esta expresado al final de 

Los materiales que hemos utilizado para este procedimiento han sido:

-Dinamómetro

-Pesas 20g

-Probeta

-Barra soporte


Principio de Arquímedes (OBSERVACIÓN)

El principio de Arquímedes es un principio físico que afirma que: «Un cuerpo total o parcialmente sumergido en un fluido en reposo, recibe un empuje de abajo hacia arriba igual al peso del volumen del fluido que desaloja». Esta fuerza recibe el nombre de empuje hidrostático o de Arquímedes, y se mide en newtons.

Empuje= Peso aire - Peso agua

Empuje= Volumen desalojado

Empuje =  Vd ^.  Dagua . Gramos

FORMULACIÓN DE UNA HIPÓTESIS

Este principio solo se puede dar en el agua debido a sus características.

Con la información recogida sobre el principio de Arquímedes podemos ver que el objeto que metemos en el agua desaloja un volumen de agua ya que, este objeto ocupa un volumen y el agua que desaloja empuja al objeto hacia arriba. El empuje se produce hacia arriba porque estando el agua en un recipiente el único lugar al que se puede desplazar, por la ocupación de un volumen del objeto, es hacia arriba.

Este empuje se puede calcular de dos maneras:
     
-Restando el peso del objeto que sumergimos en el aire con el peso del objeto estando sumergido.
-Pasando el volumen desalojado a m³ para así poder cumplirse esta ecuación: 
V_D = V_L . d . gv = E donde E es empuje, V_D es el volumen desalojado, V_L es el volumen de agua que se utiliza en el experimento, d es la densidad del agua y gv es la gravedad.

Esta ley se observa, por ejemplo, en la razón por la cuál los barcos no se hunden.

Los barcos no se hunden porque su peso específico es menor al peso específico del agua, por lo que se produce un empuje mayor que mantiene el barco a flote.

EXPERIMENTACIÓN

El experimento que hemos realizado ha sido llenar de agua hasta 60 ml una probeta, posteriormente, con la ayuda de una barra soporte hemos sujetado el dinamómetro y hemos colgado del dinamómetro dos pesas de 20 gramos cada una. Hemos comprobado el número de newtons que alcanzaba dentro y fuera del agua para ver la diferencia.

Materiales

   -Dinamómetro

   -2 pesas de 20g cada una

   -Probeta

   -Barra soporte

Medida obtenida con las pesas fuera del agua:

-La medida es de 0.4 newtons (el dinamómetro tiene una precisión de 0.1)

Medida obtenida con las pesas dentro del agua:

-La medida es 0.35 newtons aproximadamente. Debido a la ligereza de las pesas la diferencia no es muy grande pero si es apreciable, aunque el dinamómetro tiene una precisión de 0.1 para apreciarlo se necesitaría una precisión mayor.

Probeta sin las pesas

60 ml









Probeta con las pesas

64 ml aprox.

Datos de medidas:

V_D = V_L . d . g = E

4 . 10^-6 m³ . 10³ kg/m³ . 9,8 m/s = N

39’2 . 10^-3 = 0,0392 -> 0,04 N

Empuje: 0.04 newtons aprox.

V_D = V_d – V_S = 64-60 = 4ml

Newtons con pesas dentro del agua: 0.36 aprox.

Newtons con pesas fuera del agua: 0.4 

Medida de la probeta con las pesas dentro: 64ml aprox.

Medida de la probeta con las pesas fuera: 60 ml

Los errores que hemos podido cometer son principalmente que los aparatos no tenían precisión suficiente para calcular exactamente la medida con lo cual algunas medidas son tanteos, así como el error del menisco en la probeta. Estos errores los hemos intentado reducir al máximo, pero sobre todo con el dinamómetro era muy difícil.

CONCLUSIÓN

La conclusión que hemos sacado de dicha experimentación es que corrobora lo formulado en la hipótesis. El peso de las pesas, en este caso, es mayor al peso del volumen de agua que desaloja, lo que produce un empuje hacia arriba de estas y que hace que las pesas pesen menos dentro del agua.

También hemos podido ver gracias a la investigación sobre todo, que para que un objeto que flote el peso de este ha de ser menor al agua que desaloja, por lo tanto si ponemos un barco en el agua flotará, pero si lo llenamos de plomo, cuya densidad es mayor a la del agua, este se hundirá, ya que el peso del barco sera mucho mayor al del volumen que desaloja.

Arquímedes: vida y trabajo.

Arquímedes de Siracusa (Siracusa, Sicilia) fue un físico, ingeniero, inventor, astrónomo y matemático griego. Es considerado uno de los científicos más importantes de la antigüedad clásica. Entre sus avances en física se encuentran sus fundamentos en hidrostática, estática y la explicación del principio de la palanca. Es reconocido por haber diseñado innovadoras máquinas, incluyendo armas de asedio y el tornillo de Arquímedes, que lleva su nombre. Experimentos modernos han probado las afirmaciones de que Arquímedes llegó a diseñar máquinas capaces de sacar barcos enemigos del agua o prenderles fuego utilizando una serie de espejos. Se considera que Arquímedes fue uno de los matemáticos más grandes de la antigüedad y, en general, de toda la historia.

Durante miles de años la humanidad ha ido avanzando en el conocimiento de la naturaleza pero en los últimos 400 años su avance ha sido espectacular. Seguir los pasos de le método científico ha contribuido a la transmisión de los conocimientos adquiridos de forma ordenada y fiable, siendo la base para la construcción de lo que llamamos ciencia.
Hay muchas leyes y principios que fueron de mostrados por científicos famosos y que, por haber seguido un método científico en su estudio, no se necesita volver a comprobarlos. Sin embargo, el colegio pretende hacer un homenaje a estas personas dedicadas a la ciencia, recordando su vida, su forma de trabajo y comprobando alguno de sus trabajos mas conocidos. Para ello se convocan un premio especial de investigación denominado: CIENTÍFICOS FAMOSOS dotado con un premio a repartir entre los tres componentes del equipo ganador.

PBL de Mediciones

Disponemos de mucho equipo para la medición de volúmenes de líquidos, sin embargo se ha observado que una misma cantidad de agua tiene diferentes medidas en función del equipo que utilizamos para medirla.
Se cree que las probetas, pipetas y buretas de laboratorio tienen un error de calibración o puesta a cero que se desea cuantificar.
Se encarga a los alumnos de ampliación de física y química que realicen un estudio que determine el error posible de las probetas, pipetas y buretas del laboratorio.
Tomaran una cantidad de agua destilada adecuada a la capacidad de la probeta, pipeta o bureta que vayan a calibrar y determinaran su volumen pesándola y dividiéndola por la densidad 1000 kg/m cúbicos.
Comprobaran el volumen calculado con el que marque el equipo a estudiar.
Estos cálculos se repetirán para diferentes volúmenes de cada equipo.
Se deberá tener sumo cuidado con los errores de paralaje y meniscos



Agua de pipeta: Peso: 11,175 g - 1,44 g (peso del vaso de plástico)= 9,735 g
                          Agua: 10 ml
                          Error de instrumento: - 0,265
La pipeta tenía unas medidas de 25 a 0 ml, pero como de 25 a 15 ml no nos pesaba 10 ml ,por alguna razón, medimos en la pipeta de 10 a 0 ml y si que nos dió el peso correspondiente a 10 ml.

Agua de bureta: Peso: 20,615 g - 1,44 g = 19,175 g
                          Agua: 20 ml
                          Error de instrumento: - 0,825 ml
En la bureta las medidas también estaban de más a menos asi que medimos de 50 a 30 ml.

Agua de probeta: Peso: 26,660 g - 1,44g = 25,22g
                            Agua: 25 ml
                            Error de instrumento: + 0,22 ml

Agua de vaso de precipitados: Peso: 23.290 g - 1,44 g = 21,85 g
                                                 Agua: 20 ml
                                                 Error de instrumento: + 1,85 ml
Este es el instrumento con menor exactitud de todos por eso en este los errores pueden ser mayores.

Todas las medidas pueden tener un error por culpa de algunas gotas que se quedaban fuera del vaso de plástico con el que pesábamos o que estaban dentro de el por alguna razón, ademas de los errores de menisco y paralaje.
Este error puede ser de ± 0,25 por gotas ± el posible error de cada uno.

PREGUNTAS PBL

-¿Cómo se halla el error absoluto y el error relativo?

-El error absoluto se halla restando el valor exacto a todos los valores, sumando los resultados y dividiendo la suma entre el número de valores.

-El error relativo se halla dividiendo el error absoluto entre el valor exacto y multiplicando el resultado por 100 para que este expresado en tanto por ciento.

-¿Con qué aparatos medimos el alfiler?

-Con el micrómetro, el calibre y la regla.

¿Cómo realizaste el dibujo a escala?

-Como la escala era 5:1 multiplicamos todas las medidas del alfiler por 5.

ALFILER EN PAPEL MILIMETRADO

	Jaime	Rubén	Diego	VE	EA	ER	M.E.C
Cabeza	0'19	0'21	0'20	0'2	0'007	3'5%	0'2±0'007
Longitud	3'35	3'3	3'25	3'3	0'033	1%	3'3±0'033
Cuerpo	0'069	0'07	0'07	0'07	0'0003	0'428%	0'07±0'0003
Punta	0'27	0'26	0'27	0'27	0'003	1'11%	0'27±0'003

JAIME

DIEGO

RUBÉN

La empresa ADFQ ha decidido cambiar su cadena de producción para adecuarla a la creciente demanda de alfileres de costura. Con objeto de programar el robot que realizará la producción de alfileres se ha sacado a concurso el dibujo a escala 5:1 de un alfiler de costura que se deberá plasmará en papel, con la medidas precisas de largo y grosor de punta, cuerpo y cabeza.
De entre todos los dibujos presentados se elegirá aquel que se ajuste más exactamente a la muestra, tenga mejor justificados los márgenes de error y su presentación más cuidada. cada equipo concursante deberá defender públicamente su propuesta.

TÓXICO: La inhalación y la ingestión o absorción cutánea en pequeña cantidad, pueden conducir a daños para la salud de magnitud considerable, eventualmente con consecuencias mortales. 

Precaución: evitar cualquier contacto con el cuerpo humano. En caso de malestar consultar inmediatamente al médico. En caso de manipulación de estas sustancias deben establecerse procedimientos especiales.

COMBURENTE: Peróxidos orgánicos - Sustancias y preparados que, en contacto con otras sustancias, en especial con sustancias inflamables, producen reacción fuertemente exotérmica.
Precaución: Evitar todo contacto con sustancias combustibles.
Peligro de inflamación: Pueden favorecer los incendios comenzados y dificultar su extinción.

CORROSIVO: Destrucción del tejido cutáneo en todo su espesor en el caso de piel sana, intacta.
Precaución: Mediante medidas protectoras especiales evitar el contacto con los ojos, piel y indumentaria. NO inhalar los vapores. En caso de accidente o malestar consultar inmediatamente al médico!.

EXPLOSIVO: Sustancias y preparaciones que reaccionan exotérmicamente también sin oxígeno y que detonan según condiciones de ensayo fijadas, pueden explotar al calentar bajo inclusión parcial.
Precaución: Evitar el choque, Percusión, Fricción, formación de chispas, fuego y acción del calor.

NOCIVO: La inhalación, la ingestión o la absorción cutánea pueden provocar daños para la salud agudos o crónicos. Peligros para la reproducción, peligro de sensibilización por inhalación, en clasificación con R42.
Precaución: evitar el contacto con el cuerpo humano.

IRRITANTE: Sin ser corrosivas, pueden producir inflamaciones en caso de contacto breve, prolongado o repetido con la piel o en mucosas. Peligro de sensibilización en caso de contacto con la piel. Clasificación con R43.
Precaución: Evitar el contacto con ojos y piel; no inhalar vapores.

PELIGRO PAAR EL MEDIO AMBIENTE: En el caso de ser liberado en el medio acuático y no acuático puede producirse un daño del ecosistema por cambio del equilibrio natural, inmediatamente o con posterioridad. Ciertas sustancias o sus productos de transformación pueden alterar simultáneamente diversos compartimentos.
Precaución: Según sea el potencial de peligro, no dejar que alcancen la canalización, en el suelo o el medio ambiente! Observar las prescripciones de eliminación de residuos especiales.

FÁCILMENTE INFLAMABLE: Líquidos con un punto de inflamación inferior a 21ºC, pero que NO son altamente inflamables. Sustancias sólidas y preparaciones que por acción breve de una fuente de inflamación pueden inflamarse fácilmente y luego pueden continuar quemándose ó permanecer incandescentes.
Precaución: Mantener lejos de llamas abiertas, chispas y fuentes de calor.

EXTREMADAMENTE INFLAMABLE: Líquidos con un punto de inflamación inferior a 0ºC y un punto de ebullición de máximo de 35ºC. Gases y mezclas de gases, que a presión normal y a temperatura usual son inflamables en el aire.
Precaución: Mantener lejos de llamas abiertas, chispas y fuentes de calor.

ARO SOPORTE

BALANZA DE PRECISIÓN

BARRA SOPORTE

VASO DE PRECIPITADOS

CRISOL

CUENTAGOTAS

EMBUDO Y FILTRO

GRADILLA

MATRAZ AFORADO

MATRAZ DE DESTILACIÓN

MATRAZ ERLENMEYER

MECHERO BUNSEN

MECHERO DE ALCOHOL

MORTERO

NUEZ DOBLE

PINZA DE BURETA

PINZAS

PIPETA Y PIPETA CON LLAVE

PROBETA

REJILLA DE AMIANTO Y TRÍPODE

TUBO DE ENSAYO

TUBO DE REFRIGERACIÓN

VARILLA