BALANZA DE JOLLY

Objetivo.-

Utilizar la Balanza de Jolly para determinar experimentalmente la densidad de un solido.

Fundamento Teorico.-

Cuando un cuerpo es sumergido parcial o totalmente en un fluido, el fluido ejerce sobre el cuerpo una fuerza vertical dirigida hacia arriba denominada " Empuje ". La magnitud del empuje es igual al peso del volumen del liquido desplazado por el cuerpo.

E = Wd

Wd = Peso del volumen del liquido desplazado.

E = Empuje

Ademas:

md = L * Vd

md = Masa del liquido desplazado o desalojado

L = Densidad del liquido

Vd = Volumen desplazado

wd = md * g

Entonces:

E = L * g * Vd

Jolly ideo en base a este principio una balanza colocando resortes frente a una escala graduada donde se analizan las sgts tres posiciones de equilibrio:

Realizando el diagrama de cuerpo libre para las posiciones b) y c) se tiene:

W = Fr

W = Peso del cuerpo.

Fr = Fuerza restauradora del resorte

W = K * X1

K = Constante de restitución del resorte.

X1 = Elongación del resorte. W = Fr * E

Fr` = Fuerza restauradore del resorte cuando el cuerpo esta sumergido.

E = Empuje Fr` = K * X2

Remplazando ecuaciones se obtiene :

E = K ( X1 - X2)

si se relaciona el peso del cuerpo con el empuje:

W/E = c / L = r

r = Densidad relativa

c = Densidad del cuerpo

Entonces:

r = K * X1 / K (X1 - X2)

Por lo tanto la densidad del cuerpo estara dada por:

c = L * X1 / (X1 - X2)

Material y Equipo.-

- Soporte de metal- Resorte - Cuerpos de diferente material- Recipiente (Balde)- Regla graduada- Hilo resistente- Agua

Procedimiento.-

a) Colgar el resorte en el soporte.b) Colocar la regla en posición vertical,determinando el punto O.c) Colgar el cuerpo en el resorte y medir la elongación "X1".d) Sumergir el cuerpo en el recipiente con agua y medir "X2".e) Medir en la balanza la masa de los cuerpos.f) Medir las dimensiones geometricas necesarias para determinar el volumen.g) Repetir el procedimiento de los incisos c) al f) para los otros cuerpos.

CALCULOS Y GRAFICAS

CUESTIONARIO

1. Explicar qué es densidad y qué es peso especifico. En qué unidades se miden?.R.- Densidad de una muestra de materia es la masa que tiene por unidad de volumen. Las unidades, más comunes, en que viene expresado son: [g/cc]; [kg/m3]; [Ib/Ft3].El peso específico ó densidad relativa ó gravedad especifica se define como la relación que existe entre 1a densidad de un cuerpo "A" y la densidad de un cuerpo "B" tomado como referencia para su estudio; es adimensional. otros autores definen el peso específico de una muestra de materia como el peso del mismo por unidad de volumen; las unidades más frecuentes son: (N/m 3]; [dina/cc]; [Ib-f/ft 3].2. Explicar cuando un cuerpo flota y cuando un cuerpo se hunde.R.- Un cuerpo flota sobre un fluido cuando la densidad del cuerpo es menor que la densidad del fluido. Mientras que un cuerpo que está en fluido se hunde cuando la densidad del cuerpo es mayor que la densidad del fluido.3. Cómo se podría determinar con la balanza de Jolly la densidad de un líquido?. Explicar. R.- Podríamos primero poner el líquido en un recipiente, luego armaríamos el sistema, colgando en el resorte al recipiente con el liquido.Posteriormente realizaríamos el mismo procedimiento que para los sólidos tomando datos de las elongaciones x1, cuando el recipiente con el liquido no esta sumergido en agua, y mediríamos luego x2 cuando el recipiente con el liquido si esta sumergido; finalmente aplicaríamos la formula:P ~ x~ Pwlx1 - x2)

4. Describir y explicar con un dibujo el principio de funcionamiento del densimetro.R.- E! densímetro es un instrumento de forma tubular con una lastra en su parte inferior, viene graduado a lo largo del tubo para medir directamente la densidad del líquido que deseemos. Su funcionamiento es muy simple, puesto que sólo es necesario introducir el instrumento en el líquido del cual queramos saber su densidad y esperamos que se hunda o flote hasta que se quede en equilibrio, y según el tipo de líquido que sea nos fijamos el menisco inferior o superior donde marque en el tubo del instrumento.El dibujo es el siguiente:a) Introducimos el instrumento hasta que s~~ en equilibrio:

5. Que diferenciasn existen entre la densidad y la viscosidad.Para explicar tomar como ejemplos el agua y el aceite.

R. La densidad se define como la masa de una muestra de materia por unifdad de volumen; mientras que la viscosidad se define como rozamiemto interno entre las capas de un fluido. Esta ultima es una caracteristica fisica de los fluidos.Si tomamos el agua y el aceite como ejemplos vemos claranmente que la densidad del agua es mayor que la densidad del aceite, es por eso que se los quiere juntas el aceite se pone por encima del agua formando dos capas eterogeneas. Ahora bien si definimos a la viscosidad como la dificultad que tienen los fluidos de fluir veremos claramente que el agua flue mas facilmente que el aceite por tanto concluimos que el aceite es mas denso que el agua.

CONCLUCIONES

Logramos determinar la densidad de un solido en base a los parametros de las deformaciones del resorte a el cual estaba suspendido el solido.Según los calculos hechos muestran resultados que varian muy poco.