Practica de Densidad Relativa

8/20/2019 Practica de Densidad Relativa

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Instituto Politécnico Nacional

Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctica

Unidad Azcapotzalco

Ingeniería Mecánica

Laboratorio Mecánica de los Fluidos I

Práctica !

"ensidades #elati$as

Alu%no&s'(

• BENAVIDES DEL REAL MISAEL

• COTONIETO MORALES DANIEL OMAR• GARCIA BARRERA ERICK GABRIEL• HERNANDEZ CORTEZ JUSTINO• PEÑA RODRIGUEZ MARIO HERNANDO• RIVERA SANTA CRUZ HECTOR ISRAEL• RODRIGUEZ MENDEZ MAURICIO JAVIER• SAAVEDRA MARTINEZ LORENZO

)rupo( *MM+

E,uipo( -

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INDICE

Introducción.......................................................................................................................3

Objetivos.............................................................................................................................4

Marco Teórico....................................................................................................................4

"ensidad.......................................................................................................................-

"ensí%etro....................................................................................................................-

"ensidad #elati$a.........................................................................................................*

Peso especí/ico..............................................................................................................*

Estabilidad de cuerpos /lotantes y su%ergidos.............................................................0

Estabilidad de cuerpos pris%áticos...............................................................................1

Principio de Ar,uí%idez.............................................................................................!!

Equipo y materia utii!ado............................................................................................"#

$rocedimiento.................................................................................................................."3

Desarroo........................................................................................................................."3

2abla !.........................................................................................................................!*

Concuciones....................................................................................................................."%

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Introducción

La densidad de una sustancia 3o%ogénea es una propiedad /ísica ,ue la caracteriza y está

de/inida co%o el cociente entre la %asa y el $olu%en de la sustancia ,ue se trate.

Esta propiedad depende de la te%peratura4 por lo ,ue al %edir la densidad de unasustancia se debe considerar la te%peratura a la cual se realiza la %edici5n ya ,ue si el

/luido está /río es %ás denso4 %ientras ,ue4 si el /luido se calienta4 /luirá con %ayor

$elocidad por lo cual será %enos denso. En el caso de sustancias no 3o%ogéneas lo ,ue

obtene%os al di$idir la %asa y el $olu%en es la densidad pro%edio.

Por otra parte4 si se desea deter%inar con %ayor precisi5n la densidad de una sustancia

li,uida es co%6n utilizar un densí%etro4 este es ,ue sir$e para deter%inar la densidad

relati$a de los lí,uidos sin necesidad de calcular antes su %asa y $olu%en. Nor%al%ente4

está 3ec3o de $idrio y consiste en un cilindro 3ueco con un bulbo pesado en su e7tre%o

para ,ue pueda /lotar en posici5n $ertical. El tér%ino utilizado en inglés es hydrometer 8sin e%bargo4 en espa9ol4 un 3idr5%etro es un instru%ento %uy di/erente ,ue sir$e para

%edir el caudal4 la $elocidad o la presi5n de un lí,uido en %o$i%iento4 esto nos sir$e

para co%parar las densidades de entre lí,uidos di/erentes.

Objetivo&s'.3

https://es.wikipedia.org/wiki/Densidad_relativahttps://es.wikipedia.org/wiki/Densidad_relativahttps://es.wikipedia.org/wiki/Masahttps://es.wikipedia.org/wiki/Volumenhttps://es.wikipedia.org/wiki/Hidr%C3%B3metrohttps://es.wikipedia.org/wiki/Densidad_relativahttps://es.wikipedia.org/wiki/Densidad_relativahttps://es.wikipedia.org/wiki/Masahttps://es.wikipedia.org/wiki/Volumenhttps://es.wikipedia.org/wiki/Hidr%C3%B3metro


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"eter%inar la densidad relati$a4 la densidad y el peso especí/ico de los lí,uidos %ás

utilizados y ade%ás /abri,ue el densí%etro para lograr el ob:eti$o.

Marco Teórico.

DENSIDAD"ensidad4 del latín de!"t#!4 es la característica propia de denso. Este ad:eti$o4 a su $ez4

re/iere a algo ,ue dispone de una gran cantidad de %asa en co%paraci5n a su $olu%en8

,ue es tupido o %acizo8 ,ue tiene un i%portante ni$el de contenido o es %uy pro/undo en

una di%ensi5n reducida8 o ,ue resulta inde/inido y poco claro.

En el á%bito de la ,uí%ica y de la /ísica4 la densidad es la %agnitud ,ue re/le:a el $ínculo

,ue e7iste entre la %asa de un cuerpo y su $olu%en. En el Siste%a Internacional4 la

unidad de densidad es el ;ilogra%o por %etro c6bico &conocido por el sí%bolo ;g.>>> personas ,ue sedistribuyen en un territorio de + ;il5%etros cuadrados4 su densidad de poblaci5n será de

!>.>>> 3abitantes por ;%+.

DENSIMETRO

El densí%etro es un %aterial de laboratorio ,ue sir$e para calcular la densidad relati$a de

lí,uidos.

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http://definicion.de/adjetivo/http://definicion.de/masahttp://definicion.de/volumenhttp://definicion.de/quimicahttp://definicion.de/fisica/http://definicion.de/cuerpohttp://definicion.de/demografia/http://www.instrumentosdelaboratorio.net/http://definicion.de/adjetivo/http://definicion.de/masahttp://definicion.de/volumenhttp://definicion.de/quimicahttp://definicion.de/fisica/http://definicion.de/cuerpohttp://definicion.de/demografia/http://www.instrumentosdelaboratorio.net/


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DENSIDAD RELATIVA

?orresponde a la relaci5n ,ue se puede 3allar entre la densidad de una sustancia

desconocida en co%paraci5n con la densidad del agua.

La densidad relati$a %ate%ática%ente se de/ine co%o el cociente entre la densidad de

una sustancia @B y la densidad del agua. La densidad se e7presará en ;ilogra%os por

%etro c6bico &;g


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4 el peso especí/ico8

4 la /uerza de la sustancia8

4 el $olu%en de la sustancia8

4 la densidad de la sustancia8

4 la %asa de la sustancia8

4 la aceleraci5n de la gra$edad.

ESTABILIDAD DE CUERPOS FLOTANTES Y SUMERGIDOS

La estabilidad de un cuerpo parcial o total%ente su%ergido es $ertical y obedece al

e,uilibrio e7istente entre el peso del cuerpo & ' y la /uerza de /lotaci5n & F'(

FF C D &en el e,uilibrio'

a%bas /uerzas son $erticales y act6an a lo largo de la %is%a línea. La /uerza de

/lotaci5n estará aplicada en el centro de /lotaci5n &?F' y el peso estará aplicado en el

centro de gra$edad &?)'.

La estabilidad de un cuerpo parcial%ente o total%ente su%ergido es de dos tipos(

ES2AILI"A" LINEAL. Se pone de %ani/iesto cuando desplaza%os el cuerpo

$ertical%ente 3acia arriba. Este desplaza%iento pro$oca una dis%inuci5n del $olu%en

de /luido desplazado ca%biando la %agnitud de la /uerza de /lotaci5n correspondiente.

?o%o se ro%pe el e,uilibrio e7istente entre la /uerza de /lotaci5n y el peso del cuerpo &

FF D '4 aparece una /uerza restauradora de direcci5n $ertical y sentido 3acia aba:o

,ue 3ace ,ue el cuerpo regrese a su posici5n original4 restableciendo así el e,uilibrio.

"e la %is%a %anera4 si desplaza%os el cuerpo $ertical%ente 3acia aba:o4 aparecerá una

/uerza restauradora $ertical y 3acia arriba ,ue tenderá a de$ol$er el cuerpo a su

posici5n inicial. En este caso el centro de gra$edad y el de /lotaci5n per%anecen en la

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%is%a línea $ertical.

ES2AILI"A" #G2A?IGNAL. Este tipo de estabilidad se pone de %ani/iesto

cuando el cuerpo su/re un desplaza%iento angular. En este caso4 el centro de /lotaci5n y

el centro de gra$edad no per%anecen sobre la %is%a línea $ertical4 por lo ,ue la /uerza

de /lotaci5n y el peso no son colineales pro$ocando la aparici5n de un par de /uerzasrestauradoras. El e/ecto ,ue tiene dic3o par de /uerzas sobre la posici5n del cuerpo

deter%inará el tipo de e,uilibrio en el siste%a(

E$%&'&(r&o e!t#('e) cuando el par de /uerzas restauradoras de$uel$e el cuerpo a su

posici5n original. Esto se produce cuando el cuerpo tiene %ayor densidad en la parte

in/erior del %is%o4 de %anera ,ue el centro de gra$edad se encuentra por deba:o del

centro de /lotaci5n.

E$%&'&(r&o &e!t#('e) cuando el par de /uerzas tiende a au%entar el desplaza%ientoangular producido. Esto ocurre cuando el cuerpo tiene %ayor densidad en la parte

superior del cuerpo4 de %anera ,ue el centro de gra$edad se encuentra por enci%a del

centro de /lotaci5n.

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E$%&'&(r&o e%tro) cuando no aparece ning6n par de /uerzas restauradoras a pesar de

3aberse producido un desplaza%iento angular. Pode%os encontrar este tipo de

e,uilibrio en cuerpos cuya distribuci5n de %asas es 3o%ogénea4 de %anera ,ue el

centro de gra$edad coincide con el centro de /lotaci5n.

ESTABILIDAD DE CUERPOS PRISMÁTICOS

Hay ciertos ob:etos /lotantes ,ue se encuentran en e,uilibrio estable cuando su centro

de gra$edad está por enci%a del centro de /lotaci5n. Esto entra en contradicci5n con

lo $isto anterior%ente acerca del e,uilibrio4 sin e%bargo4 este /en5%eno se produce

de %anera 3abitual4 por lo ,ue $a%os a tratarlo a continuaci5n.

a%os a considerar la estabilidad de cuerpos pris%áticos /lotantes con el centro de

gra$edad situado enci%a del centro de /lotaci5n4 cuando se producen pe,ue9os

ángulos de inclinaci5n.

La siguiente /igura %uestra la secci5n trans$ersal de un cuerpo pris%ático ,ue tiene

sus otras secciones trans$ersales paralelas idénticas. En el dibu:o pode%os $er el

centro de /lotaci5n ?F4 el cual está ubicado en el centro geo%étrico &centroide' del

$olu%en su%ergido del cuerpo &d'. El e:e sobre el ,ue act6a la /uerza de /lotaci5n

está representado por la línea $ertical AAJ ,ue pasa por el punto ?F.

a%os a suponer ,ue el cuerpo tiene una distribuci5n de %asas 3o%ogénea4 por lo

,ue el centro de gra$edad ?) estará ubicado en el centro geo%étrico del $olu%en

total del cuerpo &'. El e:e $ertical del cuerpo está representado por la línea J y

pasa por el punto ?).

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?uando el cuerpo está en e,uilibrio4 los e:es AAJ y J coinciden y la /uerza de

/lotaci5n y el peso act6an sobre la %is%a línea $ertical4 por tanto4 son colineales4 co%o

%uestra la /igura.

A3ora inclina%os el cuerpo un ángulo pe,ue9o en sentido contrario a las agu:as delrelo:. ?o%o $e%os4 el $olu%en su%ergido 3abrá ca%biado de /or%a4 por lo ,ue su

centroide ?F 3abrá ca%biado de posici5n. Pode%os obser$ar ta%bién ,ue el e:e AAJ

sigue estando en direcci5n $ertical y es la línea de acci5n de la /uerza de /lotaci5n.

Por otro lado4 el e:e del cuerpo J ,ue pasa por el centro de gra$edad ?) 3abrá

rotado con el cuerpo. A3ora los e:es AAJ y J ya no son paralelos4 sino ,ue /or%an

un ángulo entre sí igual al ángulo de rotaci5n. El punto donde intersectan a%bos e:es

se lla%a ME2A?EN2#G &M'. En la /igura siguiente pode%os $er ,ue el %etacentro

se encuentra por enci%a del centro de gra$edad y act6a co%o pi$ote o e:e alrededor

del cual el cuerpo 3a rotado.

?o%o sabe%os4 la /uerza de /lotaci5n act6a $ertical%ente en el centroide ?F y a lo

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largo del e:e AAJ4 %ientras ,ue el peso act6a sobre el centro de gra$edad ?) y ta%bién

en direcci5n $ertical. En esta con/iguraci5n a%bas /uerzas no son colineales4 por lo ,ue

act6an co%o un par de /uerzas restauradoras ,ue 3acen girar el cuerpo en sentido

contrario a la rotaci5n producida en un principio4 de$ol$iendo al cuerpo a su posici5n

inicial. Se dice entonces ,ue el cuerpo se encuentra en e,uilibrio estable.

Si la con/iguraci5n del cuerpo es tal ,ue la distribuci5n de %asas no es 3o%ogénea4 la

ubicaci5n del %etacentro puede ca%biar. Por e:e%plo4 considere%os un cuerpo

pris%ático cuyo centro de gra$edad se encuentre sobre el e:e $ertical del cuerpo J

pero descentrado4 co%o indica la siguiente /igura.

?uando inclina%os el cuerpo4 puede ocurrir ,ue el %etacentro M esté ubicado a3ora

por deba:o del centro de gra$edad. ?o%o el %etacentro act6a de e:e de rotaci5n

alrededor del cual el cuerpo gira4 el par de /uerzas act6an co%o un par de /uerzas

restaurador4 3aciendo girar el cuerpo en el %is%o sentido en el ,ue se realiz5 la

rotaci5n y dándole la $uelta4 sin alcanzar la posici5n ,ue tenía inicial%ente. Se dice

entonces ,ue el cuerpo presenta e,uilibrio inestable.

En resu%en4 cuando el %etacentro M se encuentra por enci%a del centro de gra$edad

?) * el cuerpo presenta e,uilibrio estable. ?uando el %etacentro se encuentra por

deba:o de ?) el e,uilibrio es inestable8 y cuando el %etacentro coincide con ?) * está

en e,uilibrio neutro.La distancia entre el %etacentro y el centro de /lotaci5n se conoce co%o @altura

%etacéntricaB y es una %edida directa de la estabilidad del cuerpo. Esta distancia se

calcula %ediante la siguiente e7presi5n(

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donde I es el %o%ento de inercia de la secci5n 3orizontal del cuerpo /lotante y d es el

$olu%en de /luido desplazado por el cuerpo.

PRICIPIO DE ARQUIMEDES

?apacidad de /lotar basada en el pricipio de Ar,uí%edes.

KPor ,ué un trozo de plo%o de algunos gra%os se 3unde en el agua y sin e%bargo un

barco de $arias toneladas /lota en ella

El principio de Ar,uí%edes e7plica la naturaleza de la /lotabilidad( Un cuerpo

su%ergido total o parcial%ente en un lí,uido e7peri%enta una /uerza ascendente igual al peso del lí,uido desplazado

!. El $olu%en de agua desplazada es idéntico al $olu%en de la parte su%ergida del

cuerpo.

+. Un cubo de !% de arista4 total%ente su%ergido4 desplazará e7acta%ente ! %= de

agua. Si el peso de este %= de agua /uese !4>>>g4 entonces el cubo e7peri%entaría una

/uerza ascendente de !4>>> g.

=. Si el peso del cubo /uese O>> g4 la /uerza ascendente sería %ayor4 por lo ,ue el cubo

subiría 3asta ,ue el peso del agua desplazada sea O>> g. El cubo estaría parcial%ente

su%ergido &estaría /lotando' y el $olu%en su%ergido desplazaría e7acta%ente O>> g de

agua. El cubo tiene /lotabilidad positi$a.

-. Si el peso del cubo /uese !4>>> g4 la /uerza ascendente sería igual al peso del cubo4

por lo ,ue tendría una /lotabilidad neutra.

*. Si el cubo pesara !4!>> g4 la /uerza ascendente sería %enor ,ue su peso4 por lo ,ue

se 3undiría. En todo caso4 dentro del agua el cuerpo está so%etido a la /uerza ascendente

de !4>>> g4 por lo ,ue tendría un peso aparente de solo !>> g. El cuerpo tiene

/lotabilidad negati$a.

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La /5r%ula de Ar,uí%edes ,ueda e7presada(

E()I$O * M+TE,I+- EM$-E+DO

• * probetas con di/erentes /luidos &agua4 acetona4 aceite4 alco3ol y glicerina'

• = densí%etros con di/erente escala

• ! báscula• Papel

$rocedimiento.

!. Identi/icar los /luidos a traba:ar.

+. Pesar los densi%etros con ayuda de la báscula.

=. Identi/icar los densí%etros.

-. Medir el $olu%en de cada /luido en las probetas.

*. Insertar dentro de la probeta el densí%etro correpondiente para cada probeta y

%edir la densidad relati$a.

0. Medir el $olu%en desplazado para cada /luido.

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. Llenar la tabla y realizar los calculos correspondientes.

Desarroo.

".

#. Se identi/ican los densí%etros4 ya ,ue dependiendo de la escala ,ue tengan son aptos para %edir la densidad relati$a de los /luidos4 ya ,ue el densí%etro puede tener una

escala para /luidos %ás pesados ,ue el agua o %enos pesados ,ue el agua.

3. Se procedio a to%ar el peso de cada densí%etro cuyos $alores se encuentran en la tabla

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4. Se %idio el $ol6%en en cada probeta y los $alores se encuentran en la tabla !.

. Se calculo la densidad relati$a de cada /luido con ayuda de los densí%etros4 los $alores

se encuentran en la tabla !.

%. Se %idieron los $olu%enes desplazados cuando el densí%etro estába dentro de la

probeta.

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/. A continuaci5n se %uestra la tabla ! con los $alores calculados y registrados.

T+0-+ "

1uido Dens2metro

& r '

5

&cm3'

Densidad

,eativa

$eso

Especi6ico

&r7cm3'

Densidad

&r7cm3'

+ua =-

+0

=!

+!

!.> ! !

+cetona ++ +- >.O* >.O* >.O*

+ceite =- =* >.11+ >.11+ >.11+

+co8o =- =* >.O>> >.O>> >.O>>

9icerina +0 +* !.+* !.+* !.+*

CONC-)CIONE:

ena$ides del #eal Misael

Esta pri%era práctica en la clase Mecánica de Fluidos ! traba:a%os con lí,uidos de

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distintas propiedades4 con la principal di/erencia de tener $iscosidad a distintos $alores4

todo esto con la /inalidad de co%pararlos y conocer el co%porta%iento de cada uno al

3acer las respecti$as %ediciones.

?on los conoci%ientos pre$ia%ente ad,uiridos en clase /ui%os capaces de obtener la

densidad relati$a de cada lí,uido4 así co%o densidad y peso especí/ico. ?on la ayuda de

tres distintos densí%etros pudi%os %edir y co%pararlos4 usa%os densí%etro para

lí,uidos ligeros y otro para pesados.

Sabe%os ,ue los $alores de cada lí,uido están deter%inados con las co%paraciones

3ec3as con el agua. Así ,ue en la práctica parti%os de analizar el agua y sus %ediciones

respecti$as.

Una práctica co%o esta nos ayuda a co%enzar a darnos cuenta co%o /uturos ingenieros

,ue en la industria traba:are%os con %ecanis%os ,ue dependan de la 3idráulica y ,uecada /luido con el ,ue realice%os un traba:o nos dará resultados distintos ba:o ciertas

condiciones4 ta%bién esto nos da la capacidad de 3acer %ecanis%os %ás e/icientes y ,ue

%ultipli,uen la producci5n en la industria.

?otonieto Morales "aniel G%ar

En dic3a práctica aprendí a utilizar el densí%etro correcta%ente4 así co%o ta%bién co%o

poder %edir distintos lí,uidos y saber di/erenciar ,ue densí%etro utilizar en cada uno de

los casos.

#ealiza%os cálculos con cada una de las %edidas obtenidas4 así co%o los proble%as

resueltos en clases.

)arcía arrera Eric; "aniel

"e la práctica realizada pode%os obser$ar ,ue toda la teoría $ista en clase en realidad

tiene aplicaci5n4 y pudi%os aprender a %edir clara%ente las densidades relati$as en el

laboratorio en di$ersas sustancias4 a pesar de tener errores con sus respecti$as

correcciones por parte del pro/esor pudi%os de:ar todo claro.

Hernández ?ortez Qustino

Aprendi%os a usar los tipos de densí%etros4 aprendiendo distinguir el ,ue se necesitaría

dependiendo el tipo de /luido a %edir. A calcular la densidad y $olu%en especi/ico de los

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/luidos a partir de los conoci%ientos ad,uiridos en clase. Ad,uira%os los conoci%ientos

necesarios para poder construir nuestro propio densí%etro.

Pe9a #odríguez Mario Hernando

En esta práctica utiliza%os un instru%ento lla%ado densí%etro el cual nos sir$i5 paradeter%inar principal%ente la densidad relati$a de ciertas sustancias proporcionadas por el

pro/esor4 aprendi%os a saber usar correcta%ente este instru%ento y sobre todo ,ue tipo

de densí%etro tenía%os ,ue utilizar para cada sustancia y ta%bién pudi%os saber c5%o

interpretar las graduaciones ,ue contenía cada uno de los instru%entos estos eran de

di/erentes ta%a9os y pesos y cada uno ser$ía para un tipo de sustancia di/erente. ?uando

3ici%os las %ediciones nos pudi%os dar cuenta ,ue cuando %ás densa sea la sustancia el

densí%etro /lotará %ás y entre %ás denso sea el densí%etro se irá 3acia aba:o.

#i$era Santa ?ruz Héctor Israel

En esta práctica se pudieron co%probar los conceptos antes $isto en clase4 así co%o la de

%ostraci5n de lo /ísico con lo te5rico4 ya ,ue en algunas densidades relati$as nos dan

di/erentes los $alores a los te5ricos4 estas pe,ue9as $ariaciones dependen de la

perspecti$a y de los errores al %edir el $olu%en en la probeta.

#odríguez Méndez Mauricio Qa$ier

Al /inalizar esta práctica se logr5 el ob:eti$o4 deter%inar cada una de las propiedades ,ue

re,uería%os de cada uno de los lí,uidos ,ue tenía%os en disposici5n. Para estos

resultados nos ayuda%os con un instru%ento lla%ado densí%etro4 el cual nos ayud5 a

%edir la densidad relati$a entre los /luidos y el agua.

Saa$edra Martínez Lorenzo

En este te%a obser$a%os lo ,ue es la densidad relati$a y los pasos ,ue debe%os seguir

para poder e:ecutar un proble%a de dic3a igualdad4 así co%o saber c5%o obtener el peso

especí/ico4 la densidad y el $olu%en de un lí,uido contenido en un recipiente.

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