Al sumergirse parcial o totalmente en un fluido, un objeto es sometido a una fuerza hacia arriba, o empuje. El empuje es igual al peso del fluido desplazado. Esta ley se denomina principio de Arquímedes, por el científico griego que la descubrió en el siglo III antes de nuestra era. Aquí se ilustra el principio en el caso de un bloque de aluminio y uno de madera. El peso aparente de un bloque de aluminio sumergido en agua se ve reducido en una cantidad igual al peso del agua desplazada. Si un bloque de madera está completamente sumergido en agua, el empuje es mayor que el peso de la madera (esto se debe a que la madera es menos densa que el agua, por lo que el peso de la madera es menor que el peso del mismo volumen de agua). Por tanto, el bloque asciende y emerge del agua parcialmente —desplazando así menos agua— hasta que el empuje iguala exactamente el peso del bloque.
Todo cuerpo sumergido en un fluido, experimenta una fuerza vertical ascendente de magnitud igual al peso del fluido desalojado. Esta fuerza es debida a la diferencia de presión debida a la profundidad a la que está sumergido el cuerpo. Para calcularla podemos establecer la siguiente expresión: Fuerza de empuje = Volumen sumergido·densidad líquido·aceleración de la gravedad Al ser sólamente dependiente del volumen sumergido, podemos estudiar la fuerza de empuje que se producirá al tener parte del cuerpo introducido en el agua. En el experimento podemos variar la densidad del cuerpo que se sumerge y la densidad del líquido donde es sumergido, así como el área de la base y la altura del cuerpo. Al introducir estos datos, podemos leer en el dinamómetro los valores de la fuerza de empuje. Para el ejercicio 14.64, la fuerza de empuje ejercida sobre el bloque A dividida entre la gravedad debe ser: lo que marca la balanza E menos la masa del vaso menos la masa del liquido, que seria: 7.5kg – 1 kg – 1.8kg = 4.7kg, entonces la masa del bloque A es 4.7kg +3.5kg (que es lo que marca la balanza D) = 8.2kg a) la masa desplazada del liquido por el bloque A es 4.7kg, entonces la densidad del liquido es : ρ= m/v = 4.7kg / 3.8x10-3m3 ; ρ= 1.24x103 kg/m3 b)la balanza D marcara la masa del bloque A que es 8.2 kg (encontrada anteriormente) , la balanza E marcara la suma de las masas del vaso B y del liquido C = 2.8 kg.
Fuente:
Imagen tomada del libro Fisica Universitaria tomo I
Un barómetro es un instrumento que mide la presión atmosférica. La presión atmosférica es el peso por unidad de superficie ejercida por la atmósfera.
Los primeros barómetros estaban formados por una columna de líquido encerrada en un tubo cuya parte superior está cerrada. El peso de la columna de líquido compensa exactamente el peso de la atmósfera. Los primeros barómetros fueron realizados por el físico y matemático italiano Evangelista Torricelli en el siglo XVII. La presión atmosférica equivale a la altura de una columna de agua de unos 10 m de altura. En los barómetros de mercurio, cuya densidad es 13.6 veces mayor que la del agua, la columna de mercurio sostenida por la presión atmosférica al nivel del mar en un día despejado es de aproximadamente unos 760 mm.
Los barómetros son instrumentos fundamentales para medir el estado de la atmósfera y realizar predicciones meteorológicas. Las altas presiones se corresponden con regiones sin precipitaciones, mientras que las bajas presiones son indicadores de regiones de tormentas y borrascas.
Del barómetro se deriva un instrumento llamado barógrafo, que registra las fluctuaciones de la presión atmosférica a lo largo de un periodo de tiempo mediante una técnica muy similar a la utilizada en los sismógrafos
Los altímetros barométricos utilizados en aviación son esencialmente barómetros con la escala convertida a metros o pies de altitud.
La unidad de medida de la presión atmosférica que suelen marcar los barómetros se llama hectopascal, de abreviación (hPa).
Manómetro
El manómetro es un instrumento utilizado para la medición de la presión en los fluidos, generalmente determinando la diferencia de la presión entre el fluido y la presión local.
En la mecánica la presión se define como la fuerza por unidad de superficie que ejerce un líquido o un gas perpendicularmente a dicha superficie.
La presión suele medirse en atmósferas (atm); en el sistema internacional de unidades (SI), la presión se expresa en newtons por metro cuadrado; un newton por metro cuadrado es un pascal (Pa). La atmósfera se define como 101.325 Pa, y equivale a 760 mm de mercurio en un barómetro convencional.
Cuando los manómetros deben indicar fluctuaciones rápidas de presión se suelen utilizar sensores piezoeléctricos o electrostáticos que proporcionan una respuesta instantánea. Hay que tener en cuenta que la mayoría de los manómetros miden la diferencia entre la presión del fluido y la presión atmosférica local, entonces hay que sumar ésta última al valor indicado por el manómetro para hallar la presión absoluta. Cuando se obtiene una medida negativa en el manómetro es debida a un vacío parcial.
