Actividad 1: Arquímedes. El principio fundamental de la hidrostática

1. Describe sus características/cualidades. Presta especial atención a la diferencia entre precisión y exactitud. ¿Podrías decir cuál es la precisión de cada aparato?

DINAMÓMETRO : Es un instrumento utilizado para medir fuerzas o pesar objetos. Consiste ,generalmente, en un muelle que se encuentra en el interior de  un cilindro de plástico con dos ganchos, uno en cada extremo. El dinamómetro lleva  marcada una escala, en unidades de fuerza (Newtons), en el cilindro que rodea el muelle. Al ejercer una fuerza sobre el gancho inferior, el marcador  del cilindro se mueve sobre la escala, indicando el valor de la fuerza.
-Exactitud: El dinamómetro es un aparato bastante exacto pero debe de estar calibrado correctamente para que no se produzcan variaciones en el resultado

-Precisión: El dinamómetro tiene una precisión de 0.02 N ya que es lo que mide la parte más pequeña con la que se puede medir exactamente.

BÁSCULA: Es un aparato que sirve para medir el peso o la masa de los cuerpos. La báscula tiene una plataforma horizontal sobre la que se coloca el objeto que se quiere pesar. Las básculas funcionan por sobrepeso o con muelle elástico.
-Exactitud: La báscula no es un instrumento exacto, ya que al repetir la medición varias veces no sale siempre el mismo resultado.
-Precisión:  Depende del tipo de báscula, ya que hay básculas que miden objetos muy ligeras y otras pesan objetos más pesados. Hay básculas que tienen una gran precisión y otras que tienen muy poca precisión

CALIBRE: Es un instrumento utilizado para medir dimensiones de objetos relativamente pequeños. Es un instrumento sumamente delicado y debe manipularse con habilidad, cuidado y delicadeza, con precaución de no rayarlo ni doblarlo.
-Exactitud: El calibre es un instrumento muy exacto ya que puede medir objetos muy pequeños.
-Precisión: El calibre tiene una gran precisión, concretamente de 0.01 mm



2. ¿Cuáles son las unidades en las que se miden el peso, la masa y el volumen? ¿Cuál/cuáles son magnitudes fundamentales y cuál/cuáles son derivadas? Expresa la ecuación de dimensiones en el/los caso/s que proceda.
En el Sistema Internacional el peso se mide en Newtons (N),  la masa se mide en gramos (g) y el volumen en metros cúbicos (m3). La masa es una magnitud fundamental y el volumen y el peso son magnitudes derivadas. El análisis dimensional del volumen es m3 = longitud al cubo, L3 .El análisis dimensional del peso es que 1 N es igual  a 1 kg · 1 m/s², esto significa que el peso es igual a M2 · L2 · T-2.

ESFERAS

Tenemos dos esferas metálicas de distinta densidad pero mismo volumen.

La esfera plateada tiene una masa de 68,5 g y la esfera negra tiene una masa de 22,5 g.

A continuación, medimos las esferas en un dinamómetro (se mide en N):

La esfera plateada pesa 0,67 N ya que marca entre el 0,66N y 0,68 N, y la esfera negra pesa 0,22 N.


3. A continuación vamos a calcular la masa de las esferas aplicando la ecuación para el peso :

P=mg(g=9,8 m/s^2)

Cálculos de la masa de la esfera plateada, que pesa 0,67 N:

P=M*G=> sustituimos  P por 0,67 N y G por 9,8 m/s^2=>

0,67N=M*9,8 m/s^2

M= 0,67N9,8 m/s^2=>  0,67N*s^29,8 m

M=0,07 kg= 7*10^-2=70g

El resultado redondeado de la masa de la esfera metálica es de 0,07 kg, no nos da igual que la masa de la balanza porque es un resultado redondeado, su resultado correcto sería 68,3 g que es casi igual que la masa que medía la balanza(68,5g)

Cálculos de la masa de la esfera negra, que pesa 0,22 N:

P=M*G=> sustituimos P por 0,22 N y G por 9,8 m/s^2_>

0,22 N= M*9,8m/s^2

M=0,22N9,8m/s^2=>0,22N*s^29,8 m

M=0,02kg= 2, *10^-2=20g
La masa que medía la balanza era de 22,5 g, por lo que no es el mismo resultado ya que 0,02 kg es un resultado redondeado, el resultado correcto es 0,0224 kg, que es igual a 22,4 g, un resultado prácticamente igual al de la balanza. 

-Después, medimos el diámetro de las esferas con un calibre, y, como se puede observar en la imagen, el diámetro de ambas esferas  mide 2,51 cm


4. A continuación, calcularemos el volumen de las esferas, para ellos debemos saber:

-El radio de las esferas: 2,51cm2=1,255cm=1,26cm

-La fórmula del volumen: 43r^3cm^3

-El volumen de las esferas( será el mismo volumen para ambas esferas)

V=43*3,14*r1,26^3

V=8,37cm^3

-Ahora, tras haber calculado el volumen, podemos calcular la densidad de las esferas:
d=mv

Cálculos de la densidad de la esfera metálica:

d=m/v(La masa de la esfera es 68,3 g y su volumen 8,37cm^3) =>

d=68,5g8,37cm^3=8,18gcm^3
La densidad de la bola metálica es de 8,18 gcm^3

Cálculos de la densidad de la esfera negra:

d=m/v(La masa de la esfera es 22,5 g y su volumen 8,37cm^3)
d=22,5g8,37^3=2,69gcm^3
La densidad de la bola negra es de 2,69 gcm^3

5. Calculad el valor TEÓRICO de los empujes para ambas esferas sabiendo que la densidad del agua es 1 g/cm3.  Comparad los resultados obtenidos con los valores experimentales y tratad de explicar las discrepancias si es que las hay.

Para este experimento se ha utilizado un dinamómetro

BOLA NEGRA

El líquido ejerce sobre el cuerpo una fuerza vertical y sentido hacia arriba (empuje).

Experimental: La bola negra tiene una masa de 22,5 gramos.
Su peso real es de 0,22N y su peso aparente es de 0,14 N, por lo tanto el empuje experimental es de 0,08 N.(0,22N-0,14N= 0,08N.)
El empuje es el peso real menos el peso aparente, supongamos que el peso real.

Teórico: d agua = 1 g/cm^3
N=Kg·m /s^2
8,18 cm^3 · 1kg/1000 cm^3 · 9,8 m/s^2 = 80,164/1000=0,08N



BOLA PLATEADA:

Experimental: La bola plateada tiene una masa de 68.5 gramos.
Su peso real es de 0,67,5 N(0,67N) y su peso aparente es de 0,59N, por lo tanto el empuje experimental es de 0,08N.

Teórico:
8,18 cm^3 · 1kg/1000 cm^3 · 9,8 m/s^2 = 80,164/1000= 0,08 N

Hemos obtenido el mismo empuje experimental que teórico, y creemos que es porque el dinamómetro que utilizó Víctor fue muy preciso y aplicó perfectamente la teoría a la práctica.

Introducción al libro

Leyendo la introducción, vamos a dar una explicación del título haciendo especial hincapié en el subtítulo "los diez experimentos más bellos de la Física".
¿Cómo fueron elegidos?
Fueron elegidos a través de una encuesta realizada en Estados Unidos mediante una revista llamada Physics World, gracias a la idea que se le ocurrió a un historiador de la ciencia llamado Robert Crease. Esta revista tenía una gran difusión en Estados Unidos. Los resultados de esta encuesta fueron mas tarde publicados en el famoso periódico norteamericano The New York Times, lo que hizo que un gran número de periódicos se sumaran al asunto tanto en los suplementos de ciencia como en información general. En España tuvo que ser el periódico el País el 23 de Octubre de 2002 el que dedicó mayor atención a la noticia. Ningún experimento de Arquímedes entró en la lista pero debido a que Galileo estaba representado dos veces, el autor incluyó a Arquímedes por una debilidad personal y por su decimoprimera posición en la lista.

Robert Crease

¿Por qué?
Porque Robert Crease debía de pensar que aunque la ciencia para mucha gente es aburrida y complicada, también es curiosa, ya que tiene una parte en la que se explican el porque de muchas cosas, como por ejemplo el porque de como un avión de unas 20 toneladas es capaz de volar a 10.000 metros a unos 900 Km/h, o como un barco se mantiene a flote pesando mas de 50 toneladas con velocidades de 30 nudos, o simplemente como funcionan las ondas de una radio.
Cosas así que nos hacen la vida mas fácil y cómoda son curiosas.

                    Funcionamiento de un avión

¿Tiene el libro un hilo conductor?

El hilo conductor del libro según Manuel Lozano, su autor, es la relación que tenían todos los científicos en cuanto a que todos habían buscado con empeño respuestas a la naturaleza de la luz. 

¿Qué motivaciones puede tener el libro dentro de la asignatura?
La principal motivación es que aprendes haciendo algo que no es aburrido, no es estar sentado escuchando a alguien que te dice como es algo, sino que aprendes mientras lees, mientras te imaginas como algún científico se preguntó el porque de algo, y como fue investigando hasta dar con la solución. También puede motivar a estudiantes como nostros para intentar dar un paso adelante y empezar a experimentar hechos y a sacar nuestro lado cientifico preguntandonos el porque de las cosas incomprensibles para nosotros, de eso esta echo un cientifico de curiosidad, de empeño, de trabajo y de inteligencia.

¿Por qué es importante conocer la historia de la ciencia?
Es importante para saber el porque de las cosas, como han ido evolucionando las diferentes teorías y los diferentes inventos, como por ejemplo el modelo del átomo, permite saber que sectores hay que investigar, etc.

¿Conoces alguno de los experimentos antes de leer el libro?
Los experimentos que mejor conocíamos eran el de Arquimedes y la corona de Hierón y la teoría de Galileo sobre la caida libre de un cuerpo. Otros habiamos oido habar de ellos pero no sabiamos bien en que consistían.

Arquímedes y la corona de Hierón

 

Galileo y la Torre de Pisa (caida libre de los cuerpos)

¿Conoces alguno de los cientificos antes de leer el libro?
La mayoría conocemos a Einstein, Newton, Galileo y a Arquímedes ya que han descubierto teorías muy famosas como la teoría de la relatividad de Einstein, la teoría de Galileo la cual decía que la tierra giraba alrededor del Sol o la teoría de la caída libre de los cuerpos, la corona de Hieron de Arquímedes, o la descomposición de la luz de Newton. Son teorías muy conocidas. La teoría de Eratóstenes no la conocíamos aunque si sabíamos quien era el científico. A otros científicos como Milikan o Foucult no los conocíamos ni a ellos ni a sus teorías .

Albert Einstein

Isaac Newton

Galileo Galilei

Arquímedes

¿Que te sugiere esta experiencia?
Nos parece una tarea muy interesante ya que es una forma diferente de aprender, mas amena y mas divertida. Creemos que así podemos aprender mejor las teorías científicas y que también aprenderemos otras cosas tan simples como puede ser crear un blog.

Analisis de la ilustración: explica que te sugiere
Hemos observado que en la portada sale Einstein metido en una bañera sacando la lengua con el agua saliendose de la bañera, por lo que hemos deducido que intenta representar el título, ya que se titula De Arquímedes a Einstein y por lo cual sale Einstein realizando el experimento de Arquímedes. Einstein está sacando la lengua ya que en una de las imágenes más famosas del científico sale sacando la lengua.

De Arquímedes a Einstein

Búsqueda de información acerca del autor:

Manuel Lozano Leyva nació en 1949 en Sevilla y es un físico nuclear, escritor y divulgador científico. Actualmente es catedrático de Física Atómica, Molecular y Nuclear en la Facultad de Física de la Universidad de Sevilla, desde 1994.
Escribió el libro De Arquímedes a Einstein. Representa a España en el Comité Europeo de Física Nuclear y es autor de más setenta publicaciones sobre el tema. Otros libros del autor son: El galeón de Manila, Los hijos de Ariadna, El cosmos en la palma de la mano: del Big Bang a nuestro origen en el polvo de las estrellas ...