Informe de Laboratorio : Presión hidrostática (Laboratorio Virtual).

 

Fecha: 17/01/2025. 
Curso: 10mo “D”. 
Materia: Ciencias Naturales.
Integrantes: Bravo, Peña, Toala Saca.
Docente: Ing. Mariela Chiriboga. Jornada: Matutina.
Informe de Laboratorio #9
Tema: Presión hidrostática (Laboratorio Virtual).

Objetivo: Examinar cómo varía la presión hidrostática en función de la profundidad y la densidad del líquido mediante la simulación del comportamiento de un submarino en un laboratorio virtual, para estudiar cómo el líquido ejerce presión sobre el objeto al cambiar su profundidad y densidad, y determinar los factores que influyen en la presión hidrostática, aplicándolos al diseño y operación de vehículos sumergibles.

Materiales Necesarios:

- Laboratorio virtual

Procedimiento:

1. Sumergir el submarino:

o Utiliza el laboratorio virtual para sumergir el submarino en diferentes líquidos.

o Anota la profundidad alcanzada y la presión registrada en cada caso.

2. Completar la tabla de valores:

o Registra los datos de profundidad y presión obtenidos para cada líquido en una tabla organizada.

o Asegúrate de incluir columnas para la profundidad (h), presión (P) y el líquido correspondiente.

3. Calcular la densidad de las sustancias utilizadas:

o Aplica la fórmula de presión hidrostática:

o P=𝑑⋅𝑔⋅ℎ

o d= 𝑃𝑔∗ℎ

Realiza los cálculos para obtener la densidad (d) de cada líquido y anótalos en la tabla.

Resultados Esperados:

Tabla de Datos Registrados

Líquido Profundidad (h) (m) Presión (P) (bar) Densidad Calculada (d) (kg/m³)

Agua 200 20 1,020.41

Aceite 50 4.5 918.37

Gasolina 150 10.5 714.29

Miel 250 35 1,428.57

Cálculos Realizados

1. Cálculo de la densidad para el agua: 

 Profundidad: h=200 m Presión: P=20 𝑏𝑎𝑟=20×100,000=2,000,000 𝑃𝑎 Fórmula:

𝑑=𝑃𝑔∗ℎ

Sustituyendo: 𝐝=𝟐,𝟎𝟎𝟎,𝟎𝟎𝟎𝟗.𝟖⋅𝟐𝟎𝟎=𝟐,𝟎𝟎𝟎,𝟎𝟎𝟎𝟏,𝟗𝟔𝟎=𝟏,𝟎𝟐𝟎.𝟒𝟏𝐤𝐠/𝐦𝟑

2. Cálculo de la densidad para el aceite: Profundidad:  

h=50 m Presión: 𝑃=4.5 𝑏𝑎𝑟=4.5×100,000=450,000 𝑃𝑎 Sustituyendo:

𝐝=𝟒𝟓𝟎,𝟎𝟎𝟎𝟗.𝟖⋅𝟓𝟎=𝟒𝟓𝟎,𝟎𝟎𝟎𝟒𝟗𝟎=𝟗𝟏𝟖.𝟑𝟕𝐤𝐠/𝐦𝟑

3. Cálculo de la densidad para la gasolina: Profundidad:

 h=150 m Presión: 𝑃=10.5 𝑏𝑎𝑟=10.5×100,000=1,050,000 𝑃𝑎 Sustituyendo:

𝐝=𝟏,𝟎𝟓𝟎,𝟎𝟎𝟎𝟗.𝟖⋅𝟏𝟓𝟎=𝟏,𝟎𝟓𝟎,𝟎𝟎𝟎𝟏,𝟒𝟕𝟎=𝟕𝟏𝟒.𝟐𝟗𝐤𝐠/𝐦𝟑

4. Cálculo de la densidad para la miel: Profundidad:

 h=250 m Presión: 𝑃=35 𝑏𝑎𝑟=35×100,000=3,500,000 𝑃𝑎 Sustituyendo:

𝐝=𝟑,𝟓𝟎𝟎,𝟎𝟎𝟎𝟗.𝟖⋅𝟐𝟓𝟎=𝟑,𝟓𝟎𝟎,𝟎𝟎𝟎𝟐,𝟒𝟓𝟎=𝟏,𝟒𝟐𝟖.𝟓𝟕𝐤𝐠/𝐦𝟑

Interpretación de los Resultados

· Los valores de densidad calculados son consistentes con las propiedades físicas conocidas de los líquidos analizados.

· El agua mantiene su densidad estándar alrededor de 1,000 kg/m3

· El aceite es menos denso que el agua, mientras que la gasolina tiene una densidad aún menor.

· La miel es el líquido más denso debido a su composición viscosa y pesada.

Preguntas para Reflexionar:

1. ¿Por qué la densidad de un líquido influye en la presión hidrostática que ejerce sobre un objeto sumergido?

Respuesta: La densidad de un líquido determina cuánta masa hay en un volumen dado. A mayor densidad, mayor será el peso del líquido sobre el objeto, lo que incrementa la presión ejercida. Esto se refleja en la fórmula 𝑃=𝑑⋅𝑔⋅ℎ, donde d es un factor directo en la presión.

2. ¿Qué importancia tiene la presión hidrostática en el diseño de vehículos submarinos?

Respuesta: La presión hidrostática aumenta con la profundidad, por lo que es crucial diseñar submarinos capaces de soportar las fuerzas externas sin deformarse ni sufrir daños. Esto implica el uso de materiales resistentes y una estructura diseñada para distribuir uniformemente las fuerzas ejercidas por la presión.

3. ¿Qué relación hay entre la profundidad y la presión hidrostática?

Respuesta: La presión hidrostática es directamente proporcional a la profundidad. Esto significa que a medida que el objeto se sumerge más profundamente, la presión ejercida por el líquido aumenta de manera lineal.

4. ¿Por qué los líquidos menos densos, como la gasolina, generan menor presión a la misma profundidad?

Respuesta: Los líquidos menos densos tienen menos masa por unidad de volumen, lo que resulta en una menor fuerza ejercida sobre el objeto a la misma profundidad. Esto explica por qué la gasolina genera menos presión comparada con líquidos más densos, como el agua o la miel.

5. ¿Qué pasaría si el experimento se realizara en un planeta con una gravedad distinta a la de la Tierra?

Respuesta: La presión hidrostática sería diferente, ya que depende de la gravedad (g). En un planeta con mayor gravedad, la presión sería mayor a la misma profundidad, y en uno con menor gravedad, la presión sería menor. Esto impactaría los cálculos de densidad y el diseño de estructuras sumergibles para esos ambientes.