Fluidoak

Fluidoen estatika

Arkimedesen printzipioa

Solidoen eta likidoen
dentsitateak nola neurtu

Flotazioa bi likido
nahastezinetan

Hagatxo bat orekan
partzialki murgilduta

Gorputz bat fluido ideal
batean zehar mugitzen

Burbuila bat fluido
likatsu batean mugitzen

Hondoratutako barku
bat azalera ekartzea

Buia baten oszilazioak

Esfera baten oszilazioak

Descartesen deabrutxoa

Solido baten dentsitatea nola neurtu

Erreferentzia

Kapitulu honetan eredu sinple batez azalduko dugu aerometroak nola funtzionatzen duen, alegia, dentsitate eta altuera finkoa duen zilindro batez. Adibide honekin Arkimedes-en printzipioa aplikatzen da.

Ondoren, solido baten dentsitatea neurtzeko beste metodo bat ere azalduko da.

Likido baten dentsitatea nola neurtu

Aztertu  dugu jadanik nola neurtzen den solido baten dentsitatea aurreko kapitulu batean, baina ikus dezagun orain nola neurtzen den fluido batena.

Gorputz batek fluido baten gainazalean orekan flotatzen duenean pisua eta bultzada berdinak dira:

Gorputz flotatzailearen m masa ezaguna bada eta murgildutako aldearen V bolumena neurtzen badugu, fluidoaren dentsitatea kalkula daiteke. Horretan oinarritzen dira aerometroak. Izan ere, zilindrotxo bat da, masa ezagunekoa, eta eskala graduatu bat dauka, zuzenean likidoaren dentsitatea ematen duena. Likidoaren gainazalak markatzen du, aerometroaren eskalan, likidoaren dentsitatea.

Aerometroaren erabileraren arabera, izen ezberdinak hartzen dituzte: alkohometroa, sakarimetroa, etab.

Zilindroaren altuera 25 cm-koa da, dentsitatea 0.5 g/cm3 eta partzialki murgiltzen da likido batean, haren dentsitatea neurtzeko asmoz. Eskala graduatuan bertan murgildutako zilindro-zatia neurtuz, erraz kalkula daiteke fluidoaren dentsitatea. Zilindroa, likidoan flotatzen, orekan dago, beraz, pisua eta likidoaren bultzada berdinak dira: pisua=bultzada rsgSh=rf·gSx   rsh=rf x

Fluidoaren r_f dentsitatea kalkulatu ahal izateko, ezagunak izan behar dira, solidoaren r_s dentsitatea, h altuera eta murgildutako zatiaren x luzera (S sekzioa ez da beharrezkoa).

Adibidea:

Demagun murgildutako zatiaren luzera x=12.5 cm dela.

Aplika dezagun likidoaren dentsitatearen formula:

0.5·25=r_f 12.5 

Hortik ateratzen da r_f =1.0 g/cm³ , beraz, fluido ezezaguna ura izan daiteke.

Saiakuntza

• Fluidoa aukeratu zerrenda tolesgarritik: ura, olioa, alkohola edo glizerina.
• Solido zilindrikoaren dentsitatea finkoa da: r_s=0.5 g/cm³
• Solido zilindrikoaren altuera ere finkoa da: h=25 cm

Berria botoian klikatu.

Solidoa ikusten da, orekan, fluido horretan flotatzen. Eskala graduatuan solidoak murgilduta daukan x zatia neurtu behar da. Ondoren, likidoaren dentsitatearen formula aplikatu r_f  kalkulatzeko.

Erantzuna botoian klikatuz, programak likidoaren dentsitatea zenbakiz ematen du, eta geuk kalkulatutakoarekin konpara dezakegu.

Solido baten dentsitatea nola neurtu

Aurreko kapitulu batean, “Balantza. Solido baten dentsitatea neurtzea”, prozedura bat aztertu da objektu solido baten dentsitatea neurtzeko, balantza arrunt bat erabiliz.

1. Gorputz solidoa balantzarekin pisatu behar da eta emaitza gorde: m=F (gramotan).

2. Ondoren, solidoa uretan osorik murgiltzen da (dentsitatea 1.0 g/cm³), eta berriz ere emaitza gorde: F’.

Izan ere, gordetako bi balioen kenketa gorputz horren bolumena da (V=F−F’) baina cm³-tan adierazita.

Eta azkenik dentsitatea kalkulatzen da: ρ=m/V (g/cm³).

Kapitulu honetan, beste prozedura bat erakutsiko dugu solido baten dentsitatea neurtzeko (ρ>1.0), balantza elektroniko bat erabiliz.

1. Bete dezagun ontzi bat urez eta koka dezagun balantza elektronikoaren gainean. Hortxe kalibratu behar dugu "zero" balioa.

2. Gorputz solidoa uretan sartzen dugu hari batetik eskegita, baina hondoa ukitu barik. Balantzaren neurketa gorde, V.

3. Gorputz solidoa askatu eta hondoratzen utzi. Balantzaren neurketa gorde, m.

Bigarren neurketaren eta lehenaren arteko zatidura gorputz horren dentsitatea da : ρ=m/V

Diskusioa

Gorputza murgilduta dagoenean, baina hondoa ukitu barik, jasaten dituen indarrak hiru dira:

Hariaren T tentsioa. Pisua, mg Fluidoak eragindako bultzada, E=ρf·g·V, (ρf=1.0 g/cm3 urarena). Gorputza orekan dago, beraz T=mg−ρf·g·V

Fluidoak gorputzari eragindako bultzada (E=ρ_f·g·V) eta gorputzak fluidoari eragindako indarra (Newton-en hirugarren legearen arabera) berdinak dira eta aurkakoak.

Beraz, balantzak neurtzen du: F₁=ρ_f·g·V

Ondoren, gorputza hondoratzen denean, balantzak pisua neurtzen dio: F2=mg=ρV·g Bi neurketen arteko zatidura eginez, F2/F1, solidoaren r dentsitatea ematen du, zuzenki, likidoa ura baldin bada (ρf=1.0 g/cm3)

Saiakuntza

• Material solidoa aukeratu behar da zerrenda tolesgarrian: kobrea, burdina, urrea, silizioa, beruna, platinoa, aluminioa edo magnesioa.
• Uraren dentsitatea finkotzat hartzen da, r_f=1.0 g/cm³
• Gorputz solidoaren altuera ere finkotzat hartzen da: h=1.0 cm

Berria botoian klik egin.

Saguarekin zirkulutxo gorria desplazatuz, blokea uretan murgiltzen da, hondoa ukitu barik. Gorde ezazu balantzaren neurketa. Ondoren blokea hondora eraman (zirkulutxo gorria desagertzen da), eta gorde ezazu berriz ere balantzaren neurketa.

Balantzaren bi neurketen zatidura eginez kalkulatzen da solidoaren dentsitatea:

1. Gorputza hondoa ukitzen dagoenean (F₂)
2. Gorputza hondoa ukitu barik egon denean (F₁).

Azkenik, Erantzuna botoian klik eginez, programak idatziz erakusten du material horren dentsitatea, kalkulatuarekin konparatzeko.