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La Corona de Arquímedes

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La corona de Arquímedes

Yahel Reyes Munguía

OBJETIVO:

Estimar el número de quilates de oro de una alhaja pequeña

TEORÍA:

El principio de Arquímedes afirma que todo cuerpo sumergido en un fluido


experimenta un empuje vertical y hacia arriba igual al peso de fluido desalojado.
La explicación del principio de Arquímedes consta de dos partes: el estudio de
las fuerzas sobre una porción de fluido en equilibrio con el resto del fluido y la
sustitución de dicha porción de fluido por un cuerpo sólido de la misma forma y
dimensiones. En los cuerpos sumergidos actúan dos fuerzas; su peso, que es
vertical y hacia abajo y el empuje que es vertical pero hacia arriba.

Entonces, se pueden producir tres casos:

Si el peso es mayor que el empuje (P > E), el cuerpo se hunde. Es decir,


el peso específico del cuerpo es mayor al del líquido.

Si el peso es igual que el empuje (P = E) el cuerpo no se hunde ni emerge.


El peso específico del cuerpo es igual al del líquido.

Si el peso es menor que el empuje (P < E), el cuerpo flota. El peso


específico del cuerpo es menor al del líquido.

El principio de Arquímedes se formula así:

𝐸 = 𝑉𝜌𝑔

Donde 𝐸 es el empuje, 𝑉 el volumen de cuerpo desplazado, 𝑔 la


aceleración de la Gravedad (9.8 𝑚/𝑠) y 𝜌 la densidad del Fluido.

MATERIAL:

 Una pequeña alhaja de oro


 20 cm3 de mercurio
 Vaso precipitado de 200 ml
 Balanza de Mohr
 Probeta graduada
 Hilo

PROCEDIMIENTO:

1. Se mide la densidad de la alhaja y se calcula su volumen.


2. Utilizando el principio de Arquímedes se estima el quilataje.
3. Se comprueba dicha estimación sumergiéndola en mercurio
MEDICIONES OBTENIDAS Y ANÁLISIS

La relación que relaciona la densidad de la aleación con el quilataje es:

24 − 𝑥 24 − 𝑥
𝜌𝑜𝑟𝑜 𝑉𝑜𝑟𝑜 + 𝜌 𝑉 𝜌 +
𝜌= 𝑥 𝑜𝑟𝑜 𝑜𝑟𝑜
=
𝑜𝑟𝑜 𝑥 𝜌𝑜𝑟𝑜
24 − 𝑥 𝜌 24 − 𝑥 𝜌
𝑉𝑜𝑟𝑜 + 𝑥 𝜌 𝑜𝑟𝑜 𝑉𝑜𝑟𝑜 1 + 𝑥 𝜌 𝑜𝑟𝑜
𝑐𝑜𝑏𝑟𝑒 𝑐𝑜𝑏𝑟𝑒

Donde x es el quilataje de oro.

24 {𝜌 𝜌𝜌𝑜𝑟𝑜 }
𝑜𝑟𝑜− [ ]
𝜌𝑐𝑜𝑏𝑟𝑒
⇒𝑥= 𝜌
𝜌 [1 − 𝜌 𝑜𝑟𝑜 ]
𝑐𝑜𝑏𝑟𝑒

Esto nos llevó a encontrar los siguientes valores del quilataje:

x1 =6.56 (supuestamente 18)

x2=12.53 (supuestamente 14)

Los resultados predichos concordaron con los obtenidos ya que la segunda


alhaja que supuestamente que era de 14 quilates, tendía a hundirse un poco
más que la otra en el mercurio.

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