Lección Teach
Principio de Arquímedes: masa aparente
El alumnado usa el laboratorio remoto de Flotabilidad para conectar lectura aparente, líquido desplazado y principio de Arquímedes sin presentar la lectura en gramos como fuerza exacta.
Resultados de aprendizaje
Interpretar la lectura dinámica como lectura aparente en gramos, no como fuerza directa en newtons.
Estimar la masa de líquido desplazado a partir de densidad del líquido y volumen del objeto.
Comparar lecturas aparentes esperadas y observadas en objetos que se hunden.
Explicar cómo el laboratorio apoya el principio de Arquímedes con incertidumbre adecuada.
Vista previa de la actividad del estudiante
Contenido de la actividad
Solo vista previa. En una sesión de clase, los estudiantes pueden completar respuestas y entregar su trabajo al docente.
¿Qué cambia al sumergir un objeto?
12 min
¿Por qué un objeto parece más fácil de sostener bajo el agua que en el aire? La historia clásica cuenta que Arquímedes se dio cuenta de que el líquido empuja hacia arriba a un objeto sumergido. Aunque la leyenda de la bañera no sea una guía experimental, la pregunta física sí es real: parte del peso queda compensada por el empuje del líquido.
Cuando un objeto se baja dentro de un líquido, el líquido empuja hacia arriba. El laboratorio lo muestra con una lectura cambiante en gramos. Trata esa lectura como lectura aparente en gramos, no como fuerza exacta en newtons.
Modelo de masa aparente
El diagrama muestra por qué la lectura del sensor baja mientras el objeto está sumergido. Usa la fórmula siguiente para objetos que se hunden y quedan sostenidos por el sensor.
Estimación de lectura aparente
\text{lectura esperada} \approx m_{\text{objeto}}-\rho_{\text{líquido}}V_{\text{objeto}}
En esta lección, ¿cómo debes tratar la pantalla cambiante Mass/Masa: ... g?
Antes de abrir el laboratorio, explica qué valores necesitarás para estimar la lectura aparente de un objeto que se hunde. ¿Qué comparación harás después de bajarlo?
Mide lecturas aparentes
28 min
La comparación importante está entre los datos fijos del objeto y la lectura dinámica después de bajarlo. Lee la pantalla cambiante cuando el movimiento se haya estabilizado casi por completo.
El laboratorio puede mostrar más tarjetas de objetos que las que usa esta actividad. Para la comparación principal, usa la bola llena de canicas, la bola llena de glicerina y un caso que flote.
Abrir el laboratorio de Flotabilidad
Abre el laboratorio de Flotabilidad desde esta actividad.
Elige la bola llena de canicas.
Antes de bajar el objeto, registra su masa, volumen y densidad del líquido.
Pulsa el botón de flecha hacia abajo, espera a que el movimiento se estabilice casi por completo y registra la lectura aparente final.
Calcula la masa de líquido desplazado como densidad del líquido por volumen del objeto.
Estima la lectura aparente esperada como masa del objeto menos masa de líquido desplazado.
Repite con la bola llena de glicerina.
Añade una fila de un objeto que flote como caso límite. En esa fila, registra masa, volumen, densidad del líquido, lectura aparente observada y una nota. Deja en blanco las celdas de masa de líquido desplazado y lectura aparente esperada.
Tabla de evidencias de masa aparente
Completa al menos tres filas. Usa gramos y centímetros cúbicos. La lectura aparente observada es la pantalla dinámica Mass/Masa: ... g después de bajar el objeto. Calcula masa de líquido desplazado y lectura aparente esperada en filas de objetos que se hunden. En una fila de objeto que flota, céntrate en la lectura observada y la nota de interpretación; deja las celdas de cálculo en blanco. Puedes dejar en blanco las filas iniciales que no uses.
| Objeto | Masa del objeto g | Volumen cm3 | Densidad del líquido g/cm3 | Masa de líquido desplazado g | Lectura aparente esperada g | Lectura aparente observada g | Nota de interpretación |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
Para un objeto que se hunde, escribe la lectura aparente esperada en gramos. Explica cómo calculaste la masa de líquido desplazado, cómo la restaste a la masa del objeto y cómo comparaste tu lectura esperada con la lectura observada de tu tabla.
Conecta con Arquímedes
20 min
El principio de Arquímedes dice que el empuje depende del líquido desplazado. En este laboratorio, la evidencia más limpia viene de objetos que se hunden y siguen sostenidos por el sensor.
Compara tus lecturas esperadas y observadas en dos objetos que se hunden. ¿Están lo bastante cerca como para apoyar el modelo? Usa números de tu tabla.
¿Por qué un objeto que flota hace más delicado el modelo de lectura aparente? Usa un objeto que flote de tu tabla.
Redacta una afirmación final: ¿cómo apoya el laboratorio el principio de Arquímedes? Incluye un cálculo, una lectura observada y una limitación de usar lecturas en gramos en vez de medidas de fuerza.