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DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BSICAS | Marlon Ponce
CINEMATICA | DINAMICA | TERMOMETRIA
FISICA I
MANUAL DE PRCTICAS DE LABORATORIO
UNIVERSIDAD
CENTROAMERICANA
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MANUAL PRCTICAS DE
LABORATORIO
FSICA I
Autor:
Marlon Ponce
Laboratorio de Fsica
Versin revisada por:
Carlos Vallejos T.
Coordinador Ciencias Naturales
2012
UNIVERSIDAD CENTROAMERICANA, UCA
Universidad Centroamericana (UCA), Managua, Nicaragua
Rotonda Rubn Daro 150 metros al oeste.
Apartado Postal 69
WEB: www.uca.edu.ni
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CONTENIDO
INTRODUCCIN 4
NORMAS GENERALES EN EL LABORATORIO DE FSICA 5
GUAS DE LABORATORIO DE FSICA I 6
INCERTIDUMBRE DE LAS MEDIDAS Y TRATAMIENTO DE DATOS 7
MOVIMIENTO EN LINEA RECTA 12
OCILACIONES 19
EQUILIBRIO DE FUERZAS Y FUERZA DE FRICCION 23
TERCERA LEY DE NEWTON Y MAQUINA DE ATWOOD 27
LEY DE HOOKE Y CONSTANTE ELASTICA DE UN RESORTE 32
MOVIMIENTO PARABOLICO Y CONSERVACION DE LA ENERGIA MECANICA 36
TERMOMETRIA Y EQUILIBRIO TERMICO 39
LISTA DE REFERENCIA 42
ANEXOS 43
1. Rbrica para evaluar informe de laboratorio 43
2. Orientaciones para redactar el informe 45
a. Ejemplo de portada 45
b. Estructura del informe 45
3. Unidades y medidas del SI 51
4. Alfabeto Griego 53
5. Constantes Fsicas Fundamentales 54
6. Error absoluto y relativo (porcentual) 54
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INTRODUCCIN
Las prcticas de laboratorio de Fsica son fundamentales para complementar la base terica que se recibe. A
travs de la experimentacin se obtiene la ltima y definitiva garanta de la validez de una ley.
Las sesiones prcticas que recibir en este curso permitirn lo siguiente:
Confirmacin experimental, cualitativa y cuantitativa de la teora previamente abordada. Cuando algo lo vemos resulta de mucha facilidad entender su significado y as retener su contenido.
El profesor o instructor de laboratorio tendr la oportunidad de hacer ms creativa la enseanza de la fsica, ya que segn la experimentacin y deduccin, los estudiantes pueden redescubrir las bases tericas
planteadas.
Cada gua de este manual se ha diseado para que el estudiante pueda realizar la sesin de laboratorio de de
manera casi autnoma, con poca intervencin del instructor. En cada una, se da cierta base terica acorde al
experimento a realizar, se indica todo el procedimiento que se debe seguir y se seala los espacios necesarios
para anotar los resultados y discusiones a las interrogantes que se plantean en la evaluacin.
El profesor o instructor de laboratorio tendr una labor de asesoramiento, ayuda y revisin. Esta labor se
desarrollar por grupos de trabajo los cuales deben ser formados naturalmente- previo al inicio del curso de Fsica I. Los integrantes de los grupos de trabajo no deben exceder los cinco miembros. Cada grupo dispone de
tres horas para desarrollar y concluir la experiencia; dos de estas tres horas deben ser utilizadas en la realizacin
del montaje experimental y la adquisicin de datos.
Dado que se solicita la entrega de un informe de laboratorio. Se debe seguir las instrucciones especficas sobre la
forma de escribirlo. La gua general para redactar el mismo se encuentra dentro de este mismo documento.
El programa del curso esta constituido de ocho sesiones prcticas; siete de ellas relacionadas con cinemtica y
dinmica y una con termometra
El aprovechamiento ptimo de cada experiencia depende en gran medida de la planeacin anticipada y adecuada
de la misma, esto implica una buena documentacin de acuerdo al tema y una interpretacin precisa de la gua
correspondiente presentada en este manual.
Los estudiantes que lo deseen pueden descargar el Manual en la siguiente direccin Web: (anote en el siguiente
espacio la direccin indicada)
5
NORMAS GENERALES EN EL LABORATORIO DE FSICA
La siguientes medidas de seguridad han sido adoptadas para que con un poco de sentido comn se pueda trabajar
en el laboratorio de manera segura, no slo para ti, sino para todos los que estn a tu alrededor.
1. Nunca trabajes en el laboratorio si no hay un profesor o instructor que se de cuenta de lo que haces.
2. Prepara tu actividad o experimento de laboratorio leyndolo de antemano. Haz las preguntas necesarias acerca de lo que no te resulte claro. Anota todas las precauciones que debes tomar.
3. Usa ropa apropiada para el laboratorio. En el laboratorio de fsica es obligatorio el uso de gabacha. Evita el uso de uso de joyas o artculos que cuelguen.
4. Mantn el rea de trabajo libre de libros y materiales que no sean necesarios para tu trabajo. Esto incluye no usar computadora porttil si la prctica no lo amerita.
5. En caso de ser necesario usar gafas de seguridad, principalmente debe ser cuando trabajes con fuego, lquidos calientes y material de vidrio.
6. Nunca lances cosas, ya sea dentro o fuera del laboratorio.
7. Usa los aparatos nicamente como se indica en el manual o segn las instrucciones del profesor. Si quieres aplicar otro procedimiento, tu profesor tendr que aprobarlo primero.
8. Cuando se rompa algn equipo u objeto, sin importar el tipo material, informa de inmediato a tu profesor. Jams toques directamente vidrios rotos o mercurio derramado de un termmetro.
9. No toques objetos que pueden estar calientes; vasos metlicos, bombillas, resistencias, calentadores de inmersin, agitadores magnticos, etc.
10. Cuando trabajes con circuitos elctricos, apaga la fuente de alimentacin antes de hacer ajustes en ellos.
11. Si estas conectando un voltmetro o ampermetro a un circuito, tu profesor deber aprobar las conexiones antes de suministrar corriente.
12. No conectes entre s las terminales de una pila o batera con alambre. Puede que se caliente y resulte peligroso.
13. Informa de inmediato a tu profesor en caso de cualquier lesin, accidente o destrozo. Tambin avisa si sospechas que algo no funciona correctamente, por ejemplo sonidos u olores extraos.
14. Trabaja en silencio para que puedas escuchar cualquier aviso sobre precauciones y seguridad.
15. Intersate por conocer la ubicacin de los extinguidotes y la salida de emergencia ms cercana.
16. Cuando termines tu trabajo, revisa que las conexiones de los circuitos elctricos estn desconectadas, y las de agua y gas queden cerradas. Guarda todos los materiales y aparatos en los lugares designados por el
profesor. Cuando sea necesario, sigue las instrucciones para deshacerte de cualquier material de desecho. Y
finalmente, Limpia el rea de trabajo y ordena el asiento utilizado.
6
GUAS DE LABORATORIO
DE FSICA I
7
LABORATORIO N 1
INCERTIDUMBRE DE LAS MEDIDAS Y TRATAMIENTO DE DATOS
Introduccin
La fsica es una ciencia experimental y todo experimento resulta incompleto si no va acompaado de los valores
de las magnitudes que intervienen en el fenmeno. Por esta razn la operacin de medir es de vital importancia
para la fsica. Cuando se realiza una medida se compara dos magnitudes de la misma especie, donde una de ellas
se elige arbitrariamente como unidad de medida.
Las prcticas de laboratorio en Fsica tienen como objetivos fundamentales la observacin y la medicin. Para
realizar observaciones es necesario poner mucha atencin a los aspectos generales de la expectacin. Una vez
centrado en aquellos parmetros que pueden describir el fenmeno, entonces se debe buscar la mejor
metodologa de medicin para lograr obtener los datos numricos asociados a cierto comportamiento fsico o
fenmeno y, que a partir de ello, estar en la capacidad de describirlo tericamente por medio de un modelo fsico
matemtico.
Para realizar la medicin se le debe prestar mucha atencin a los instrumentos de medicin y a los resultados de
la medicin. Por lo general, se tienen instrumentos en distintos formatos para medir una misma cantidad fsica, y
las diferencias bsicas radican principalmente en el rango de medicin y la aplicabilidad del instrumento. Por
ejemplo, para medir la longitud de un objeto es necesario tener una idea del tamao del objeto. Bien el objeto
puede ser un tramo de carretera de varios kilmetros o bien un lpiz de grafito. Con una cinta graduada en
kilmetros y tambin con una regla escolar podremos medir la longitud del tramo de carretera, pero nicamente
con la regla escolar podremos estimar mejor la longitud del lpiz. Para eso se toma en cuenta la escala y rango
de medicin del instrumento.
Objetivos
1. Desarrollar habilidades en la realizacin de mediciones con algunos instrumentos de laboratorio. 2. Comprender la importancia que tiene el determinar, clasificar y cuantificar la incertidumbre y errores en las
mediciones de las magnitudes fsicas
3. Analizar datos por medio de la aplicacin de mnimos cuadrados
Materiales y equipos
Vernier Regla de 30 cm Cinta mtrica
Cilindro (Madera o plstico) Esfera Columna de madera (Paraleleppedo)
Balanza digital Dinammetro Pesas y Portapesas
Columna de metal Soporte universal Varilla soporte
Balanza analgica
Metodologa
1. Primeramente el profesor le explicar cada uno de los instrumentos de medicin, de ellos deber aprender a identificar, la magnitud que mide, las escalas, la resolucin y las caractersticas generales de uso en el
laboratorio y en la industria. Anote la informacin de cada instrumento en la tabla 1.
2. No olvide preguntar al profesor cualquier duda al respecto del instrumento, recuerde que es vital saber utilizar adecuadamente los instrumentos de medida.
3. Proceda a identificar cada una de las muestras slidas regulares que se le han asignado e identifique que magnitud puede determinar a cada una de ellas, as como el material del cual estn hechas.
8
4. El profesor le explicar las tres reglas para expresar una medida y su incertidumbre, a continuacin aplique dichas reglas para obtener correctamente las cifras significativas de los siguientes valores.
1. 345.50 3.8 mm. 5.- 5.619 0.826 N
2. 43 0.06 m. 6.- 8.458456 0. 063486 m.
3. 6.275 0.05785 s 7.-8.458456 0. 063486 cm.
4. 4.6782 0.46 s
Tabla 1. Estudio de los principales instrumentos de medida
Instrumento
de medida
Magnitud
que se mide
Unidades de
medida
Resolucin, rango
de medida
Regla
Vernier
Balanza
Dinammetro
Cinta mtrica
5. En las actividades siguientes usted deber saber elegir el mejor instrumento para medir la magnitud requerida y especificar la escala en la cual esta midiendo. Los parntesis, ( ), indica que usted debe anotar las unidades
de medida correspondiente.
6. Mida el volumen de la columna de madera (paraleleppedo) llenando la tabla 2. El parntesis es para colocar las unidades de medida de cada magnitud.
Tabla 2. Medida indirecta volumen paraleleppedo
N Largo
( )
Ancho
( )
Alto
( )
Volumen
( )
Error
Absoluto ( )
Error
Relativo ( )
Con la regla
Con el vernier
7. Mida el volumen de la columna de metal llenando la tabla 3.
Tabla 3. Medida indirecta volumen de una columna de metal
N Largo
( )
Ancho
( )
Alto
( )
Volumen
( )
Error
Absoluto ( )
Error
Relativo ( )
Con la regla
Con el vernier
9
8. Mida el volumen de un cilindro.
Tabla 4. Medida indirecta del volumen del cilindro
N Altura
( )
Dimetro
( )
Volumen
( )
Error
Absoluto ( )
Error
Relativo ( )
Con la regla
Con el vernier
9. Mida el volumen de una esfera.
Tabla 5. Medida indirecta del volumen de la esfera
N Dimetro
( )
Volumen
( )
Error
Absoluto ( )
Error
Relativo ( )
Con la regla
Con el vernier
10. Obtenga la masa de cada columna o barra y de la esfera y encuentra la densidad de cada uno. El volumen que ocupar para el calculo de la densidad ser el que usted considere tenga menos error de medicin, ya sea el
obtenido con la regla o con el vernier.
Tabla 6. Densidades muestras slidas regulares
Muestra Slida Masa
(g)
Volumen medido
con el vernier
(en cm3)
Densidad
calculada
(g/cm3)
Densidad
terica
(g/cm3)
Eabs en la Densidad (Terico -Calculado)
(g/cm3)
Barra de madera
Barra de metal
(Aluminio)
Esfera (Hierro)
Cilindro
(Aluminio o
Bronce)
La densidad terica debe consultarla de alguna fuente bibliogrfica, segn el material dado para cada muestra slida.
11. Con el dinammetro como instrumento de medida proceda llenar la tabla 7 con las respectivas fuerzas por peso que ejerce cada masa sobre el dinammetro. Por el momento no se preocupe por entender totalmente las
caractersticas del dinammetro.
12. Calcule el valor de la gravedad g, segn la siguiente formula. Fpeso = masa * gravedad, despeje g y calcule su valor para cada masa.
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Tabla 7. Determinacin del peso de una masa
Masa (g) 20 30 40 50 60 70 80 Valor
promedio
de g (m/s2)
Masa (en Kg.)
Fuerza por Peso (N)
Valor de g (m/s2)
13. Construya un grfico Masa (en el eje X) vs. Fuerza por peso (en el eje Y), y determine la pendiente la lnea. Tambin utilice la calculadora en modo estadstico para calcular los parmetros de la recta de regresin de la
recta y compare el valor de la pendiente obtenido con l del grfico.
14. Compare el valor de la pendiente del grfico (Pendiente = Y/X) con el promedio calculado de g.
Evaluacin
1. Por qu es importante realizar mediciones y expresarlas con su incertidumbre?
2. Qu informacin da el error relativo y qu informacin da el error absoluto?
3. Cmo se clasifican los distintos tipos de errores?
4. Qu deduces del valor de g obtenido para cada una de las masas en el paso 12?
ANEXO
Tabla 8. Frmulas para calcular los errores absolutos y relativos
1.
1 Donde: b = base, a = ancho, l = largo, h = altura, d = dimetro, = 3.14, m = masa, v = volumen, = densidad, EAbs = Error absoluto, Erel = rror
relativo.
Muestra Magnitud Frmula Error Absoluto Error relativo
Cara del
paraleleppedo
rea hbA * EbhEhbAEAbs ** 100%*
b
Eb
h
EhAErel
Paraleleppedo Volumen halV ** VVEVE relAbs * 100%*
h
Eh
a
Ea
l
ElVErel
Cilindro Volumen
4
2dhV
VVEVE relAbs * 100%*2
d
Ed
h
EhVErel
Esfera Volumen 3
6
1dV
VVEVE relabs * 100%*3d
EdVErel
Todas las anteriores
Densidad
V
m
2
**
V
VEmmEVE absabsabs
100%*
absrel
EE
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LABORATORIO N 2
MOVIMIENTO EN LNEA RECTA
Introduccin
Muchos sistemas en la naturaleza y el universo presentan cierto comportamiento en su movimiento. Es
importante caracterizar la cinemtica de estos sistemas, al igual de aquellos que la humanidad ha creado y
desarrollado artificialmente.
Una de las caractersticas principales de todo movimiento en mecnica lo constituye la velocidad. El movimiento
mecnico de los cuerpos es la variacin de su posicin en el espacio y en el tiempo. Se dice que un cuerpo posee
cierta velocidad si respecto de un sistema de referencia se aprecia su movimiento, o bien estar en reposo
respecto de este sistema inercial si no se desplaza referente a l. Un sistema de referencia puede ser inercial (fijo,
reposo) o no inercial (en movimiento). Por otro lado, la velocidad del cuerpo puede ser constante o bien estar
cambiando uniforme o aleatoriamente. Estos cambios indican que el cuerpo tendra una aceleracin que puede
ser variable o constante en el tiempo.
La velocidad es un vector,t
XV
, y hay que diferenciarle de la rapidez la cual es un escalar
t
XR , siendo
esta(la rapidez), la propiedad bsica de un cuerpo en movimiento.
Si el cuerpo se desplaza a velocidad constante, entonces no posee aceleracin, hasta que no vare su velocidad.
Si lo hace, ser menester nuestro saber si su aceleracin es o no constante. Por lo general, muchos estudiantes
aplican las ecuaciones cinemticas sin notar que la aceleracin del cuerpo pueda variar, lo que es una falta muy
frecuente. En la presente prctica trataremos sistemas caracterizados como un MRU y MRUV.
Objetivos
4. Desarrollar habilidades para comprobar experimentalmente la interrelacin de magnitudes fsicas de la cinemtica.
5. Comprobar las leyes que rigen el desplazamiento de un cuerpo que se mueve en describiendo un movimiento rectilneo uniforme u uniformemente variado.
6. Analizar analtica y grficamente la relacin de las magnitudes que describen el movimiento rectilneo uniformemente variado.
Materiales y equipos
Riel de aluminio Cronmetro Rampa de aluminio 50 cm
Cinta mtrica Marcador Esfera de vidrio (canica)
Regla mtrica Soporte universal Varilla soporte
Masking tape Esfera de metal (baln) Nuez doble
Metodologa
Para el estudio del MRU
1. Forme un plano inclinado con la rampa de 40 cm, no ms de 10 cm de altura. 2. Junte el extremo inferior de la rampa con uno de los extremos del riel de aluminio, el cual debe estar
horizontalmente sobre la mesa.
3. Establezca cierto punto de partida en la rampa y mrquelo. 4. Suelte la canica desde el punto marcado en c, y deje que recorra el riel horizontal si se sale del recorrido,
ajstelo nuevamente hasta que lo recorra completamente.
12
5. Si todo marcha bien, mida tres distancias (100, 120 y 140 cm) partiendo de la unin entre la rampa y el riel de aluminio.
6. Suelte la canica desde el reposo y mida el tiempo que tarda en recorrer los 100 cm(recuerde activar el cronmetro cuando la canica caiga sobre el riel horizontal)
7. Repita 10 veces las mediciones de tiempo para los 100 centmetros. 8. Ahora mida los tiempos respectivos que tarda la canica en recorrer los 120 y los 140 centmetros, tomando
10 datos para cada distancia.
9. Sustituya la canica por una esfera de diferente masa y material y repita los pasos anteriores. 10. Llene la tabla 1 con los datos registrados.
Tabla 9 Tiempos en el MRU
Distancia, X
(cm)
Tiempos registrados para
la canica, t ( en segundos)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Promedio
(segundos)
Error
tiempo
(n-1)
100
120
140
Distancia
(cm)
Tiempos registrados
para la baln (en segundos)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Promedio
(segundos)
Error
tiempo
(n-1)
100
120
140
11. Con los valores promedio de tiempo, calcule la velocidad para cada tramo de desplazamiento para cada esfera.
Tabla 2. Velocidades en el MRU para la canica y el baln
Canica Baln
Distancia
(cm)
Tiempo
promedio
Velocidad
t
XV
Distancia
(cm)
Tiempo
Promedios
(S)
Velocidad
(cm/s)
t
XV
100 100
120 120
140 140
Veloc. promedio para
la canica (cm/s)
Veloc. promedio para
el Baln (cm/s)
Para el estudio del MRUV
1. Construya un plano inclinado con el riel de aluminio (el ms largo casi 1.6 metros) segn se muestra en la figura 1, eleve el plano hasta 10 centmetros respecto a la horizontal de la mesa.
2. Marque un punto de partida en el extremo superior del plano, desde donde soltar la esfera partiendo del reposo. Puede escoger entre el baln y la canica.
3. Mida a partir del punto marcada hacia el extremo inferior del plano 100, 120 y 140 cm de distancia
13
4. Registre el tiempo que tarda la esfera en recorrer cada uno de los tramos de distancia, activando el cronmetro en el mismo instante
que es soltada.
5. Repita los tiempos para 10 mediciones en cada distancia. 6. Cambie la altura de inclinacin de la rampa ahora a 20 y luego 30
centmetros y repita las mediciones de tiempo para los 100, 120 y
140 cm 10 veces.
7. Llene la tabla 3 con los datos registrados.
Tabla 3 Datos registrados en el MRUV, distancia (X).
Distancia
(cm)
Altura
del
plano
(cm)
Tiempos registrados para
la esfera, t ( en segundos)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Promedio,
( t , s)
Error tiempo
(n-1, S)
100
10
120
140
100
20
120
140
100
30
120
140
8. Calcule la aceleracin, a, para cada tramo de distancias y para cada inclinacin. Por cada altura de inclinacin obtenga la aceleracin promedio segn las distancias recorridas. Anote los datos en la tabla 4 y 5.
Tabla 4. Aceleracin [cm/s]
Altura (cm.) Distancia (cm)
Tiempo
Promedio
(s)
Aceleracin, 2
2
t
Xa (cm/s2)
10
100
120
140
20
100
120
140
30
100
120
140
*t es igual a t
Figura 1
Plano
14
Tabla 5. Aceleracin [cm/s]
Altura (cm) Aceleracin promedio
para cada altura (cm/s2)
10
20
30
Evaluacin
1. Haga un esquema del montaje experimental.
2. Realice un grfico t vs. X para el MRU. Calcule de este la pendiente y compare con la velocidad obtenida en el paso k del MRU. Que diferencias observa en los tiempos de la canica y el baln.
3. Haga un grfico t vs. X y t vs. X del MRUV.
4. Aplique a los datos del grfico t2 vs. X el mtodo de mnimos cuadrados, haciendo: y = X y x = t La pendiente resultante de la ecuacin multiplquela por 2 y compare este resultado con los que obtendr en el
paso siguiente. ma *2 donde m es la pendiente del grfico.
5. En el MRUV, determine la aceleracin de la esfera para cada caso (segn la altura y la distancia recorrida).
2
2
t
Xa t es igual al tiempo promedio ( t )
6. Realice sus propios anlisis y saque sus propias conclusiones segn los valores de velocidad y aceleracin obtenidos respectivamente para el MRU y MRUV.
7. Cul es el promedio de todas las velocidades y las aceleraciones? (velocidades de cada esfera y aceleraciones para cada altura) Son confiables los datos obtenidos?
8. Indique cules son las fuentes de error en este experimento y presente algunas recomendaciones para disminuir el impacto sobre los resultados.
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LABORATORIO N 3
OSCILACIONES
Introduccin
Un sistema oscilante tiene movimiento armnico simple nicamente si la fuerza
de restitucin es directamente proporcional al desplazamiento. Uno de esos
sistemas es el pndulo simple, el cual es un modelo idealizado que consiste en
una masa puntual (bola o esfera) suspendida de un hilo sin masa y no estirable.
Si la masa se mueve a un lado de su posicin de equilibrio (vertical), oscilar
alrededor de dicha posicin. Para oscilaciones cortas o amplitudes pequeas el
movimiento de la bola se ve influenciado solamente por la longitud del hilo y la
fuerza de gravedad, que la que mantiene en movimiento al sistema. La relacin
entre el perodo, la longitud y la fuerza de gravedad se puede expresar como:
g
LT 2
Donde; L, es la longitud del pndulo y g es el valor de la aceleracin de la gravedad.
A travs del este sistema se puede estudiar o calcular el valor de la aceleracin de la gravedad en un punto dado
de la tierra, midiendo con anticipacin el perodo que tarda el pndulo en completar una oscilacin.
Los efectos de la gravedad tambin se pueden estudiar utilizando el pndulo fsico o pndulo reversible
Un pndulo fsico consta esencialmente de una masa oscilante que rota alrededor de un punto fijo denominado
eje de rotacin y que no coincide con su centro de masa.
S el pndulo se desplaza de su posicin de equilibrio, como lo ilustra la figura 1, apareceun torque ejercido por la fuerza de gravedad en la direccin del eje que pasa por punto de suspensin, que tiende a hacer girar el
pndulo en direccin contraria a su desplazamiento angular y de sta forma llevar al pndulo de nuevo a su posicin de equilibrio (torque recuperador), posicin que no logra obtener debido a su inercia.
Si aplicamos el teorema de Steiner (teorema de ejes paralelos), podemos calcular el momento de inercia I con respecto a un eje desplazado una distancia d del centro de masa, siendo Ic el momento de inercia del cuerpo
rgido respecto a un eje que pasa por su centro de masa (ver ecuacin en Sears, pgina 342 figura (c), se obtiene
una ecuacin para el perodo:
reglaladeladoslossonbabamIdgm
dmIT c
c ,;)(12
1;2 22
2
Donde m es la masa, g aceleracin de la gravedad y d la distancia entre el punto de suspensin y el centro de
masa del cuerpo.
De ac se puede obtener un mtodo para comprobar el valor de la gravedad g, despejndola de la ecuacin del
perodo.
Objetivos
7. Determinar experimentalmente el principio de modelacin del pndulo simple 8. Verificar las propiedades de simetra del pndulo fsico 9. Medir el momento de inercia de una regla mtrica cuando se usa como pndulo reversible. 10. Calcular el valor de la aceleracin de la gravedad.
Figura 1. Pndulo fsico
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Materiales y equipos
Regla 30 cm Cinta mtrica Balanza
Soporte universal Regla mtrica con agujeros simtricos Regla mtrica
Pasador Cronmetro Pesa con gancho
Nuez doble Masking tape Hilo
Vernier
Metodologa
Para el pndulo simple
1. Realizar el montaje de la figura 2. No utilizar el portapesas, cuelgue directamente la masa directamente del hilo. Seleccione una longitud inicial de
30 cm.
2. Desve el cuerpo oscilante de la posicin vertical de equilibrio de forma que el hilo forme con sta un ngulo de 20. Calcule la amplitud de la oscilacin con la
siguiente relacin:
180
A
, es el ngulo de desplazamiento del pndulo. 3. Mida ahora el tiempo que requiere el pndulo para realizar 10 oscilaciones y
calcule el perodo.
4. Anote los datos en la tabla 1. 5. Repita los pasos anteriores para otras dos longitudes mayores a la inicial (se sugiere 40 y 50 cm.) y termine
de rellenar la tabla 1.
Tabla 10. Perodo de oscilacin en el pndulo simple
L1 = cm L2 = cm L3 = cm
Rep. Tiempo 10
oscilaciones
T(s) Rep. Tiempo 10
oscilaciones
T(s) Rep. Tiempo 10
oscilaciones
T(s)
1 1 1
2 2 2
3 3 3
4 4 4
5 5 5
6 6 6
7 7 7
8 8 8
9 9 9
10 10 10
Perodo promedio (s) Perodo promedio (s) Perodo promedio (s)
Valor de g1 (m/s2) Valor de g2 (m/s
2) Valor de g3 (m/s
2)
FFFIIIGGGUUURRRAAA 222... PPPNNNDDDUUULLLOOO
SSSIIIMMMPPPLLLEEE...
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Para el pndulo fsico
1. Realizar el montaje de la figura 3. 2. Hacer oscilar el pndulo un pequeo ngulo, puede ser cualquier menor de 20
grados.
3. Medir el tiempo que tarda en completar 10 oscilaciones para una longitud o distancia d, y se promedia el valor del periodo. La distancia d es la longitud
que hay entre el eje de rotacin (punto de sujecin) y el centro de masa de la
regla.
4. Anotar en el cuadro correspondiente la longitud d y el periodo T. 5. Cambie la posicin del eje de oscilacin (punto de sujecin) y repita los pasos
2, 3 y 4 tngase en cuenta la nueva distancia de d.
6. Del modo descrito, se proceder de nuevo, a repetir los pasos anteriores hasta cambiar el eje de oscilacin hasta llegar al centro de la regla, es decir variando
la distancia d (longitud del eje de oscilacin al centro de masa)
7. Llnese la siguiente tabla teniendo cuidado de las unidades dadas para la longitud.
Tabla 11. Perodo de oscilacion pndulo reversible
Repeticin Distancia,
d (cm) N de oscilaciones
Tiempo t (s) de
10 oscilaciones Periodo, T (s) g (m/s
2)
1
d1 =
10
2 10
3 10
4 10
5 10
1
d2 =
10
2 10
3 10
4 10
5 10
1
d3 =
10
2 10
3 10
4 10
5 10
g
Notas: *La distancia di se debe medir desde el centro de la regla hasta el punto de soporte de la regla. (Eje
de oscilacin)
*El perodo T es el promedio de las 10 oscilaciones. Tiempo t (s) entre 10.
* La gravedad, g, se debe calcular despejndole de la frmula del perodo T. Frmula dada en la introduccin.
Evaluacin
Pndulo Simple
1. Realizar una grfica que represente el comportamiento del sistema, en las abscisas (eje x) se anotan los valores de la longitud L, y en las ordenadas (eje y) se toman los valores de los periodos T, en segundos.
Figura 3. Pndulo reversible
18
2. Grafique la recta de regresin para L vs. T y calcule el valor de g segn el grfico. (2
24
mg
) donde m
es la pendiente de la recta.
3. Calcule el valor de la aceleracin de la gravedad, g, despejndola de la ecuacin del perodo para el pndulo simple. Y determine el error absoluto y relativo respecto al valor terico de g.
4. Que cree que sucedera con el valor del perodo para cualquiera de la longitudes si se aumenta o se disminuye el valor de la masa oscilante.
5. Investigue acerca situaciones ordinarias que podran modelarse como pndulo simples. 6. Extraiga sus conclusiones del experimento.
Pndulo fsico
1. Realizar una grfica que describa el comportamiento del sistema, srvase seguir el siguiente procedimiento. En abscisas (eje x) se representan los valores de la longitud d, y en ordenadas (eje y) se toman los valores de
los periodos T, en segundos. Las graficas deben hacerse en papel milimetrado o en un plano donde los ejes
tengan distancias regulares
2. Realice los clculos respectivos para el momento de inercia y determine si este es un buen procedimiento para determinar la constante de aceleracin gravitacional.
3. Calcule el valor medio de la aceleracin de la gravedad g obtenido de la serie de mediciones de los valores de la tabla
4. Analice el error absoluto (m/s2) y relativo (%) de la media de g respecto al valor conocido segn algn texto de referencia.
5. Explique lo que sucede con el sistema cuando el eje de rotacin coincide con el centro de masa (en un cuerpo con simetra regular son el mismo punto el centro geomtrico, el centro de masa y el centro de
gravedad)
6. Que conclusiones y observaciones deduce usted de esta experiencia?
19
LABORATORIO N 4
EQUILIBRIO DE FUERZAS Y FUERZA DE FRICCIN
Introduccin
Las tres leyes de Newton pretenden modelar la dinmica de una partcula. La primera ley plantea que: Todo cuerpo contina en su estado de reposo (es decir, velocidad nula) o de movimiento uniforme en lnea recta a
menos que sea forzado a cambiar su estado por fuerzas externas. Se le puede aplicar una fuerza a un cuerpo sin que cambie su estado de movimiento, si hay otra fuerza que
contrarreste esa. La fuerza resultante es cero, pues es la suma de las fuerzas. Por ejemplo, pensemos en el juego
ese en el que se hacen dos equipos que tiran de una cuerda para conseguir que el equipo contrario cruce una lnea
o, en las versiones ms divertidas, tirarlo al barro. Obviamente los dos equipos ejercen fuerza, pues tiran de la
cuerda, pero si ejercen ambos la misma, al tirar cada equipo en sentido contrario, se contrarrestan, y nadie se
mueve.
La segunda, o ley de la fuerza explica cmo varan las propiedades del cuerpo al aplicarle fuerzas. Visto de otro
modo, puede decirse que es la definicin de fuerza. Existe una magnitud fsica que se llama momento, que es el
producto de la masa del cuerpo por su velocidad. La variacin en el tiempo del momento es la fuerza. Si
suponemos que la masa no vara (lo normal para nosotros), esta variacin respecto al tiempo es nicamente de la
velocidad, y la variacin de la velocidad respecto al tiempo es la aceleracin.
Siempre que se pretenda deslizar una superficie sobre otra, es necesario vencer una fuerza que se opone a ello,
que acta sobre los cuerpos puestos en contacto en direccin del deslizamiento y en sentido contrario a ste. Esta
fuerza se le denomina fuerza de friccin o de rozamiento.
Su origen se debe fundamentalmente al entrelazamiento de las rugosidades de las superficies puestas en
contacto. Experimentalmente se comprueba que la fuerza de friccin F, es proporcional a la fuerza de presin
normal N que se ejerce sobre el cuerpo mvil. F = *N, donde es un coeficiente de proporcionalidad que se denomina coeficiente de friccin, el mismo depende de la naturaleza de las sustancias puestas en contacto y de
su grado de pulimentacin.
Existen dos tipos de rozamiento o friccin, la friccin esttica y la friccin cintica. La primera es una
resistencia, la cual se debe superar para poner movimiento un cuerpo con respecto a otro que se encuentra en
contacto. La segunda, es una fuerza de magnitud constante que se opone al movimiento una vez que ste ya
comenz. En resumen, lo que diferencia a un roce con el otro es que el esttico acta cuando el cuerpo est en
reposo y el cintico cuando est en movimiento.
El roce esttico es siempre menor o igual al coeficiente de rozamiento entre los dos objetos (nmero que se mide
experimentalmente y est tabulado) multiplicado por la fuerza normal. El roce cintico, en cambio, es igual al
coeficiente de rozamiento, denotado por la letra griega , por la normal en todo instante.
Objetivos
11. Comprobar en forma grfica la suma vectorial de tres fuerzas equilibradas totalmente 12. Aplicar el teorema de Pitgoras para encontrar los mdulos de las componentes rectangulares de una fuerza. 13. Experimentar el origen de las fuerzas de rozamiento en dependencia de las distintas superficies en contacto. 14. Encontrar experimentalmente el coeficiente esttico entre la superficie de un plano inclinado de madera y un
bloque deslizante de diferente material.
20
Materiales y equipos
Hilo de nylon Transportador Varilla soporte o pasador
Papel angular Dinammetros (tres idnticos) Dinammetro 1N
Nueces dobles Soporte universal Dinammetro 2N
Cinta mtrica Regla 30 cm Conjunto de pesas
Regla mtrica Balanza digital Cinta mtrica
Papelografo A4 Plano inclinado o rampas de madera Bloques deslizantes
Metodologa
Para el equilibrio de fuerzas:
1. Fijar los tres dinammetros en la mesa de tal forma que las tres cuerdas unidas en un mismo nodo estn tensadas y el nodo est en algn lugar en la mesa.
2. Comprobar que las tres fuerzas que ahora actan sobre el nodo estn coplanares. 3. Determine la magnitud de cada una de las fuerzas en los dinammetros y determinar los ngulos entre las
fuerzas; para eso se proyectan las sombras de los tres hilos en un papel angular (o con ayuda de un
transportador) con el nodo en el centro del papel angular. (Tomar los datos en forma de un croquis
simplificado en vez de hacer una tabla.)
4. Se le sugiere que una de las tres fuerzas coincida con el 0 del papel angular o del transportador para leer solamente 2 ngulos en cada terna.
5. Repita las instrucciones con para otras tres ternas de fuerzas arbitrarias. 6. Extraiga los datos de sus esquemas o croquis y antelos en las tablas correspondientes a cada terna.
Terna 1 Terna 2
Terna 3 Terna 4
Vector Magnitud
(N) i ()
CX (N)
CY (N)
1
2
3
Sumatoria de componentes, C
Vector Magnitud
(N) i ()
CX (N)
CY (N)
1
2
3
Sumatoria de componentes, C
Vector Magnitud
(N) i ()
CX (N)
CY (N)
1
2
3
Sumatoria de componentes, C
Vector Magnitud
(N) i ()
CX (N)
CY (N)
1
2
3
Sumatoria de componentes, C
21
Para el experimento de friccin
a. Fuerza de rozamiento. 1. Identifique los tacos de madera disponibles (debe tener al menos 3) y
nmbrelos o enumrelos.
2. Coloque el primer taco de rozamiento sobre la superficie de la mesa y engnchale un dinammetro de 1N.
3. Arrastre el taco sobre la mesa, mida la fuerza F1 justo cuando empieza a moverse el taco y anota este valor en la tabla 1.
4. Arrastre nuevamente el taco, mida la fuerza F2 con la que le taco se mueve de manera uniforme sobre la mesa y anota tambin este valor
en la tabla 1.
5. Cambia el taco por otro repite los pasos a, b, c y d. 6. Use la balanza para encontrar la masa de cada uno de los tacos. Anote la masa en la tabla 1. 7. Encuentre el valor de la normal para cada uno de los tacos utilizados. Dado que la superficie es horizontal se
cumple que la normal de los cuerpos es igual al peso, es decir masa multiplicada por la aceleracin de la
gravedad.
8. Presta atencin si en lugar de cambiar el taco se cambia la superficie de contacto por ejemplo papel bond fijado en la mesa (o cambiar la cara del taco que roza). Experimente con uno de los tacos deslizndolo sobre
papel bond.
9. Calcule el coeficiente de friccin esttico y cintico. Recuerde que el coeficiente de friccin esttico depende de F1 y el coeficiente de friccin cintico depende de F2. La fuerza de friccin es igual al coeficiente de
friccin por la normal. Ff = *N, por tanto; 1 = F1/N y 2 = F2/N
Tabla 5. Fuerzas de friccin en distintas superficies.
Material
Fuerza
Normal, N
(N = m*g)
Sin masa Coeficiente de friccin
Fuerza F1. (N) Fuerza F2. (N) Esttico, 1 Cintico, 2
Primer taco
m =
Segundo taco
m =
Tercer taco
m =
Cuarto taco
m =
Experimento
Extra
FFFIIIGGGUUURRRAAA 333... FFFRRRIIICCCCCCIIINNN PPPOOORRR
RRROOOZZZAAAMMMIIIEEENNNTTTOOO
22
Evaluacin
Equilibrio de fuerzas
1. Dibuje los esquemas de cada montaje de la prctica 2. Calcule para cada terna la resultante, creando una tabla con las respectivas componentes rectangulares de
cada fuerza.
3. Aplique el mtodo del paralelogramo para sumar las fuerzas de forma grfica y compare con los datos calculados en el inciso b.
4. Realice el respectivo anlisis y discusin para cada caso. 5. Calcule los errores en las componentes Cx y Cy. Usando las ecuaciones siguientes
senFFCx **cos* y cos*** FsenFCy
Donde: F es la resolucin del dinammetro, es la resolucin del transportador convertida a radianes y EC es el error en el clculo de las componentes X y Y.
Fuerza de Friccin
1. Describa analticamente todo el procedimiento seguido en esta prctica. 2. Reflexione sobre las diferencias para medir o determinar cada tipo de coeficiente de friccin. 3. Indague en algn manual de experimentos de fsica o algn texto de fsica acerca de los valores tabulados
para las superficies utilizadas en esta prctica.
4. Como vara la fuerza de friccin F, segn las superficies en contacto y la masa del cuerpo mvil? 5. Que concluye respecto a la importancia de la fuerza de friccin? 6. Si en lugar de deslizar la superficie plana del taco lo colocar sobre unos rodos como variara el resultado
de la fuerza de friccin?
23
LABORATORIO N 5
TERCERA LEY DE NEWTON Y MAQUINA DE ATWOOD
Introduccin
Las fuerzas siempre son el resultado de la interaccin de dos objetos materiales y se manifiestan en pares
equilibrados. Una cuerda o cable es un transmisor de fuerza. Si la cuerda no se mueve, o si se mueve pero su
masa es insignificante, las fuerzas en sus extremos sern iguales. Con el estudio de la tercera ley del movimiento
de Newton aprenders algo acerca de los pares de fuerzas de interaccin en equilibrio y la forma que una cuerda
transmite fuerzas.
La mquina de Atwood consta de una polea ligera, cuya masa puede ignorarse, y cuyo eje no tiene friccin. A
travs de la polea pasa una cuerda inextensible sin masa, en cuyos extremos estn sujetos dos cuerpos de masas
m1 y m2. El sentido del movimiento queda determinado por la magnitud relativa de m1 y m2, de tal forma que, a partir de
este momento, slo se considerarn las magnitudes de las aceleraciones de los diferentes cuerpos, tomando en
cuenta el sentido de sus movimientos. Aplicando la segunda ley de Newton se determinan la aceleracin de las
dos masas, se comprueba el valor de la aceleracin de la gravedad y la tensin del sistema, para estos casos es de
mucha importancia la resolucin por medio de diagrama de cuerpo libre.
La aceleracin de las masa en la mquina de Atwood se calcula, midiendo determinada distancia y en tiempo
requerido para recorrerla, y se usa la frmula siguiente de la cinemtica; a = 2S/t2
Objetivos
15. Estudiar la tercera ley del movimiento de Newton 16. Comprender la funcin de una polea simple 17. Descubrir la tensin en un cordel 18. Encontrar la relacin que existe entre la distancia d, y el tiempo t, al considerar una mquina de Atwood 19. Calcular la aceleracin, a y el valor de la tensin del sistema de la mquina Atwood, estimando su valor
experimental.
Materiales y equipos
Base soporte con varilla Regla mtrica Hilo
Polea con soporte Regla 30 cm Pesas
Portapesas Nuez doble Cronmetro
Clip Balanza Dinammetro 1N
Dinammetro 2N
Metodologa
Para la tercera ley de Newton
24
1. Suspende una carga no mayor a 120 gramos de un dinammetro de 2N, utiliza un cordel (hilo) para conectarlos. Anota el valor de la fuerza que marca el dinammetro, esta es la tensin que hay en el cordel.
2. Pasa el cordel sobre una polea y deja que sus extremos cuelguen verticalmente, observa la figura 2. Obtn la lectura que marca el dinammetro y que relacin tiene esta fuerza
con el peso de la carga.
3. Mueve el dinammetro, primero a una posicin ms alta y despus a una posicin ms baja, manteniendo el cordel vertical a ambos lados de la polea. Observa si cambia la
lectura en cada una de las posiciones.
4. Coloca el dinammetro en posicin horizontal como muestra la figura 3 y anota la lectura.
5. Ahora quita el cordel de la polea y culgalo de una barra horizontal como se muestra en la figura 4. Repite el paso 3 y anota siempre las nuevas lecturas del dinammetro.
Relaciona estas mediciones con las realizadas en los pasos 2 y 3. Encuentra alguna diferencia? Explica tu
respuesta.
6. Ata un dinammetro a cada extremo del cordel. Haz pasar el cordel por la polea y cuelga masas iguales de cada extremo, como muestra la figura 5. Anota la lectura de los dinammetros
7. Anota todos los datos obtenidos en la tabla 1 y realiza un anlisis de los mismos.
Tabla 12. Fuerzas de accin y reaccin
Magnitud Valor
Masa (carga) suspendida, Kg.
Peso de la carga suspendida, N (P = m*g)
Fuerza marcada por dinammetro paso 1
Fuerza marcada por dinammetro paso 2
Fuerza marcada por dinammetro paso 3 (punto ms alto)
Fuerza marcada por dinammetro paso 3 (punto ms bajo)
Fuerza marcada por dinammetro paso 4
Fuerza marcada por dinammetro paso 5 (en la barra)
Fuerza marcada por dinammetro paso 5 (en la barra punto ms alto)
Fuerza marcada por dinammetro paso 5 (en la barra punto ms bajo)
Fuerza marcada por el dinammetro 1 paso 6
Fuerza marcada por el dinammetro 2 paso 6
Figura 4
FFFIIIGGGUUURRRAAA 555
FFFIIIGGGUUURRRAAA 666
FFFIIIGGGUUURRRAAA 777
FFFIIIGGGUUURRRAAA 888
25
Para la mquina de Atwood
1. Sujeta la polea y su pasador del soporte universal. 2. Cuelgue de la polea dos porta pesas idnticos, con pocas pesas dentro de
ellos y dejando una diferencia de carga (masa) pequea.
3. Teniendo ambos porta pesas a la misma altura, sultelos desde el reposo. El sistema deber moverse a velocidad constante, lo que indicar una
compensacin de la friccin por rodadura de la polea.
4. Ahora aumente la diferencia de peso entre ambos porta pesas, dejando el de mayor peso a la altura de la polea.
5. Suelte desde el reposo la masa menor y mida el tiempo que tarda el sistema en recorrer una distancia fija (entre 100 y 150cm). Repita esto 10
veces.
Tabla 2.Combinacin de masas
FFFIIIGGGUUURRRAAA 999
Distancia constante
S = Combinacin 1
m1 =
m2 =
Combinacin 2
m1 =
m2 =
Combinacin 3
m1 =
m2 =
Repeticin t[s] a [m/s] t[s] a [m/s] t[s] a [m/s]
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Promedios
26
Evaluacin
En la tercera ley de Newton
1. Qu concluyes de la validez de la tercera ley del movimiento de Newton. Cules son pares de fuerzas de accin y reaccin?
2. Qu papel desempea la friccin en el funcionamiento de una polea? 3. Investigue acerca de la utilidad de la polea.
En la Maquina de Atwood
1. Dibuje el diagrama de cuerpo libre (D.C.L.) de la mquina de ATWOOD, indicando las fuerzas que actan en el sistema. Calcule la tensin en la cuerda para cada combinacin de masas (T1 y T2).
2. Calcule el valor terico de la aceleracin para cada combinacin de masas y compar con el valor promedio obtenido de la serie de mediciones.
Tabla 13. Aceleracin de masas en la mquina de Atwood
3. Compare los respectivos valores promedios obtenidos por medicin indirecta y el valor terico.
Distancia constante
S =
Combinacin 1
m1 =
m2 =
Combinacin 2
m1 =
m2 =
Combinacin 3
m1 =
m2 =
Aceleracin
calculada [m/s], 2
2
t
Sa
Aceleracin terica [m/s]
21
21
mm
mmga Si m1>m2.
% de error
27
LABORATORIO N 6
LEY DE HOOKE Y CONSTANTE ELSTICA DE UN RESORTE
Introduccin
Al aplicar esfuerzo sobre un cuerpo el cambio de movimiento es proporcional a la fuerza motriz impresa y
ocurre segn la lnea recta a lo largo de la cual aquella fuerza se imprime. Esta ley explica las condiciones
necesarias para modificar el estado de movimiento o reposo de un cuerpo. Segn Newton estas modificaciones
slo tienen lugar si se produce una interaccin entre dos cuerpos, entrando o no en contacto (por ejemplo, la
gravedad acta sin que haya contacto fsico).
La elasticidad es la propiedad de cambiar de forma un cuerpo cuando acta sobre el una fuerza deformadora y el
cuerpo regresa a su forma original cuando cesa la deformacin.
La tercera ley de Newton explica el porque un resorte ejerce una fuerza en sentido opuesto cuando lo estiramos o
comprimimos. La mano puede ejercer una fuerza comprimiendo o estirando el resorte (Accin), a su vez el
resorte ejerce una fuerza contraria hacia la mano en igual magnitud (Reaccin). Siempre el resorte trata de
regresar a su posicin original. La relacin entre el tamao de un resorte al estirarlo o comprimirlo y la fuerza
que ejerce es llamada ley de hooke.
Segn la ley de Hooke la fuerza elstica es igual Felast. = kx, donde k es la constante elstica del resorte y x la deformacin. Como puede verse es una fuerza que depende de la posicin, lo que hace que sea una fuerza
variable, no obstante para pequeos desplazamiento Felas es aproximadamente constante. De manera que a travs
de pequeas deformaciones x, puede determinarse la constante kest= Felas/x. Segn este modelo de deformacin la constante se haya por medio del mtodo esttico.
Tambin es posible determinar la constante de elasticidad k por mtodo dinmico, a travs de las oscilaciones
armnicas del sistema masa-resorte, donde m oscila a lo largo de la vertical.
El perodo de un cuerpo que oscila armnicamente esta dado pork
mT 2 , donde m es la masa del cuerpo
que pende del resorte. Siendo as que
T
mkdin 2
24 , esta ecuacin no toma en cuenta la masa del resorte. Si esta es tomada en cuenta la frmula del
perodo de las oscilaciones armnicas resulta ser;
k
mm
T
res
32
, de donde la constante del resorte tomando en cuenta su masa es
T
mr
din
m
k2
2
34
,
siendo el perodo T la variable fsica a medir.
Objetivos
20. Estudiar las aplicaciones de las leyes de Newton para el movimiento lineal y las deformaciones en los cuerpos.
21. Determinar la constante de elasticidad k de un resorte aplicando la ley de Hooke (por mediciones y el mtodo de los mnimos cuadrados).
22. Determinar la constante elstica de un resorte por mtodo esttico y dinmico. 23. Comparar los mtodos disponibles para encontrar la constante elstica de un resorte.
28
Materiales y equipos
Base soporte con varilla Regla mtrica Hilo
Polea con soporte Regla 30 cm Cronmetro
Portapesas Nuez doble Dinammetro 1N
Resorte o muelle helicoidal Balanza Dinammetro 2N
Conjunto de pesas
Metodologa
Para la ley de Hooke.
1. Cuelgue el resorte verticalmente. Mida su longitud inicial sin carga alguna. lo=____________m
2. Cuelgue de l una masa inicial de 10 gramos y mida la nueva longitud. 3. Calcule la variacin de longitud, l, (li - lo). 4. Agregue pesas de 10 gramos y mida las sucesivas longitudes del resorte para cada pesa
agregada.
5. Lleve los datos de las variaciones de longitud o elongaciones, respectivas a cada masa agregada, a la tabla 1.
6. Al finalizar, quite la carga del resorte y compruebe si hubo alguna deformacin. 7. Aplique la frmula de la ley de hooke para encontrar la constante del resorte.
8. Promedie los valores de la constante, estos debe ser similares. k =_____________
Para determinar la constante de un resorte.
a. Mtodo esttico 1. Verifique que el dinammetro se encuentre ajustado en cero, colocado en
posicin horizontal.
2. Coloque el resorte horizontal con uno de sus extremos fijado en el soporte universal.
3. Provoque pequeas deformaciones (alargamientos de 5 cm a partir de su longitud inicial o reposo horizontal) en el resorte, anote el valor de la fuerza requerida
para provocar cada desplazamiento.
4. Escriba los valores correspondientes de fuerza elstica a cada deformacin en la tabla 2.
FFFIIIGGGUUURRRAAA 111000...
CCCOOOMMMPPPRRROOOBBBAAACCCIIINNN DDDEEE
LLLAAA LLLEEEYYY DDDEEE HHHOOOOOOKKKEEE
Tabla 1 Obtencin de k aplicando ley de Hooke
Masa, m (kg) 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09
Fuerza (N), (F = m*g)
Elongacin, l (m), (li lo)
K (N/m), l
Fk
FFFIIIGGGUUURRRAAA 111111
29
5. Aplique nuevamente la frmula de la ley de hooke para encontrar la constante del resorte por medio del mtodo esttico.
6. Promedie los valores de la constante, estos debe ser similares. Promedie los valores de la constante, estos
debe ser similares. k =_____________
Tabla 2. Valores de k con el mtodo esttico.
N 1 2 3 4 5 6 7
x (cm) 10 15 20 25 30 35 40
Felstica (N)
kesttico (N/m)
b. Mtodo dinmico 1. Realice el montaje indicado en la figura 3. 2. Utilice una masa inicial de 30 g. 3. Provoque un pequeo desplazamiento hacia la superficie de la mesa, de modo que la
masa oscile verticalmente de manera armnica.
4. Mida el tiempo que la masa tarda en completar 10 oscilaciones completas. 5. El cronmetro lo debe activar inmediatamente despus que suelte la masa que ha sido
desplazada hacia abajo en el resorte.
6. Aumente el valor de la masa (10 gramos) oscilante y mida nuevamente el perodo. 7. Anote los valores respectivos para masa en la tabla 3 dada a continuacin. 8. Aplique la frmula dada en la introduccin para cuando la masa del resorte es igual a
cero y cuando es distinta de cero y calcule la constante del resorte por el mtodo
dinmico.
9. Promedie los valores de la constante, estos debe ser similares.
k (mres=0) =_____________
k (mres0) =_____________
Tabla 3. Valores de k con el mtodo dinmico
Masa, m
en g
Perodo de
10 oscilaciones
Perodo T, s
(1 oscilacin)
kdinnico (mres=0)
kdinnico
(mres0) 1
2
3
4
5
6
7
Nota: El perodo de una oscilacin se encuentra dividiendo el tiempo de las 10 oscilaciones entre 10.
FFFIIIGGGUUURRRAAA 111222
30
Evaluacin
Para le ley de hooke
1. Elabore un grfico de masa (kg.) vs. longitud (m), haciendo masa = X y
longitud = Y, por tanto la ecuacin ser k
gxy
k
gml *
* , donde la
pendiente (b) es igual a k
g
2. Aplique el mtodo de mnimos cuadrados y obtenga la ecuacin de la recta (y = bx + a).
3. Segn la pendiente (b) obtenida en el paso anterior determine la constante del resorte; Pendiente,
4. Compare todos los valores obtenidos de k (mediciones tabla 1 y mnimos cuadrados) y haga los comentarios
al respecto.
5. Presente sus resultados y compare los mtodos utilizados para la evaluacin del valor de k, aplicando la ley de hooke.
En clculo de la constante del resorte por dos mtodos distintos. 1. Elabore una grfica con los datos de la tabla 2, x debe estar en metros en eje de las X, y F debe estar en
Newton (N) en el eje de las Y. De ella obtenga el valor de la constante k midiendo la pendiente de
inclinacin de la recta resultante. Pendiente, b = constante k por el mtodo esttico.
2. Con los datos de la tabla 3, grafique T2 (s) vs. m (gr.) y aplique mnimo cuadrado para determinar la pendiente de la recta.
Si la constante de fbrica del resorte es de 3 N/m calcule el error relativo respecto a este dato y seleccione el
mejor procedimiento para calcular la constante del resorte.
Mtodo Ley de Hooke Mtodo Esttico Mtodo dinmico
(mres=0)
Mtodo Dinmico
(mres0)
Valor de k (N/m)
Calculado
Error Relativo
(%)
Responda en su informe
a) Si un resorte se corta a la mitad Que constante tiene la mitad? Como diferira la frecuencia del movimiento armnico? Usando la misma masa y medio resorte en lugar del resorte entero.
b) Cuando se toma en cuenta la masa del resorte De que manera cambia esta la masa las caractersticas del movimiento en el mtodo dinmico?
c) Indague acerca de la importancia y aplicaciones de los resortes, tanto en la industria como en la vida diaria.
d) Valore las ventajas y desventajas de cada uno de los mtodos para calcular la constante elstica del resorte.
.)/(
)/( 2
Kgmpendiente
smgravedadk
k
gb
31
LABORATORIO N 7
MOVIMIENTO PARABLICO Y CONSERVACIN DE LA ENERGA MECNICA
Introduccin
Cuando un objeto es lanzado con cierta inclinacin respecto a la horizontal y bajo la accin solamente de la
fuerza gravitatoria su trayectoria se mantiene en el plano vertical y es parablica.
Factores como la resistencia del aire, la rotacin de la Tierra, etc., no introducen afectaciones apreciables,
tambin durante todo el recorrido la aceleracin debido a la gravedad ( g ) permanece constante y que el
movimiento es slo de traslacin.
Para facilitar el estudio del movimiento de un proyectil, frecuentemente este se descompone en las direcciones
horizontal y vertical. En la direccin horizontal el movimiento del proyectil es rectilneo y uniforme ya que en
esa direccin la accin de la gravedad es nula y consecuente, la aceleracin tambin lo es. En la direccin
vertical, sobre el proyectil acta la fuerza de gravedad que hace que el movimiento sea rectilneo uniformemente
acelerado, con aceleracin constante.
De todas las transformaciones o cambios que sufre la materia, los que ms interesan a la mecnica son los
asociados a la posicin y/o a la velocidad. La forma de energa asociada a los cambios en el estado mecnica de
un cuerpo o de una partcula material recibe el nombre de energa mecnica.
La energa potencial es la energa que posee un cuerpo o sistema en virtud de su posicin o de su configuracin
(conjunto de posiciones.
La forma de energa asociada a los cambios de velocidad recibe el nombre de energa cintica. Un cuerpo en
movimiento es capaz de producir movimiento, esto es, de cambiar la velocidad de otros. La energa cintica es,
por lo tanto, la energa mecnica que posee un cuerpo en virtud de su movimiento o velocidad.
Cuando se consideran nicamente transformaciones de tipo mecnico, es decir, cambios de posicin y cambios
de velocidad, las relaciones entre trabajo y energa se convierten de hecho en ecuaciones de conservacin, de
modo que si un cuerpo no cede ni toma energa mecnica mediante la realizacin de trabajo, la suma de la
energa cintica y energa potencial habr de mantenerse constante.
Segn la fsica, al proyectar sobre las direcciones horizontal y vertical el movimiento de un cuerpo que ha sido
lanzado con velocidad inicial horizontal de magnitud Vo, deben obtenerse: un movimiento uniforme con rapidez
Vo a lo largo de la direccin horizontal y un movimiento de cada libre con velocidad inicial igual a cero a lo
largo de la direccin vertical. La trayectoria seguida por el mvil debe ser una parbola cuya concavidad mira hacia el suelo.
El tiempo de cada de la esfera desde el borde de la mesa depende del movimiento de cada libre en el eje Y. Se
calcula de la siguiente forma: g
HtgtH
2
2
1 2 (*)
La velocidad vertical de la esfera despus de este instante de tiempo, t, es; tgVy * (**)
La velocidad de la esfera en el borde de la mesa depende del movimiento uniforme del eje X de la siguiente
forma: )(....
)(..
tcadadetiempo
OXhorizontalalcanceVx (***)
Por tanto la velocidad final de la esfera antes de impactar el piso ser: 22
yxf VVV
La energa potencial es igual: mghEp y la a energa cintica es igual: 2
2
1mvEc
32
Objetivos
24. Determinar experimentalmente el principio de independencia del movimiento bidimensional de un proyectil. 25. Analizar las transformaciones de energa potencial en cintica presentes en un sistema mecnico. 26. Representar una situacin real de conservacin de la energa mecnica. 27. Repasar el concepto de fuerza de rozamiento.
Materiales y equipos
Riel curvilneo de aluminio
(Maqueta tobogn) Cronmetro Papel bond
Papel carbn Sal o arena (pista de frenado) Esferas (baln, canica y caucho)
Soporte universal Maqueta tobogn Cinta mtrica
Pasador Masking tape Regla 30 cm
Nuez doble Regla mtrica Balanza
Vernier
Metodologa
Para el movimiento parablico:
1. Fije sobre una pared vertical o sobre una regla una tira de papel blanco teniendo por encima una cubierta de papel
carbn, lo que ser la cinta de registro.
2. Sujete el riel curvilneo en el pasador del soporte universal de manera que el extremo inferior coincida con el borde de la
mesa.
3. Sobre el riel curvilneo coloque una esfera metal o vidrio, fije la altura a la que ser soltada a partir del reposo. El extremo inferior del riel tiene que estar en forma
horizontal.
4. Coloque la cinta de registro justamente sobre el borde de la mesa y suelte la esfera desde el reposo y deje que impacte sobre la cinta. Este ser el cero para ambos ejes.
5. Guarde una cierta distancia de 5 cm entre el extremo inferior del riel y la colocacin de la cinta de registro, y procure que est a la misma altura que el extremo superior de la cinta de registro.
6. Suelte la canica. sta deber impactar sobre la cinta de registro dejando una marca. Anote en cada disparo la distancia vertical entre el extremo inferior del riel (cero u origen) y la marca que deja la cinta de registro
sobre el papel bond.
7. Repita el paso anterior incrementando la distancia horizontal unos 5 cm cada vez, hasta que la canica deje de chocar contra la cinta de registro.
8. Mida la distancia entre el conjunto de puntos medidos a partir del primer valor marcado como cero, anote los datos en la tabla 1.
Tabla 14. Movimiento bidimensional
Tiro 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Distancia de la
cinta de registro (m)
Altura de
Impacto (m)
Velocidad (m/s)
FFFIIIGGGUUURRRAAA 111333
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Conservacin de la energa en el tiro parablico.
1. Disponga los materiales como en la figura 2. 2. Registre el valor de la altura H, del borde de la mesa al piso.
H=__________________________
3. Calcule el tiempo de cada de la esfera con la distancia H (ver *). t =______________________
4. Deje caer la bola desde diferentes alturas: h1, h2 y h3. en cada disparo mida los alcances horizontales OA, OB, OC,
correspondientes a cada altura. Regstrelos en la tabla 2.
Tabla 15. Alcance horizontal de un
proyectil
5. Calcular la velocidad de la esfera, en funcin de las distancias horizontales: OA, OB,etc. (ver ***). As mismo anote el valor de la velocidad en el eje vertical. Recuerde que la Vy, ser siempre la misma debido a
que no cambia la altura de cada libre, H. As mismo calcule la velocidad final de la esfera antes de impactar
el piso.
Tabla 16. Velocidad final del proyectil
Nota: el valor Vx, es justamente la velocidad que posee la esfera al abandonar la mesa en el punto 2, Vx = V2.
6. Calcule la energa mecnica de la esfera al abandonar la mesa. En decir en el punto 2
(2
221
2 mVmgHEM ) y la energa mecnica antes de impactar el piso a una distancia OX en el punto 3 o
punto final. (2
21
ff mVEM ), Lleve los clculos a la tabla 4.
Tabla 17. Conservacin de la energa mecnica
||||
Figura 1
Punto 1
Punto 2
Punto 3
FFFIIIGGGUUURRRAAA 111444
Altura de cada
hi (m)
Distancia horizontal
OX (m)
Distancia
Horizontal (m)
Vx (m/s)
Vy (m/s)
Vf ( m/s)
hi
h1 h
2 h
3 h
4 h
5 h
6
EM2
EMfinal o 3
34
7. Relacione los clculos de energa mecnica en el punto 2 y en punto 3 que observa? 8. Si analiza el punto 1 y el punto 2 En que proporcin se transforma la energa potencial en cintica? 9. Qu puede concluir con respecto a la energa mecnica? 10. Si observa diferencia, esta es debida a que condiciones? 11. Podra cronometrar el tiempo de cada de la esfera utilizada? Si su respuesta es s, intntelo en el montaje
que tiene.
12. Qu sucede si cambiamos la masa de la canica? Pruebe colocando una diferente, si us el baln use la canica o viceversa
Evaluacin
Movimiento parablico
1. Dibuje el esquema del montaje de la prctica. 2. Construya la grfica Y vs. X con los datos obtenidos. 3. Aplique las leyes del movimiento parablico para cada par de puntos y obtenga el valor de la velocidad
inicial del movimiento (mtodo de la tangente) por medio de: vo = (g*x/2y), donde g =980 cm/s. Obtenga
el valor promedio de sus resultados.
4. Haga una grfica con Y vs. X, determinando la pendiente M de la misma. 5. Aplique las leyes del movimiento parablico y calcule la velocidad de salida usando la pendiente de la curva
por medio de: vo = (-g/2M); donde M es negativa. Compare este valor con el obtenido anteriormente.
6. Realice el respectivo anlisis y discusin.
Conservacin de la energa
1. Se podra decir siempre toda la energa potencial se convierte en energa cintica? por qu? 2. Que puede concluir respecto a la conservacin de la energa mecnica?
Valore la importancia de la fsica e investigue acerca de algunos sistemas es los cuales indispensable realizar balances de energa?.
35
LABORATORIO N 8
TERMOMETRA Y EQUILIBRIO TRMICO
Introduccin
Mediante nuestro tacto podemos detectar en cierta medida cuando un cuerpo tiene distinto estado trmico que
otro. As nos damos cuenta si la plancha funciona, si la cerveza est fra o si alguien tiene fiebre. A raz de las
limitaciones del cuerpo para cuantificar estas mediciones, aparece la necesidad cientfica y tcnica de medir
estos estados trmicos.
La temperatura de equilibrio del hielo con el agua lquida, uno en presencia del otro, es constante y convenimos
en llamarla cero grados centgrados (0C) y correspondiente a un punto fijo del termmetro o escala termomtrica, en esta parte se va a comprobar si el termmetro lo indica correctamente.
Al calentarse sustancias de igual masa m a la misma diferencia de temperatura T, resultan ser
diferentes la energa calorfica entregada Q. Cada sustancia posee una capacidad calorfica especfica
caracterstica. La energa calorfica Q necesaria para elevar una temperatura en T no depende
solamente de la masa calentada, sino tambin de la propia sustancia calentada. Es vlido: Q =
c*m*T (1) En donde c es una constante de la sustancia, la capacidad calorfica especfica; ella indica cuanta energa
calorfica (medida en Joule) se necesita entregar para elevar la temperatura de un kilogramo de sustancia en 1C.
La capacidad calorfica especfica de los fluidos, que no reacciona qumicamente entre s, se puede determinar
con ayuda del experimento de la mezcla heterognea. Entre el fluido caliente y el fro mezclado se obtiene un
equilibrio trmico, es decir, resulta una temperatura de mezcla TM. Al mezclar las cantidades lquidas en un
recipiente hermtico (calormetro), parte de la energa calorfica del fluido se entrega al calormetro. Segn el
principio de conservacin de la energa se tiene:
Qced = Qabs+ QK (2)
c1 m1 (T1 -TM) = c2 m2 (TM -T2) + CK (TM -T2) (3)
Las constantes c1, c2 son las capacidades calorficas de las sustancias; m1, m2 sus masas; T1, T2 sus temperaturas
iniciales, donde T1> T2 y CK la capacidad calorfica del calormetro (no confundir con c, la capacidad calorfica
especfica). La ecuacin (3) representa el caso general para una mezcla heterognea entre dos sustancias que
bien pueden ser slo lquidas o bien slo slidas. Pero tambin puede ser una mezcla de ambas.
Normalmente se sumergen slidos en baos trmicos de agua (fra a caliente), estando el slido a una
temperatura diferente a la del agua. El intercambio de energa hace notable la ecuacin (2), y a partir de (3),
conociendo una de las capacidades calorficas especficas y la del calormetro, entonces se puede determinar la
de la sustancia de inters. Para el agua, ca = 4187 J/kgC.
Cuando se realiza una mezcla de dos o ms productos qumicos y estos pueden llegar a alcanzar una temperatura
de equilibrio independiente de la temperatura que los dos empezaron. Si dicho fenmeno ocurre se dice que se
tiene una mezcla frigorfica. La temperatura es tambin relativamente independiente de las cantidades de
mezclas mientras las cantidades significativas de cada producto qumico original estn presentes en su forma
pura.
El uso ms comn de una mezcla frigorfica es derretir el hielo. Cuando la sal se coloca en el hielo, sta derrite
algo del hielo. Puesto que la mezcla es ms fra que el ambiente, se absorbe el calor y las subidas de la
temperatura. Esto hace que la sal derrita ms del hielo para conducir la temperatura abajo otra vez. El proceso
contina hasta que toda la sal se disuelve en el hielo derretido. Si hay bastante presente de la sal, despus todo el
hielo ser derretido.
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Objetivos
1. Establecer experimentalmente la necesidad de una medida objetiva de la temperatura. 2. Comprobar los puntos cero del termmetro. 3. Comprender como vara la temperatura segn las propiedades qumicas de una mezcla. 4. Comprender que es el equilibrio trmico entre dos cuerpos. 5. Aprender a graficar curvas de equilibrio trmico entre dos sustancias.
Materiales
Vaso de Precipitado de 250 ml Varilla Soporte
Vaso de Precipitado de 600 ml Rejilla con amianto
Calentador Termmetro
Base soporte Vaso de aluminio sin tapa
Calormetro Agitador
Sal Cronmetro
Alcohol Hielo
Hielo: Cada grupo de trabajo debe traer al menos una bolsa previamente al iniciar la sesin de laboratorio.
METODOLOGA
Sensacin fisiolgica de la temperatura.
1) Llenar con agua a temperatura ambiente los dos vasos de precipitado, hasta un 75 porciento (75 %) del volumen total y hasta un cuarenta porciento (40%) del volumen total el de aluminio. Se puede
hacer uso de vasos desechables en lugar de los beaker.
2) Tomar 500 ml de agua caliente hasta unos 60C y verter parte de esta agua en el de aluminio hasta que su contenido llegue a unos 35 40C. Con ello se tiene: un vaso con agua bien caliente (60C)
y otro con agua menos caliente (40C), y el tercero, que estar a temperatura ambiente.
3) Introducir simultneamente dos dedos de una mano en el agua caliente y los correspondientes de la otra en el de la fra. Despus y al mismo tiempo los cuatro dedos en el de agua templada, para los
dedos de una mano el agua dar sensacin de estar caliente, mientras que para los de la otra la
sensacin ser de agua fra.
Responda al final:
El agua de los pozos, a profundidades similares, tiene sensiblemente la misma temperatura en todas las
estaciones del ao. Por qu en verano nos parece fra y en invierno caliente?
Para el punto cero
37
1) Verter agua en el vaso de precipitado de 250ml hasta un tercio de su altura 2) Llenar el vaso en casi su totalidad de hielo troceado 3) Introducir el termmetro y leer su indicacin varias veces en breves intervalos (medio minuto). La
lectura deber ser la misma; si no, se espera a que se estabilice, entonces el termmetro debe
marcar el cero de su escala. Puede agregar ms datos a la tabla
4) Registrar los datos en la siguiente tabla. 5) Guarde esta agua ya que la utilizar en el experimento tres.
Tabla 18 Temperatura en el punto cero
Tiempo
(min.) 0.0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5
Temperatura
alcanzada
(C)
Responda al final:
1. Por qu se llama punto fijo de la escala termomtrica? 2. Podra buscarse otro punto fijo en sustitucin de ste? 3. Cmo sabremos que se ha llegado al equilibrio trmico? 4. Cul es la temperatura mxima que puede tener el hielo?
Para hacer una mezcla frigorfica
1) En el experimento que realizar a continuacin es importante que observe que sucede al mezclar las distintas sustancias.
2) Monta y limpia un calormetro con tapadera. Verifica que el termmetro pueda ser introducido en la perforacin de la tapa.
3) Prepare varios trozos de hielo, ten cuidado de que no salpique al quebrarlo. 4) Coloca unos 100 mL de hielo en el calormetro. 5) Aade 20 mL de agua fra (a temperatura ambiente). Mide y anote la temperatura (T1) de la mezcla. 6) Aade tres cucharadas de sal y agita cuidadosamente. Mida y anote la temperatura (T2). 7) Aade otras tres cucharadas de sal y agita cuidadosamente. Mida y anote la temperatura (T3). 8) Agrega finalmente 5 mL de alcohol y agita lentamente. Mida y anote la temperatura (T4). 9) Anote sus datos y observaciones en la tabla siguiente.
Tabla 19. Registro de temperatura (Ti) para una mezcla frigorfica.
Mezcla Temperatura
(Ti) Observaciones
Agua + hielo
Agua + hielo + 3 cucharadas de sal
Agua + hielo + 6 cucharadas de sal
Agua + Hielo + 6 cucharadas de sal + Alcohol
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Responda al final:
1. Cul es la funcin de la sal en la mezcla?} 2. Por qu en invierno se echa sal sobre el piso mojado? para qu crees que se echa sal en las
carreteras cuando ha nevado?
3. Por qu sustancias como la gasolina o el alcohol dan la sensacin de estar fros siempre? 4. Por qu se le demoniza mezcla frigorfica a la combinacin realizada?
Para el equilibrio trmico
1) Limpie totalmente el calormetro de bronce. 2) Verter el agua utilizada en el punto cero en el recipiente ms grande del calormetro (contenedor
exterior). Introduzca el termmetro y verifique el valor marcado. Anote este valor en la tabla 3.
3) Verter agua caliente (como mnimo a 70 grados) en recipiente pequeo del calormetro. Introduzca otro termmetro distinto al del paso anterior y lea el valor indicado. Inmediatamente sumerja este
recipiente en el ms grande y tpelo y registre los valores de temperatura segn los datos de tiempo
dados en la tabla 3. Puede agregar ms registros segn sea necesario.
4) Leer las indicaciones de ambos termmetros en el momento de introducirlos y desde ese momento y sirvindose del cronmetro se leen las temperaturas a intervalos de un minuto.
5) Los datos se dejan de tomar cuando ambos termmetros marquen un mismo valor.
Tabla 3. Registro de temperatura del equilibrio trmico.
Tiempo
(min.) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Temp. Agua
Fra (C)
Temp. Agua
Caliente (C)
39
Grfica 1. Curva de temperatura de dos cuerpos en contacto ...
6) Con la tabla de valores 3 construya una grfica tiempos (X) Temperatura (Y), de cada recipiente. Unidos los correspondientes puntos queda una curva semejante a la de la grfica anterior (ver
grfica 1).
7) Explique el significado de la grfica realizada. .
Compruebe lo siguiente:
a) Ambas temperaturas tienden a igualarse.
b) Las velocidades de enfriamiento y de calentamiento disminuyen al disminuir la diferencia de temperaturas.
40
Lista de Referencias
Fiebich, R., Rossler, W. y Scholmeyer, G. (2004). La fsica en experimentos de estudiantes Electricidad/Electrnica en tablero de conexin. Alemania: Serie de publicaciones PHYWE.
Hewitt, P. G. (1998). Manual de laboratorio de Fsica. Mxico: Pearson Educacin.
Ministerio de Fomento, Industria y Comercio, MIFIC (2005). Norma metrolgica sobre el Sistema Internacional de Unidades (SI). Managua: MIFIC.
National Institute of Standards and Technology, NIST (2008). Guide for the Use of the International System of Units (SI). USA: NIST.
41
ANEXOS
1. Rbrica para evaluar informe de laboratorio
La rbrica consiste en una gua para valorar la calidad del informe que entregue (ver cuadro 1), Con base en ella
se corregir su informe de laboratorio y la puntuacin depender del nivel de desempeo que se obtenga. Por
ejemplo: si todo su informe es catalogado como nivel 3, las notas posibles que obtendr sern las que estn en la
columna correspondiente a dicho nivel (17 puntos de 17).
Cabe sealar que los niveles se ajustan por apartado, usted puede tener un marco terico y resultados ejemplares
(nivel 3), pero puede que sus conclusiones y metodologa sean insuficientemente desarrolladas (nivel 1), en este
caso su nota final ser una combinacin de puntuaciones por niveles.
Notas generales:
Se realizarn 8 laboratorios, de 3 horas de duracin cada uno. Los 8 laboratorios y las 8 pruebas cortas
totalizan un 25% de la nota final de la asignatura (ver cuadro 2). El laboratorio nmero uno se realiza en la
segunda semana de haber comenzado el cuatrimestre correspondiente.
Cada informe de laboratorio se corregir de acuerdo con una calificacin mxima de 17 puntos y al final se
promediar los 8 laboratorios que se realicen. La nota mxima de los 8 es 17 puntos.
Las pruebas cortas totalizarn un mximo de 8 puntos. Se realiza una prueba antes de cada sesin de
laboratorio y no durarn ms de 10 minutos. Las pruebas consisten en preguntas acerca de la gua
correspondiente (lala completamente) o ejercicios que se relacionen con el experimento a desarrollar.
Los informes se entregan una semana despus de que se ha realizado la sesin prctica. Todo informe debe
ser entregado al entrar al siguiente laboratorio y nicamente se acepta informes en formato fsico (escrito a
mano o en mquina).
Todo estudiante que no se encuentre al momento de iniciar la prueba perder el derecho a la misma.
Recuerde; uso obligatorio de la gabacha, zapatos cerrados, portar limpin, cuaderno de apuntes y manual
de laboratorio.
En el Cuadro 1. Rbrica para evaluar los informes de laboratorio de fsica, de la pgina siguiente
encontrar una descripcin de las caractersticas que posee cada nivel de puntuacin de los
informes de laboratorio.
42
Cuadro 1. Asignaciones cuantitativas de los niveles de desempeo y nota final de los 8 laboratorios.
Componentes
del Informe
Niveles de desempeo
1:
Insuficiente
2:
Adecuado
3:
Ejemplar
Presentacin
No incluye todos los datos
solicitados y los presentados estn
muy desordenados. No se ajusta al
formato de presentacin.
Se ajusta al formato
establecido pero omite datos
relevantes de la
presentacin.
Se ajusta completamente al
formato y posee toda la
informacin requerida para la
presentacin del informe.
Resumen
Se omiten uno o ms elementos
centrales del experimento o de los
resultados.
Incluye la mayora de los
elementos esenciales del
experimento y los resultados
y omite cuestiones menores.
Incluye la mayora de los
elementos esenciales del
experimento y los resultados,
conforme a una estructura
estndar. Bien escrito
Introduccin
Incorpora cierta informacin del
marco del experimento, omitiendo
algunos aspectos importantes.
Introduccin bsicamente
completa, con omisin solo
de algunos aspectos
menores.
Introduccin completa y bien
escrita, proporcionado un buen
marco para contextualizar el
experimento.
Objetivos
Redaccin insuficiente de
objetivos, se omite algunos
propsitos del laboratorio. Uso no
adecuado de verbos.
Objetivos del experimento
redactados con pequeas
omisiones y errores de
redaccin.
Redaccin de los objetivos
completamente ajustada al
desarrollo experimental de la
prctica de laboratorio.
Correcto uso de verbos.
Marco
terico
Algunos supuestos estn
evidenciados y justificados. Las
citas de integran de modo
deficiente, pobre o dbil
integracin de fuentes secundarias.
La mayora de los conceptos
estn sustentados. Presentan
alguna desconexin en la
redaccin y no estn del
todo claras respecto a lo
desarrollado en el
laboratorio.
Las fuentes informacin
excelentemente integradas con
el material prctico, coherente
redaccin. Muy buen uso de las
fuentes secundarias. Lo
presentado argumenta
totalmente el tema.
Metodologa
Se da cuenta de parte de los
detalles experimentales
importantes, con omisiones
relevantes.
Se da cuenta de todos los
detalles importantes de la
prctica de laboratorio,
salvo omisiones menores.
Se da cuenta de todos los
detalles del experimento.
Resultados: datos,
figuras y grficos,
tablas, etc.
Discusin
La mayor parte de las figuras,
grficos y tablas son correctas
pero en varios casos presentan
limitaciones de importancia
Parte de los datos se han
interpretado y discutido
correctamente, pero se identifican
errores e imprecisiones de
importancia.
Figuras, tablas y grficos
son en general correctos,
aunque presentan algn
problema menor que podra
ser mejorado.
Casi todos los resultados
han sido interpretados y
discutidos correctamente. Se
identifican imprecisiones
menores.
Todas las figuras, grficos y
tablas estn bien diseados,
numerados y titulados.
Todos los resultados
comparativos y las tendencias
presentes en los datos han sido
interpretados y discutidos
correctamente. Buena
comprensin de lo indicado por
los resultados.
Conclusiones
Aunque recojan los principales
aspectos estudiados, se explican y
comentan errnea o
ambiguamente. Pobre
comprensin
Se exponen todas las
conclusiones bsicas, pero
se podra mejorar la
formulacin. Algunos
aspectos vagos.
Se exponen con claridad,
concisin y acierto todas las
conclusiones importantes.
Excelente comprensin.
Lista de referencia
y anexos.
Presenta una bibliografa
incompleta, obviando algunas
referencias obligatorias. (Guas y
apuntes personales, etc.). Los
anexos estn mal organizados.
Referencia bibliogrfica
completa, pero sin utilizar
dentro del marco terico.
Los anexos estn completos,
pero se hace referencia ellos
dentro del informe.
Referencia bibliogrfica
completa y bien formulada, con
excelentes citas en el informe
de laboratorio. Anexos estn
completos, numerados y muy
bien referenciados con el
informe presentado.
43
Cuadro 2. Escala de puntuacin para los informes de laboratorio
tems Posible nota por Niveles de desempeo Puntaje
mximo 1: Insuficiente 2: Adecuado 3: Ejemplar
Resumen 0.6 1.4 2 2
Introduccin 0.3 0.5 1 1
Objetivos 0.3 0.5 1 1
Marco terico 1 2 3 3
Metodologa 03 0.7 1 1
Resultados y discusin 1.2 2.5 4 4
Conclusiones 1 2 3 3
Lista de referencia 0.3 0.7 1 1
Anexos (Cuestionario,
diagramas, figuras, entre otros) 0.3 0.7 1 1
SUBTOTAL 8 11 17 17
Puntuacin; pruebas cortas (total 8 pruebas, 1 en cada sesin ) 8
TOTAL 25
2. Orientaciones para redactar el informe
a. Ejemplo de portada b. Estructura del informe
44
EJEMPLO DE PORTADA
Facultad de Ciencia, Tecnologa y Ambiente
Departamento de Ciencias Bsicas
Coordinacin de Ciencias Naturales
Fsica II
Laboratorio No.:_________
Tema: Nombre de la prctica
Nombre del profesor:
Grupo de trabajo (o Integrantes): En orden alfabtico de acuerdo al primer apellido.
Nmero de grupo:
Carrera:
Managua, fecha de entrega del informe.
ESTRUCTURA DEL INFORME DE LABORATORIO
I. RESUMEN
Debe redactarse una breve explicacin acerca de lo qu se midi, con qu tipo de instrumentos y equipos ms
importantes que se utilizaron, cmo se logr obtener los resultados, para qu me sirvi la prctica (propsito) y
a qu conclusin se llega segn los resultados hallados.
Lo recomendable es no escribir ms de 300 palabras (aunque podr ser una tarea difcil).
II. INTRODUCCIN
Debe contener una descripcin general de la experiencia, comentando los aspectos ms relevantes que lo
relacionan con la teora. Debe explicarse con caridad el propsito y la importancia de la prctica segn la
opinin del estudiante. Es decir se debe relacionar la sesin de laboratorio con la carrera que se estudia, la vida
cotidiana y el perfil profesional del estudiante. Por ningn motivo deben incluirse descripciones de parte del
procedimiento experimental o incluirse resultados parciales o finales, tampoco incluir conceptos tericos o
frmulas. Adems No debe incluirse conclusiones
45
No exceder ms de una pgina
Mnimo: pgina
III. OBJETIVOS
Son los resultados que se esperan obtener en la prctica, puede ser uno solo, el general, o contener algunos
especficos.
General: refleja el propsito del laboratorio.
Especficos: indican con mayor precisin las actividades a desarrollar.
En este apartado los objetivos deben redactarse de forma tal que en los mismos se reflejen las habilidades y
logros que se obtendrn al llevar a cabo la prctica, se redactan en infinitivo (terminacin ar, er e ir.)
Algunos verbos que pueden ser utilizados:
Conocimiento: Definir, identificar
Aplicacin: Descubrir, reconocer, explicar, interpretar.
Anlisis: Distinguir, demostrar, experimentar, comparar, analizar.
JAMS UTILIZAR EL VERBO CONOCER YA QUE NUNCA SE TERMINA DE CONOCER
IV.MARCO TERICO
Es el respaldo terico de la prctica. El cual se adquiere de diversas fuentes, tales como: libros, revistas, Internet,
entre otros.
Este es un aspecto que debe ser cubierto con detalle. Deben plantearse las ecuaciones y enunciarse los conceptos
y/o principios bsicos rel