LABORATORIO 1,2 y 3.pdf

8/17/2019 LABORATORIO 1,2 y 3.pdf

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INFORME DE TRABAJO COLABORATIVO

COMPONENTE PRÁCTICO

FISICA GENERAL

PRÁCTICA No. 1

PROPORCIONALIDAD DIRECTA Y MEDICIÓN

Tutor De Práctica

JORGE LUIS ESTRADA SIERRA

Autores

LUIS GLEIMER LAMBRAÑO

SANDY SIERRA MARIMÓN

JUAN CAMILO GOMEZ LOPEZ

SANDRA MILENA SERNA

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA

ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA

ECBTI

MEDELLIN COLOMBIA

02 de abril de 2016


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INTRODUCCIÓN

La física es una ciencia fundamental que estudia y describe el comportamiento de losfenómenos naturales que ocurren en nuestro universo.Es una ciencia basada en observaciones experimentales y en mediciones. Su objetivo esdesarrollar teorías físicas basadas en leyes fundamentales, que permitan describir elmayor número posible de fenómenos naturales con el menor número posible de leyesfísicas. Estas leyes físicas se expresan en lenguaje matemático, por lo que para entendersin inconvenientes el tratamiento del formalismo teórico de los fenómenos físicos se debetener una apropiada formación en matemáticas, en este curso basta un nivel básico dematemáticas.

La Física es una ciencia experimental, y como tal, los experimentos y laboratorios jueganun papel vital en su desarrollo. Las prácticas de laboratorio son uno de los ejes principalesen su estudio que nos pueden ayudar además de desarrollar destrezas básicas yherramientas de la Física experimental y del tratamiento de datos, manejar conceptos

básicos, a entender el papel de la observación directa en Física y distinguir entre lasinferencias que se realizan a partir de la teoría y las que se realizan a partir de la práctica;a destacando el proceso, observar el fenómeno, obtener un dato experimental, analizar losresultados y sacar nuestras propias conclusiones


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OBJETIVO GENERAL

Reconocer por medio de la práctica de laboratorio de física general las diversas

metodologías para aplicar los conceptos aprendidos durante el periodo académico delcurso.

OBJETIVOS ESPECIFICOS

Comprobar la relación de proporcionalidad entre diferentes magnitudes. Aprender a manejar los instrumentos de medición que se utilizan en el laboratorio y

en algunas empresas para la medida de longitudes. Comprender los elementos básicos de las medidas


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.* * * .PRACTICA 1

.* * * .

PROPORCIONALIDAD DIRECTA Y MEDICIÓN

Esta práctica se dividirá en dos partes, la primera se dedicará para que el estudiante puedagraficar. Además, se debe resolver el siguiente problema:

En los estudios que usted ha tenido sobre proporcionalidad, se encuentra con una variabledependiente y otras independientes. En la medición de un líquido ¿Cuáles serían éstas?¿Cuál sería la constante de proporcionalidad?

En la segunda el estudiante deberá medir longitudes y comparar la incertidumbre en cadacaso. Además, debe resolver el problema:

En todos los laboratorios de física se utilizan instrumentos para realizar mediciones. ¿Enqué consiste la medición de longitudes? ¿Qué grado de precisión tienen estosinstrumentos? ¿En qué área se utilizan?

Recursos a utilizar en la práctica (Equipos / instrumentos)

Una probeta graduada de 100 ml Un vaso plástico Balanza Agua Papel milimetrado

Calibrador Tornillo micrométrico Materiales para medir su espesor: láminas, lentes, esferas, etc.

Procedimiento:

Primera Parte:

1) Identifique los objetos que usará en la práctica. Defina que es una balanza2) Calibre el cero de la balanza.

3)

Determine la masa de la probeta y tome este valor como m0.4)

Vierta 10 ml, 20 ml, 30 ml, hasta llegar a 100 ml, de líquido en la probeta y determineen cada caso la masa de la probeta más el líquido MT

a. Determine correctamente cuál es la variable independiente. b. Determine la variable dependiente

5) Calcule la masa del líquido ML sin la probeta para cada medición.6) Registre estos resultados en la siguiente tabla7) Trace una gráfica masa-líquido Vs Volumen.

8) Calcule la constante de proporcionalidad.


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DESARROLLO

1. Identificando materiales de laboratorio 1

Balanza

Es un instrumento que sirve para medir la masa de los objetos.El rango de medida y precisión de una balanza puede variar desde varios kilogramos (con

precisión de gramos), en balanzas industriales y comerciales; hasta unos gramos (con precisión de miligramos) en balanzas de laboratorio.

Probeta

Vaso de vidrio de forma tubular, con pie, generalmente graduado, que se usa enlos laboratorios para medir líquidos o gases.

Vaso con agua

2. Calibre en cero de la balanza.


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3. Determine la masa de la probeta y tome este valor como m0.

Al calibrar y determinar la masa de la probeta nos dio un peso de154 Gramos

4. Vierta 10 ml, 20 ml, 30 ml, hasta llegar a 100 ml, de líquido en la probeta y determineen cada caso la masa de la probeta más el líquido MT

Después de determinar la masa de la probeta sin líquido y se realizaron 10 mediciones,se inició desde 10 ml hasta llegar a 100 ml con un aumento constante de 10 ml.

MT (gr) - Probeta Sin H2O (gr) = H2O (gr)

V (ml) MT (gr) Probeta Sin H2O Peso Del H2O(gr)10 165,9gr 154gr 11,9 20 171,2gr 154gr 17,2 30 180,3gr 154gr 26,3 40 190,1gr 154gr 36,1 50 200,0gr 154gr 46 60 211,3gr 154gr 57,3 70 221,6gr 154gr 67,6 80 230,4gr 154gr 76,4

90 240,1gr 154gr 86,1 100 251,5gr 154gr 97,5

a) Determine correctamente cuál es la variable independiente.La variable independiente de éste procedimiento es el volumen

b) Determine la variable dependiente.La variable dependiente es la masa, pues ésta depende de la cantidad de agua quevoy adicionando


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5. Calcule la masa del líquido ML Sin la probeta para cada medición.

V(ml) Peso Del H2O ML(gr)10 11,9 1.1920 17,2 0.86

30 26,3 0.8740 36,1 0.9050 46 0.9260 57,3 0.9570 67,6 0.9680 76,4 0.9390 86,1 0.956

100 97,5 0.975

6. Registre estos resultados en la siguiente tabla

REGISTRO DE DATOS DE EXPERIENCIA (Tabla1)

V(ml) 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100MT(g) 165, 165,9 165, 165,9 165, 165,9 165,9 165, 165,9 165,9ML(g) 11,9 11,9 11,9 11,9 11,9 11,9 11,9 11,9 11,9 11,9

K 1.19 1.19 1.19 1.19 1.19 1.19 1.19 1.19 1.19 1.19

7. Trace una gráfica masa-líquido Vs Volumen.


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8. Calcule la constante de proporcionalidad.

Esta diferencia entre los datos obtenidos experimentalmente y los datos teóricos

puede ser asociado a errores en la medición de los datos, o que los equipos demedición no estaban exactamente bien calibrados. Adicionalmente podemosobservar que para los datos experimentales la constante de proporcionalidad es 1 y

para los datos teóricos la constante de proporcionalidad es 1.1.

SEGUNDA PARTE.

PROCEDIMIENTO CON CALIBRADOR

1. Identifique los objetos que usará en la práctica.

PIE DE REY

TORNILLO MICROMÉTRICO

CINTA MÉTRICA


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2. Determine y registre cual es la precisión del aparato.

Calibrador o pie de Rey: Los calibradores graduados en sistema métrico tienen

legibilidad de 0.05 mm y de 0.02 mm, y los calibradores graduados en el sistema ingléstienen legibilidad de 0.001“y de 1/1 28″.

Tornillo micrométrico: En la superficie del tambor tiene grabado en toda sucircunferencia 50 divisiones iguales, indicando la fracción de vuelta que ha realizado,una división equivale a 0,01 mm.

Cinta métrica o Flexómetro: Tiene marcada la longitud del metro y sus divisiones ysirve para medir distancias o longitudes; La longitud más frecuente es 1.5 m (en el sistemaanglosajón, miden 60 pulgadas, que equivalen a 1,52 m

3. Haga un dibujo de la pieza problema (prisma, lámina, etc.) e indique sobre el dibujolos resultados de las medidas de sus dimensiones (cada medida debe realizarse almenos tres veces y se tomará el valor medio de todas ellas).


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4. Calcule el volumen de la pieza, con todas sus cifras.

Haremos las medidas de: Mesa, Hoja de papel, Celular, Borrador de Pizarra, y una Moneda de 200

MEDIDA METRO PIE DE REY TORNILLO MICRO/M

HojaLargo: 0.7Mts 70.6 cm 7060mmAncho: 0.5Mts 50.3 cm 5.03mmEspesor: 0.003M 0.3 cm 0.3mm

MesaLargo: 1,15M 115cm 1150mmAncho: 0.465M 46,5cm 465mmEspesor: → 3,5cm → superficie 1

CelularLargo: 0.13M 13cm 130 mmAncho: 0.07M 7cm 70 mm

Espesor: → → 150mm

Borrador de PizarraLargo: → 12cm 120 mmAncho: → 8cm 80 mmEspesor: → 1.6cm 160mm

MonedaDiámetro: 0.0284M 2.84cm 28,4 mm

Grosor:→

→

1,70 mm


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.* * * .PRACTICA 2

.* * * .CINEMÁTICA Y FUERZA

MATERIALES Cinta Registrador de tiempo Una polea Un carrito Una cuerda Un juego de pesas Dos soportes universales Dos poleas

Juego de pesitas Dos cuerdas Un transportador Dos soportes universales

Conocimiento previo para el desarrollo de la práctica:

Movimiento rectilíneo, leyes de Newton, fuerzas, Tensión, peso.

Para la primera parte:

1) Pida al tutor instrucciones para utilizar la cinta registradora y el registrador de tiempo.

2) Corte un pedazo de cinta aproximadamente de 1 ,50 m de largo.

3) Conecte el registrador de tiempo a la pila y suelte el carrito para que éste se deslicelibremente por la superficie de la mesa.


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4) Tome como medida de tiempo el que transcurre entre 11 puntos es decir 10intervalos, (se podría tomar otro valor, pero éste es el más aconsejable).

Datos obtenidos en la práctica:

Distanciarecorrida Peso gr

Con Fricción Sin Fricción Tiemporecorrido

1.22 m 50 gr X 1,50 s1.22 m 70 gr X 1,22 s1.22 m 100 gr X 0.78 s 1.22 m 110 gr X 0.73 s 1.22 m 120 gr X 0.65 s

1.22 m 50 gr X 1,22 s 1.22 m 70 gr X 0.82 s 1.22 m 100 gr X 0.69 s 1.22 m 110 gr X 0.59 s 1.22 m 120 gr X 0.57s

5) Complete la siguiente tabla:

Orden deIntervalo De

Tiempo

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

VelocidadMedia

0.81m/s

1.00m/s

1.56m/s

1.67m/s

1.87m/s

1.00m/s

1.48m/s

1.76m/s

2.06m/s

2.14m/s

6) Con base en los datos de la anterior tabla, realicen un gráfico V X t Y determinequé tipo de función es.

0,5

0,7

0,9

1,1

1,3

1,5

1,7

1,9

2,1

0,5 0,7 0,9 1,1 1,3 1,5 1,7

V e l o c i d a d

Tiempo

Gráfico en funcion de la velocidad


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7) Con base en los datos de la tabla, calcule la aceleración en cada intervalo, así:

= −

= 0 − 0.81 ⁄

1.5 = 0.54

= 0 − 1,00 ⁄

1.22 = 0.81

= 0 − 1,56 ⁄

0.78

= 2.00

= 0 − 1.67 ⁄

0.73 = 2.28

= 0 − 1.87 ⁄

0.65 = 2.87

= 0 − 1.00 ⁄

1.22 = 0.81

= 0 − 1.48 ⁄

0.82 = 1.80

= 0 − 1.76 ⁄

0.69 = 2.55

= 0 − 2.06 ⁄

0.59 = 3.49

= 0 − 2.14 ⁄

0.57 = 3.75

Como vemos, entre menor sea el tiempo mayor será su aceleración

Y registre los resultados en la siguiente tabla

Intervalo DeTiempo 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Aceleración 0.54 0.81 2.00 2.28 2.87 0.81 1.80 2.55 3.49 3.75


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8) Complete la siguiente tabla tomando toda la distancia recorrida incluyendo la deanteriores intervalos de tiempo.

TiempoTranscurridohasta el n-

esimosegundo

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

DistanciaRecorrida (seincluyen lasanteriores)

0.81 2.81 6.68 11.36 16.03 15.35 16.36 24.44 32.62 39.94

Segunda parte:

Monte los soportes y las poleas como se indica

1. Tome varias pesitas y asígneles el valor M3

2.

Como se indica en el dibujo, encuentre dos masas M1 y M2 que equilibren elsistema. El equilibrio del sistema está determinado por los ángulos de las cuerdascon la horizontal y la vertical. Tome tres posiciones diferentes para la misma masaM3 y dibuje los diagramas de fuerzas sobre papel milimetrado.

3. Repita los pasos 2 y 3 con diferentes valores para M1, M2 y M3


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Primer práctica

Para la primera practica elegimos una masa m3 de 110gm encontramos que para tenerun equilibrio necesitamos una masa m1 de 60 gr y una masa m2 de 70g, con estos pesosobtenemos los ángulos 50° y 55°.

M1=60gr/1000*9.8 = 0.59NM2=70gr/1000*9.8 = 0.69NM3=110gr/1000*9.8 = 1.08N

Este ejercicio se puede comprobar con la sumatoria de fuerzas

0.59N ∗ sin 50° + 0.69 sin 55° = 1.08

Al operar la sumatoria de fuerzas nos da 1,017 N = 1.08N

Esto nos indica que la fuerza de fricción en cada polea es de 0.03N


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Segunda práctica

Para la segunda práctica elegimos una masa m3 de 110gmY cambiamos la masa m2 a 90gr encontramos que el Angulo de la masa m1 cambio a35°

M1=60gr/1000*9.8 = 0.59NM2=90gr/1000*9.8 = 0.89N

M3=110gr/1000*9.8 = 1.08N


0.59N ∗ sin 35° + 0.89 sin 55° = 1.08




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Tercera práctica

Para la tercera practica elegimos una masa m3 de 110gm encontramos que para tener unequilibrio necesitamos una masa m1 de 40 gr y una masa m2 de 100g, con estos pesosobtenemos los ángulos 70° y 30°.

M1=40gr/1000*9.8 = 0.29NM2=90gr/1000*9.8 = 0.89NM3=110gr/1000*9.8 = 1.08N


0.39N ∗ sin 70° + 0.99 sin 30° = 1.08




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.* * * .PRACTICA 3

.* * * .

MOVIMIENTOS ARMÓNICO Y PENDULAR

Recursos a utilizar en la práctica (Equipos / instrumentos)

Un soporte universal Una cuerda Una pesita o una esfera con argolla Un cronómetro Un soporte universal Un resorte

Un juego de pesitas Un cronómetro

Procedimiento:

Primera parte:

1. A un extremo de la cuerda cuelgue una esfera y el otro extremo sosténgalo del soporteuniversal.

2. Para una longitud de la cuerda de 100 cm mida el periodo de la oscilación de lasiguiente manera: Ponga a oscilar el péndulo teniendo cuidado que el ángulo máximode la oscilación no sobrepase de 15°. Tome el tiempo de 10 oscilaciones completas,entonces el periodo (tiempo de una oscilación) será el tiempo de 10 oscilacionesdividido por 10. Repita varias veces.

3. Varíe la longitud del péndulo gradualmente disminuyendo 10 cm. cada vez y en cadacaso halle el periodo de oscilación.

4. Consigne estos datos en la tabla 3

DE EXPERIMENTOS 1 2 3 4 5

L (m) 100 90 80 70 60

T (s) 0,214 0,192 0,175 0,164 0,158

5. Realice una gráfica en papel milimetrado de T = f (L), o sea del periodo en funciónde la longitud y determine qué tipo de función es.


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6. Calcule la constante de proporcionalidad.

# DE EXPERIMENTOS 1 2 3 4 5

L (m) 100 90 80 70 60

T (s) 0,214 0,192 0,175 0,164 0,158

TIEMPO 2,14 1,92 1,75 1,64 1,58

PROPORCIONALIDAD 0,0214 0.0096 0.0058 0.0041 0.00316

7. Realice un breve análisis de la práctica y de sus resultados.

De la anterior práctica podemos obtener la conclusión de que a medida que sedisminuye la longitud de la cuerda disminuye el periodo de oscilación

proporcionalmente. y tenemos una función de tipo exponencial

SEGUNDA PARTE:

Establezca previamente el valor de la masa de cada una de las cinco pesitas deesta práctica.

Fije el extremo superior del resorte del soporte universal y del extremo inferiorcuelgue una pesita.

Ponga a oscilar el sistema resorte-masa. Mida el periodo de oscilación con el

mismo método que se utilizó para el péndulo. Realice como mínimo tresmediciones y tome el valor promedio.


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Repita el paso 3 para 5 diferentes pesos.

Escriba los datos en la tabla 4 y calcule en cada caso k.

= −∆

Establezca la k promediando los valores obtenidos. Determine las unidades de k.

# experimentos 1 2 3 4 5M Masa 70 100 150 170 200P Periodo 5,87 7,74 9,46 10,05 11,14

K k -0,0042 -0.0032 -0.0026 -0,0024 -0,0022

Promedio k:

= −0,0042 + −0,0032 + −0,0026 + −0,0024 + −0,0022

5

= −0,00292

Donde ∆ = 0.025


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Interpretación: A mayor masa mayor es el periodo de oscilación, mientras que Kdisminuye al aumentar el periodo.

0

50

100

150

200

250

1 2 3 4 5

M vs T

M T

-0,0045

-0,004

-0,0035

-0,003

-0,0025

-0,002

-0,0015

-0,001

-0,0005

0

0 2 4 6 8 10 12

K


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CONCLUSIÓN

El conocimiento y la buena utilización de los materiales, en especial los instrumentos demedición que nos sirven para ampliar nuestros conocimientos mediante experiencias

prácticas nos lleva a un aprovechamiento óptimo de los mismos y así obviamente se tieneun mayor aprendizaje.

La experiencia número uno vivida en el laboratorio de física nos ha servido parafamiliarizarnos con diferentes instrumentos de medición como lo son el vernier, el tornillomilimétrico, los cuales son instrumentos que nos apoyan en la medición de mediciones

de magnitudes como lo pueden ser en las distintas unidades que existen como lo sonmetros los milímetros y por supuesto los centímetros es más podemos hasta conseguirmagnitudes aún más pequeñas y precisas como lo es con el instrumento micrómetro dondeconseguimos milímetros hasta las fracciones de ellos. También aprendimos a utilizar la

balanza que nos sirve como un instrumento de medición para medir la masa de undeterminado objeto

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