Manual Laboratorio Física I

1

DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BSICAS | Marlon Ponce

CINEMATICA | DINAMICA | TERMOMETRIA

FISICA I

MANUAL DE PRCTICAS DE LABORATORIO

UNIVERSIDAD

CENTROAMERICANA

2

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

3

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

4

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.

10

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

11

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.


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.

15

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

16


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...

17

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


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


Vector Magnitud

(N) i ()

CX (N)

CY (N)

1

2

3


Vector Magnitud

(N) i ()

CX (N)

CY (N)

1

2

3


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.


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 3 (punto ms alto)

Fuerza marcada por dinammetro paso 3 (punto ms bajo)


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




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


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


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


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.


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.


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)


33

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


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.

36

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

38

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

Manual Laboratorio Física I

Documents

Transcript of Manual Laboratorio Física I