Manual de Fsica

PRESENTACIN

Comprometido con la educacin, buscando su formacin integral, el Cuerpo Tcnico de el Laboratorio Didctico Mvil, estructur el Manual, en sus aspectos generales, en relacin a los textos y aspectos visuales, con el intuito de estimular al alumno en su capacidad inherente de creatividad, discernimiento, construccin, reconstruccin, organizacin del conocimiento interno y externo, mas respetando las limitaciones de cada uno. Busc mantener la coherencia con el modelo educacional vigente, motivando al alumno para la reflexin de su proceso de desarrollo y su formacin futura, formando un individuo crtico, comprometido con los cambios, reelaborando sus valores y creencias, respetando a los dems individuos y preservando el medio en el que vive. Para tanto, hizo adaptaciones de las experiencias clsicas para el uso en el Laboratorio Didctico Mvil, que son de fcil ejecucin y seguras, permitiendo al profesor una mayor flexibilidad, de acuerdo con la realidad de cada escuela.

INDICENOMBRE DE LA PRACTICA Medicin de la longitud con cinta mtrica y pie de rey Volumen de los cuerpos slidos y lquidos Masa y unidad de masa Cronometra Cifras significativas Teora de los errores Buenos y malos conductores de electricidad Velocidad media e instantnea Movimiento Uniforme Movimiento Variado Movimiento uniformemente acelerado Aceleracin de la gravedad Tiro vertical Tiro parablico Movimiento circular y fuerza centrpeta Ecuacin fundamental de la dinmica y definicin de Newton Determinacin dinmica de la masa Medida de la aceleracin de la gravedad Medicin de fuerza Fuerza de rozamiento Alargamiento de un muelle helicoidal -Ley de Hooke Direccin de una fuerza y punto de aplicacin Plano inclinado Descomposicin de fuerzas en el plano inclinado Presin hidrosttica Ley de Boyle Mariotte Conservacin de movimiento Conservacin de energa mecnica Trabajo mecnico Trabajo sobre plano inclinado Potencia mecnica Polea fija Polea mvil Polipasto sencillo Palanca de dos lados Principio de Arqumedes Blindaje elctrico Construccin de una brjula Propagacin rectilnea de la luz Reflexin de la luz Reflexin en el espejo plano Imgenes en el espejo plano Reflexin en el espejo cncavo Reflexin en el espejo convexo PAGINA 1 3 5 7 9 10 12 13 15 17 19 21 23 24 26 28 30 32 34 35 37 39 40 42 44 46 50 52 54 55 57 58 60 62 64 66 68 69 70 72 74 77 80 83

INDICENOMBRE DE LA PRACTICA Refraccin al pasar del aire al vidrio Determinacin del ndice de refraccin del vidrio Refraccin al pasar de aire a agua Refraccin en la superficie de separacin de dos lquidos Refraccin al pasar del vidrio al aire Refraccin en un prisma Descomposicin de la luz en un prisma Reunificacin de los colores del espectro Difraccin de un haz de luz Medicin de temperaturas y transformacin de escalas Expansin y contraccin trmica Cambio de estado Celdas o pilas Generador Termoelctrico Electrolisis del agua Asociacin de resistores en paralelo Asociacin de resistores en serie El magnetismo y la electricidad Magnetizacin Campo magntico de un solenoide Transformacin de energa solar a energa elctrica PAGINA 85 88 90 92 95 97 99 101 103 105 106 107 109 111 112 114 116 118 120 122 124

Prctica 1 MEDICIN DE LA LONGITUD CON CINTA MTRICA Y PIE DE REYObjetivo: Conocer la exactitud de medida de la cinta mtrica y del pie de rey. Hacer uso del las herramientas de medicin usuales en las determinaciones fsicas. Reconocer el concepto de magnitudes escales. Material: 1 Cinta mtrica 1 Vernier o Pie de Rey 1 Paraleleppedo de aluminio 1 Hoja de papel

Introduccin: En ingeniera, ciencia, industria y estadstica, se denomina exactitud a la capacidad que tiene un instrumento de medir un valor cercano al valor de la magnitud real. Suponiendo varias mediciones, no estamos midiendo el error de cada una. Sino la distancia a la que se encuentra la medida real de la media de las mediciones. (es decir cun calibrado est el aparato de medicin). Esta cualidad tambin se encuentra en instrumentos generadores de magnitudes fsicas, siendo en este caso la capacidad del instrumento de acercarse a la magnitud fsica real. En ingeniera, ciencia, industria y estadstica, se denomina precisin a la capacidad de un instrumento de dar el mismo resultado en mediciones diferentes realizadas en las mismas condiciones. Esta cualidad debe evaluarse a corto plazo. No debe confundirse con exactitud ni con reproducibilidad. Es un parmetro relevante, especialmente en la investigacin de fenmenos fsicos, mbito en el cual los resultados se expresan como un nmero ms una indicacin del error mximo estimado para la magnitud. Es decir, se indica una zona dentro de la cual est comprendido el verdadero valor de la magnitud. Desarrollo Experimental: Experimento 1: 1) Medimos con la cinta mtrica los lados de una hoja y calculamos su superficie. 2) Con la cinta mtrica podemos medir con una exactitud de hasta 1 mm. 3) Intentamos determinar con la cinta mtrica la altura media del compaero del grupo de trabajo. 4) Medimos la altura de todos los miembros del grupo, sumamos los valores y dividimos entre el nmero de las medidas tomadas. Experimento 2: 1) Determinamos con el vernier el tamao del paraleleppedo de aluminio, Con el vernier podemos llevar a cabo mediciones del paraleleppedo de hasta una exactitud de 0,1 mm 2) Con ayuda de los resultados podemos calcular el volumen del paraleleppedo.

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Indicacin: El tornillo micromtrico nos permite llevar a cabo mediciones todava ms exactas. Resultados y conclusiones: Con la cinta mtrica podemos medir la longitud con una exactitud de hasta 1 mm; con el vernier podemos medir la longitud con una exactitud de de hasta 0,1 mm. Podemos calcular la superficie y el volumen de un cuerpo regular cuando hemos llevado a cabo las mediciones correspondientes. Realice una investigacin acerca de los conceptos de incertidumbre en las mediciones fsicas.

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Prctica 2 VOLUMEN DE LOS CUERPOS SLIDOS Y LQUIDOSObjetivo: Mostrar cmo podemos determinar el volumen de lquidos y de cuerpos Irregulares mediante mtodos indirectos Material: 1 Paraleleppedo de aluminio 1 Platillo para pesos de ranura 4 Pesas de ranuradas 50 g. 1 Cilindro graduado 1 Vaso de precipitados 1 Vernier 1 Cordn Introduccin: Cuando un slido no tiene una forma geomtrica que permita determinar por clculo su volumen, se mide ste indirectamente. Supongamos que se desea saber el volumen de una piedra pequea. Por lo general las piedras tienen una forma muy irregular, por lo que es muy difcil calcular su volumen comparndolo con un cubo unidad. En estos casos se calcula su volumen por desplazamiento de agua. En un recipiente graduado vertemos un lquido y, a continuacin, sumergimos en l, el slido cuyo volumen deseamos conocer. El aumento de nivel del lquido nos permitir, por sustraccin, determinar el volumen del slido. Normalmente el lquido empleado ser agua, pero si el slido se disuelve en ella (por ejemplo la sal o el azcar) usaremos otro lquido que no disuelva al slido Desarrollo experimental: Experimento 1: 1) Medir el volumen de un lquido (agua). Llenar con agua el vaso de precipitados. 2) Vertemos en el cilindro graduado exactamente 20 ml. de agua, despus, por ejemplo, 78 ml de agua y para terminar 100 ml de agua. Practicamos la lectura del volumen de agua vertido. 100 ml corresponden a 100 cm. cbicos. 3) Vertemos el agua de nuevo en el vaso de precipitados. Experimento 2: 1) Medir los lados del paraleleppedo de aluminio con ayuda del vernier. Calculamos el volumen con la frmula largo x ancho x altura (V = I.b.h). Volumen del paraleleppedo_____ cm. cbicos Experimento 3: 1) Medir ahora el volumen del paraleleppedo de aluminio por medio de su desplazamiento del agua. Llenamos con agua el cilindro graduado hasta su marca para 70 ml. 2) Atamos un cordn al paraleleppedo de aluminio y lo sumergimos completamente en el agua del cilindr graduado. El nivel del agua del cilindro graduado aumenta. Leemos en la escala del cilindro graduado el aumento del volumen. El aumento del volumen corresponde al desplazamiento del agua por medio del paraleleppedo. El paraleleppedo de aluminio ha desplazado___________ ml. de agua. El volumen del paraleleppedo es por lo tanto__________ cm. cbicos, 3) El resultado debe coincidir con el valor calculado del volumen, permitindose un pequeo error debido a inexactitudes durante la medida. Experimento 4: 1) Medir como en el tercer experimento el volumen de un cuerpo slido por medio del desplazamiento de agua. Ahora utilizamos, sin embargo, un cuerpo irregularmente formado. En el cilindro graduado se encuentran de nuevo 70 ml. de agua. Atamos un cordn al platillo para pesas de ranura, cuatro pesos de ranura de 50 g. 2) Sumergimos estos cuerpos completamente en el agua del cilindro graduado. 3) Leemos el aumento del volumen; de esta manera podemos dar el volumen del cuerpo (sustraer 70 ml. del nuevo valor).

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El volumen del cuerpo irregular es de __________ cm. cbicos. Resultados y conclusiones: Podemos determinar el volumen de cuerpos formados irregularmente, determinando cunta agua desplazan.

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Prctica 3 MASA Y UNIDAD DE MASAObjetivo: Realizar determinaciones de masa de diferentes cuerpos, para la comprehensin del concepto de masa, realizar mediciones por medio de una balanza de dos brazos, conocer y hacer uso las unidades de masa. Material: 1 Riel de soporte 2 Varillas de soporte 25 cm. 2 Capuchones de plstico para varilla de soporte 1 Nuez 1 Buln de cojinetes 1 Brazo de palanca 2 Platillos de balanza 1 ndice 1 Escala 1 Jinete con ranura 1 Vaso de precipitado 1 Cilindro graduado 1 Juego de masas 2 Pesas de ranura 50 g Introduccin: La masa es la medida de la inercia de un cuerpo. Aunque es frecuente que se defina como la cantidad de materia contenida en un cuerpo, esta ltima definicin es incompleta. Es un concepto central en la qumica, la fsica y disciplinas afines. En el Sistema Internacional de Unidades se mide en kilogramos. El Kilogramo es la unidad bsica de masa del Sistema Internacional de Unidades y su patrn, est definido por la masa que tiene el cilindro patrn, compuesto de una aleacin de platino e iridio, que se guarda en la Oficina Internacional de Pesos y Medidas en Svres, cerca de Pars. Desarrollo experimental: Preparacin: Montaje de acuerdo con la ilustracin. 1) Insertamos a travs de la perforacin transversal del riel de soporte una varilla de soporte de 25 cm. Ajustamos la varilla de soporte con ayuda de un tornillo moleteado. 2) Colocamos los capuchones de plstico a ambos extremos de la varilla de soporte. 3) Fijamos la segunda varilla de soporte de 25 cm. perpendicularmente en el riel de soporte. 4) Ajustamos la nuez a la varilla perpendicular de soporte. 5) Ajustamos el brazo de palanca a la nuez en el orificio superior con ayuda del buln de cojinetes. 6) Atornillamos el ndice al centro del brazo de palanca. 7) Colocamos la escala sobre el riel de soporte frente a la varilla perpendicular de soporte, con ayuda del jinete con ranura. 8) Suspendemos ambos platillos de balanza de los extremos del brazo de palanca.

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Experimento 1: 1) Colocamos el vaso de precipitados sobre el platillo izquierdo de la balanza mientras que sostenemos el platillo hasta que logremos el equilibrio colocando masas y perdigones para tarar en el platillo derecho ("tarar'). 2) En adicin, colocamos sobre el platillo de balanza derecho dos pesos de ranura 50 g. 3) Vertimos agua en el vaso de precipitados que se encuentra sobre el platillo de balanza izquierdo (del cilindro graduado), hasta que establezcamos de nuevo el equilibrio. 4) Finalmente vertimos de nuevo el agua en el cilindro graduado vaci y determinamos su volumen. Resultados y conclusiones: 1. Las masas se comparan con una balanza. 2. 1 g es la masa de 1 ml de agua, 1 kg. es la masa de 1L de agua.

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Prctica 4 CRONOMETRAObjetivo: Mostrar un mtodo sencillo para medir el tiempo. Hacer uso de las unidades de medicin del tiempo. Material: 1 Riel de soporte 1 Pinza 1 Varilla de soporte 50 cm. 2 Nueces 1 Bulon de cojinete 1 Platillo para pesas ranuradas 2 Pesas ranuradas de 50g 1 Cinta mtrica 1 Tijera 1 Cordn 1 Cronmetro Introduccin: La materia, en su movimiento, manifiesta ciclos. La magnitud que esta propiedad genera se llama tiempo. El tiempo es la magnitud fsica que mide la duracin o separacin de las cosas sujetas a cambio, esto es, el perodo que transcurre entre dos eventos consecutivos que se miden de un pasado hacia un futuro, pasando por el presente. Es la magnitud que permite parametrizar el cambio y ordenar los sucesos en secuencias, estableciendo un pasado, un presente y un futuro, y da lugar al Principio de causalidad, uno de los axiomas del mtodo cientfico. Su unidad bsica en el Sistema Internacional es el segundo. Su smbolo es s; debido a que es un smbolo y no una abreviacin, no se debe escribir ni con mayscula, ni como "seg", ni agregando un punto posterior. Desarrollo experimental: Preparacin: montar de acuerdo a la ilustracin

1) Fijamos la pinza de mesa con el riel de soporte al borde de la mesa. 2) Fijamos la varilla de soporte al riel. Colocamos una nuez en la varilla de soporte cerca del riel. 3) Fijamos la otra nuez (con el buln de cojinetes ya ajustado) al extremo superior de la varilla de soporte. La nuez inferior debe encontrarse paralela al borde de la mesa mientras que la superior debe salir hacia adelante. 4) Hacemos dos gazas a ambos extremos de un cordn de 130 cm. de longitud. 5) Fijamos una gaza al tornillo de apriete de la nuez inferior.

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6) Corremos el cordn a travs de los bulones de cojinetes y lo dejamos colgando hacia abajo. 7) De la segunda gaza colgamos el platillo para pesas ranuradas, con dos pesas ranuradas de 50 g. 8) Desplazando la nuez inferior hacia arriba o hacia abajo obtenemos una longitud del pndulo desde el buln de cojinetes hasta el centro de los pesas ranuradas- de exactamente 99,5 cm. Experimento 1: 1) Hacemos oscilar el pndulo. Debe oscilar paralelo al borde de la mesa; la amplitud de oscilacin slo debe ser de unos 10 cm. Al detenerse el pndulo a un lado (punto de inversin) activamos el cronmetro (observamos la posicin de la manecilla de los segundos del reloj de pulsera). Despus de exactamente 20 semioscilaciones (10 oscilaciones completas, 1 oscilacin es una movimiento completo de ida y regreso del pndulo) detenemos de nuevo el cronmetro (Vemos de la manecilla de los segundos del reloj de pulsera el tiempo transcurrido). Duracin de 20 oscilaciones: ______s Duracin de 1 semi-oscilacin: _____s Un pndulo de segundos debe medir, por lo tanto, exactamente 99,5 cm. Experimento 2: 1) Llevamos a cabo con el pndulo de segundos algunas mediciones del tiempo. Podemos determinar, por ej. el nmero de pulsaciones del cuerpo humano durante un minuto (60 seg.). Para lo mismo medimos primero al estar el cuerpo en reposo relativo y luego despus de un esfuerzo fsico (correr brevemente o subir escalones). Podemos tambin comparar los resultados para dos personas distintas. Resultados y conclusiones: 1) Un pndulo de 99,5 cm. de longitud necesita 1 segundo para una semi-oscilacin (pndulo de segundos). 2) Podemos efectuar mediciones del tiempo con un pndulo cuya duracin de oscilacin conocemos. Sin embargo, la amplitud de oscilacin del pndulo no debe ser demasiado grande.

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Prctica 5 CIFRAS SIGNIFICATIVASObjetivo: Aplicar el concepto de Cifras significativas, Realizar operaciones usando cifras significativas, conocer el concepto de incertidumbre. Material: Rectngulo de cartulina Regla Vernier Introduccin: Es imposible obtener el valor exacto de una cantidad buscada, excepto cuando los nmeros de una operacin son enteros (por ejemplo el nmero de estudiantes que hay en una clase). Por esta razn es importante indicar el margen de error en las mediciones sealando claramente el nmero de cifras significativas, que son los dgitos significativos en una cantidad o medida calculada. En el trabajo cientfico siempre debe tenerse cuidado de anotar el nmero adecuado de cifras significativas Desarrollo experimental: Experimento 1: Medir longitud: 1) Medir el cuadro y expresar el resultado en cm. (no incluir decimales) 2) Medir el cuadro con la regla y expresar el resultado en decimales 3) Medir el cuadro de cartulina con ayuda del vernier y expresar resultados Experimento 2: Medir rea: 1) Mide el ancho del rectngulo con la regla graduada en milmetros. Exprsala en metros. Con esas dos medidas Cul es el permetro del rectngulo? (Tenga presente la tcnica del redondeo). Cul es el rea del rectngulo? Evale su respuesta para ver cuantas cifras significativas (decimales) deber tener Resultados y conclusiones: 1) De que depende el nmero de cifras significativas que obtuviste? 2) Qu instrumento te permiti tomar medidas ms precisas? 3) Por que consideras que es ms precisa? 4) Cuantas cifras significativas tiene cada resultado?

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Prctica 6 TEORIA DE LOS ERRORESObjetivo: Hacer uso de la teora de los errores Materiales: 2 Cinta mtrica 1 Regla Introduccin: El resultado de toda medicin siempre tiene cierto grado de incertidumbre. Esto se debe a las limitaciones de los instrumentos de medida, a las condiciones en que se realiza la medicin, as como tambin, a las capacidades del experimentador. Es por ello que para tener una idea correcta de la magnitud con la que se est trabajando, es indispensable establecer los lmites entre los cuales se encuentra el valor real de dicha magnitud. La teora de errores establece estos lmites. Tipos De Errores Error de escala (escala): El error de escala corresponde al mnimo valor que puede discriminar el instrumento de medida. Error sistemtico (sistemtico): Se caracteriza por su reproducibilidad cuando la medicin se realiza bajo condiciones iguales, es decir siempre acta en el mismo sentido y tiene el mismo valor. Error accidental o aleatorio: Se caracteriza por ser de carcter variable, es decir que al repetir un experimento en condiciones idnticas, los resultados obtenidos no son iguales en todos los casos. El error accidental se puede minimizar aumentando el nmero de mediciones. El error total es igual a la suma de estos tres tipos de errores. Desarrollo experimental: Experimento 1: 1) Cada estudiante del grupo tomar la cinta mtrica o regla y medir, la longitud de la mesa de trabajo del LDM y registrar sus datos (deber aplicar cifras significativas). 2) Intercambie sus instrumentos de medicin y vuelve a tomar las mismas medidas. No corrijas tus datos. 3) Intercambien de nuevamente su instrumento de medicin y vuelvan a medir Registrar resultados en una tabla de datos como la que se sugiere a continuacin. (Exprese todas las medidas en metros). Estudiante 1 Medida 1 Medida 2 Medida 3 Resultados y conclusiones: 1) Tienen que tener todos los resultados el mismo nmero de decimales? Por qu? 2) Cul medida de su tabla de datos se repite con ms frecuencia? 3) Cuntas medidas diferentes aparecen en su tabla? 4) Qu medida considera usted que representa con mejor aproximacin la distancia que quiso medir?. Manejar datos Estudiante 2 Estudiante 3

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Calcula el promedio aritmtico de todos los resultados obtenidos. Cuntas cifras significativas deber tener este resultado? Por qu?. Es este promedio la medida ms probable de la longitud que quiso medir Por qu?. Designe con una X el valor promedio que encontr y por x el valor de cualquier medida consignada en la tabla de datos. Qu tan cerca o tan lejos de X estuvo el primer dato de su tabla y el ltimo?. La diferencia que usted obtuvo en el paso anterior se denomina error. Cul es el error de cada una de las medidas de su tabla?. Para calcular el error porcentual utiliza la siguiente ecuacin: ep =[(X x) x 100%]/X.

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Prctica 7 BUENOS Y MALOS CONDUCTORES DE ELECTRICIDADObjetivo: Identificacin de buenos y malos conductores de la electricidad. Comprender el trmino de conductividad. Material: Bitcora Lpiz Papel 1 foco 1 pila de 1.5 V Alambres de cobre Cinta de aislar Moneda metlica Vidrio Goma Lpiz Plstico Agua simple Solucin de agua con sal Solucin de agua con azcar

Introduccin: Se dice que un cuerpo es conductor elctrico cuando puesto en contacto con un cuerpo cargado de electricidad transmite sta a todos los puntos de su superficie. Generalmente elementos, aleaciones o compuestos con electrones libres que permiten el movimiento de cargas. El ms conocido el elemento metlico capaz de conducir la electricidad cuando es sometido a una diferencia de potencial elctrico. Para que ello sea efectuado eficientemente, se requiere que posea una baja resistencia para evitar prdidas desmedidas por el Efecto Joule y cada de tensin. Para el transporte de la energa elctrica el susodicho metal empleado universalmente es el cobre en forma de cables de uno o varios hilos. Alternativamente se emplea el aluminio, metal que si bien tiene una conductividad elctrica del orden del 60% de la del cobre es, sin embargo, un material mucho ms ligero, lo que favorece su empleo en lneas de transmisin de energa elctrica. La conductividad en medios lquidos (Disolucin) est relacionada con la presencia de sales en solucin, cuya disociacin genera iones positivos y negativos capaces de transportar la energa elctrica si se somete el lquido a un campo elctrico. Estos conductores inicos se denominan electrolitos o conductores electrolticos. Desarrollo experimental: Experimento 1: 1) Montar el circuito que se muestra en la figura 1 usando cinta de aislar para fijar los alambres de cobre a las terminales de la pila.Material de prueba

Figura 1

Cinta de aislar

2) Comprobar el funcionamiento del circuito, se deber permitir el contacto de las terminales A y B. La lmpara enciende. 3) Probar materiales. Fijar los diferentes materiales de prueba a las terminales A y B. Distinguir si el material de prueba es buen o mal conductor de la electricidad, si la lmpara enciende es buen conductor. 4) Registrar sus resultados en una tabla, clasificando a los materiales como buenos y malos conductores de la electricidad. Resultados y conclusiones: 1) Cules de los materiales empleados son buenos y malos conductores de la electricidad? 2)Justifica la respuesta, revisando la bibliografa para reconocer sus caractersticas.

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Prctica 8 VELOCIDAD MEDIA E INSTANTNEAObjetivo: Determinar la velocidad media e instantnea Material: 1 Pista 1 Varilla 6 cm. 1 Carrito para experimentos 3 Pesas ranuradas de 50 g 2 Jinetes 1 Generador de marcas de tiempos 1 Cinta mtrica 1 Cinta registradora 1 Tijeras 2 Cables de conexin Fuente de alimentacin Etiquetas adhesivas Introduccin: En fsica, se define correctamente a la velocidad al decir que es "la rapidez con la que cambia de posicin un mvil". Esta magnitud expresa la variacin de posicin de un objeto en funcin de la distancia recorrida en la unidad de tiempo. Se suele representar por la letra . La velocidad puede distinguirse segn el lapso considerado, por lo cual se hace referencia a la velocidad instantnea, la velocidad promedio, etctera. En el Sistema Internacional de unidades su unidad es el metro por segundo. La velocidad media o velocidad promedio informa sobre la velocidad en un intervalo dado. Se calcula dividiendo el desplazamiento (delta x) por el tiempo transcurrido (delta t). Permite conocer la velocidad de un mvil que se desplaza sobre una trayectoria, cuando el lapso de tiempo es infinitamente pequeo, siendo entonces el espacio recorrido tambin muy pequeo, representando un punto de la trayectoria. Desarrollo experimental: Montaje de acuerdo a la ilustracin.

Preparacin: 1) Colocamos la pista sobre la mesa y el carrito para experimentos junto con tres pesos de ranura sobre la pista. 2) Elevamos un poco (unos 3 cm.) un extremo de la pista con ayuda de la varilla de soporte de 6 cm. 3) Sobre el extremo elevado colocamos el generador de marcas de tiempo. Al otro extremo de la pista colocamos el jinete, que evitar que el carrito ruede hacia abajo. 4) Tiramos a travs del generador de marcas de tiempo una cinta de papel metalizado de aproximadamente 1 m de longitud y la fijamos al carrito con ayuda de una etiqueta adhesiva. 5) Aseguramos el otro extremo de la cinta a la pinza de cocodrilo del generador de marcas de tiempo. 6) Conectamos el generador de marcas de tiempo a una tensin alterna de 15 V.

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7) Deslizamos el carro completamente hasta el generador de marcas. Directamente frente al carro colocamos un jinete sobre la pista para que lo detenga. Experimento 1: 1) Ponemos la tecla en 100 ms. 2) Retirar el jinete que est junto al carrito. Este rueda aceleradamente, debido a que la pista est inclinada, y es detenido al final por el jinete. 4) Poner la tecla en posicin central y retiramos la cinta del soporte. 5) Tomamos la cuarta marca de tiempo y la marcamos como punto inicial de las medidas posteriores (marca D). Denominamos a las siguientes marcas 1,2,3.. .8.entonces medimos las distancias previamente indicadas en la tabla y calculamos, con ayuda del tiempo necesitado, la velocidad media respectivamente. La podemos calcular con la frmula: v = distancia Tiempo

Resultados y conclusiones: Marca 8 6 4 3 2 1 Distancia de la marca ______cm.=_______m ______cm=_______m ______cm=_______m ______cm=_______m ______cm=_______m ______cm=_______m Intervalo de tiempo 0.8 s 0.6 s 0.4 s 0.3 s 0.2 s 0.1 s Velocidad media _____m/s _____m/s _____m/s _____m/s _____m/s _____m/s

El carrito se mueve aceleradamente y la velocidad aumenta. Por lo tanto, si queremos calcular la velocidad media para intervalos cada vez ms pequeos tomamos los valores y los aproximamos gradualmente a la velocidad instantnea del momento de la marca 0. Finalmente medimos el intervalo antes de la marca 0 y despus de la marca 0, sumamos los dos intervalos y dividimos entre 0,2 s. obtenemos de esta manera la velocidad instantnea tan exactamente como es posible obtenerla con ayuda de los puntos de medida. La velocidad instantnea es de _________m/s. Todava debemos calcular la velocidad media del vagn durante todo el recorrido. A partir del nmero de los puntos de medida obtenemos la duracin del movimiento (el nmero multiplicado por 0,1s). Obtenemos la distancia recorrida midiendo el intervalo entre el primero y el ltimo punto de marcacin sobre la cinta registradora. Obtenemos la velocidad media por medio de una divisin. V= distancia/tiempo. la velocidad media es de m/s. Conclusin Podemos calcular la velocidad instantnea como si fuera una velocidad media de un pequeo intervalo de tiempo. Cuando decimos "el coche marcha ahora a 100km/h", Recorre realmente 100km durante la prxima hora? No, ya que nos referimos a la velocidad instantnea. Cuando decimos, hemos necesitado 1 h para recorrer 100km" tampoco queremos decir que la velocidad ha sido de 100km/h, sino que el valor medio de la velocidad ha sido de 100km/h.

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Prctica 9 MOVIMIENTO UNIFORMEObjetivo: Estudiar la velocidad uniforme Material: 1 Pista 100 cm. (rieles con pieza de unin) 1 Varilla soporte 6 cm. 1 Carrito para experimentos 3 Pesas ranuradas de 50 g 1 Jinete 1 Generador de marcas de tiempo 1 Cinta mtrica 1 Cinta registradora de papel metalizado 1 Tijeras 2 Cables de conexin Fuente de alimentacin Etiquetas adhesivas Introduccin: Un movimiento es rectilneo cuando describe una trayectoria recta y uniforme cuando su velocidad es constante en el tiempo, es decir, su aceleracin es nula. Esto implica que la velocidad media entre dos instantes cualesquiera siempre tendr el mismo valor. Adems la velocidad instantnea y media de este movimiento coincidirn. Desarrollo experimental: Preparacin Montaje de acuerdo a la ilustracin.

1) Colocamos la pista sobre la mesa y el vagn para experimentos (junto con 3 pesas ranuradas) sobre la pista. 2) Elevamos un poco (unos 1,5cm) un extremo de la pista con ayuda de la varilla de soporte de 6cm. esta elevacin deber contrarrestar el rozamiento. Sobre el extremo elevado colocamos el jinete, el cual deber evitar que el vagn ruede hacia abajo. 3) Pasamos al revs del generador de marcas de tiempo una cinta de papel metalizado de aproximadamente 1 m de longitud y la fijamos al vagn con ayuda de una etiqueta adhesiva. 4) Aseguramos el otro extremo de la cinta registradora a la pinza de cocodrilo en el generador de marcas de tiempo. 5) Conectamos el generador de marcas de tiempo a una tensin alterna de 15v. 6) Deslizamos el vagn completamente hasta el generador de marcas de tiempo. Si el ajuste de la altura es correcto, el vagn no debe rodar por s solo. Si empujamos ligeramente el vagn, ste deber rodar sobre la pista con una velocidad constante. 7) Si el vagn disminuyera de velocidad deberemos revisar la compensacin del rozamiento. Experimento 1: 1) Seleccionamos la posicin "100 ms", y le damos al vagn un empujn para que llegue al extremo de la pista. 2) Entonces paramos el generador (posicin central) y retiramos la cinta registradora del soporte. 3) El generador de marcas de tiempo ha hecho una marca cada decimal de Segundo sobre la cinta de papel metalizado.

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4) Con una cinta mtrica o con una regla medimos los intervalos entre las marcas de tiempo del generador sobre la cinta registradora. Son todos los intervalos iguales? Ya que el vagn se ha movido de manera aproximadamente uniforme, los intervalos de las marcas son aproximadamente iguales tambin. Si el intervalo de los puntos de medida se hace ms pequeo al finalizar el movimiento es que el movimiento fue retardado. 5) Determinamos la velocidad del carrito a partir de la distancia que ha recorrido en una dcima de Segundo. Resultados y Conclusiones: En un movimiento uniforme, todas las marcas sobre la cinta registradora tienen el mismo intervalo. El vagn se mueve uniformemente sobre la pista una vez que el efecto retardatorio del rozamiento ha sido compensado. En el experimento, la inclinacin de la pista ha provocado esta compensacin.

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Prctica 10MOVIMIENTO VARIADO Objetivo: Identificar el movimiento variado Material: 1 Pista 1 Carrito para experimentos 1 Pesa ranurada de 50 g 1 Jinete 1 Generador de marcas de tiempo 1 Cinta mtrica 1 Cinta registradora de papel metalizado 1 Tijeras 2 Cables de conexin Fuente de alimentacin Etiquetas adhesivas Introduccin: El movimiento variado es el ms comn dentro del movimiento mecnico de las partculas, este se presenta cuando la aceleracin es variable con respecto al tiempo, con lo que la velocidad y posicin varan de maneras muy distintas. Este movimiento es el mas generalizado, del cual el MRU, el MRUV, el MCU, el MCUV, o el movimiento parablico son casos especiales del mismo.

Desarrollo experimental: Preparacin: Montaje de acuerdo a la ilustracin

1) Colocar el carrito sobre la pista. 2) Colocar el generador de marcas de tiempo al final de la pista. 3) Colocar en el otro extremo el jinete, el cual deber evitar que el carrito ruede hacia abajo. 4) Tiramos a travs del generador de marcas de tiempo de una cinta metalizada y la fijamos al carrito por medio de una etiqueta adhesiva. 5) Aseguramos el otro extremo de la cinta registradora a la pinza de cocodrilo en el generador de marcas de tiempo. 6) Operar el generador de marcas de tiempo en posicin 100 ms, con lo que har una marca sobre la cinta registradora cada 0.1s. 7) Conectar el generador de marcas de tiempo a una tensin alterna de 15 V. Experimento 1: 1) Ponemos la llave en "100ms" y movemos el carro con la mano sobre la pista. 2) Intentamos llevar a cabo el movimiento de tal manera que la velocidad del carro primero aumente y despus disminuya de nuevo. Para ello, primero tiramos lentamente y luego (a partir del centro de la pista) rpidamente y al final de nuevo lentamente. Al llegar el carrito al final de la pista paramos el marcador (posicin central) y retiramos la cinta registradora del soporte.

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Primero tomamos de la parte inicial dos puntos de marcacin que se encuentren muy prximos entre s y determinaremos la distancia entre ellos. Luego escogeremos dos puntos que posean mayor distancia entre s. El intervalo de tiempo entre dos marcas es 0,1 seg. A partir de la distancia medida y del tiempo calcularemos para ambos casos la velocidad. V1 = s = m V2 = s = m m =_____m/s 0.1 s m =_____m/s 0.1 s

Resultados y Conclusiones: En un movimiento acelerado aumenta el intervalo entre los puntos de marcacin, mientras que en un movimiento retardado disminuye dicho intervalo. En este experimento el carrito lleva a cabo un movimiento en el cual en intervalos de tiempo iguales no recorre distancias iguales. A este tipo de movimiento lo llamamos "movimiento variado".

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Prctica 11 MOVIMIENTO UNIFORMEMENTE ACELERADOObjetivo: Calcular la aceleracin del carro para experimentos sobre la pista inclinada y determinar la ley de la distancia para el movimiento acelerado Materiales: 1 Pista 1 Varilla soporte 10 cm. 1 Carrito para experimentos 3 Pesas de ranura 50 g 2 Jinetes 1 Nuez redonda 1 Generador de marcas de tiempo 1 Cinta mtrica 1 Cinta registradora 1 Tijeras 2 Cables de conexin Fuente de alimentacin Etiquetas adhesivas Introduccin: Despus del movimiento rectilneo uniforme, el tipo de movimiento ms sencillo que tenemos, es el uniformemente acelerado. En ste, la velocidad no es una constante, sino que va cambiando de forma uniforme, ya sea que aumente o disminuya; razn por la cual a este tipo de movimiento tambin de le llama uniformemente variado. El movimiento uniformemente acelerado es aquel en el cual la velocidad se incrementa en cantidades iguales y en tiempos iguales. Desarrollo experimental: Preparacin Montaje de acuerdo a la ilustracin.

1) Colocamos la pista sobre la mesa y el carrito para experimentos junto con tres pesas ranuradas sobre la pista. La masa del carrito es de 200g. 2) Colocamos la varilla de soporte de 10 cm. en la nuez redonda. Elevamos un poco (aproximadamente 6 cm.) un extremo de la pista con ayuda de la varilla de soporte. 3) Sobre el extremo elevado colocamos el generador de marcas de tiempo. Sobre el otro extremo de la pista colocamos el jinete, el cual deber evitar que el vagn ruede hacia abajo. 4) Tiramos a travs del generador de marcas de tiempo una cinta de papel metalizado de aproximadamente 1 m de longitud y la fijamos al carrito con ayuda de una etiqueta adhesiva. 5) Aseguramos el otro extremo de la cinta registradora a la pinza de cocodrilo del generador de marcas de tiempo. 6) Conectamos el generador de marcas de tiempo a una tensin alterna de 1,5v. 7) Deslizamos el vagn con la cinta completamente hasta el generador. 8) Directamente frente al vagn colocamos un jinete para que lo detenga. 9) Conectamos el generador de marcas de tiempo a una tensin de 1,5v.

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Experimento 1 y 2: 1) Justamente antes de soltar el vagn ponemos la llave del generador en posicin 100ms. El carrito se mueve aceleradamente sobre la pista inclinada y se detiene al final de sta por el jinete. 2) Retiramos la cinta registradora del soporte. 3) Medimos los intervalos entre las marcas en la cinta y los anotamos. Los intervalos corresponden a las distancias recorridas en cada dcima de segundo, las cuales aumentan uniformemente. Aumento de la distancia cada dcima de segundo: ____ mm. Resultados y conclusiones Experimento 1 Para obtener la aceleracin a partir de lo anterior, debemos reflexionar lo siguiente: la aceleracin es el aumento de la velocidad en el intervalo de tiempo correspondiente. El aumento de la velocidad se obtiene como el aumento de la distancia en el intervalo de tiempo. Un intervalo de tiempo dura 0,1 seg. Para la aceleracin es vlido: a= v = s t t t = s (t)2

(t)2 = 0.12s2=0.01 s2 Por lo tanto, debemos dividir el cambio de la distancia entre 0,01 o multiplicarlo por 100. La aceleracin constante fue de ______m/s2 Experimento 2 1) Repetimos el experimento, pero esta vez en la posicin" 10 ms", con lo que obtenemos una marca cada centsima de segundo. Al principio, los puntos se encuentran muy cerca unos de otros. Tan exactamente como es posible, intentamos contar los primeros 10 puntos (podemos comenzar aqu con 1", ya que la primera marca no es posible colocarla exactamente al principio del movimiento sino un poco ms tarde). 2) Entonces contamos siempre 10 marcas ms adelante y as marcamos el recorrido durante las dcimas de segundo. 3) Medimos la distancia total desde el punto de partida (p. ej. 5, 19, 42, 84 mm, etc.) y la dividimos entre el cuadrado del tiempo (0,01; 0,04; 0,09;...s). Indican todos los cocientes una relacin con la velocidad?. Tiempo t2 (en s2) 0.1 0.01 0.2s 0.04 0.3s 0.09 0.4s 0.06 0.5s 0.25 0.6s 0.36 0.7s 0.49

Distancia total En mm En m s/t2 Conclusiones: Los cocientes s/t2 nos dan la mitad de la aceleracin. La ley de la distancia es la siguiente: s= (a/2) t 2

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Prctica 12 ACELERACIN DE LA GRAVEDADObjetivo: Estudiar la cada libre de un objeto y medir la aceleracin de la cada Material: 1 Riel 50 cm. 1 Platillo portapesas 1 Cinta mtrica 1 Marcador 1 Tijeras 1 Rollo papel metlico 2 Cables de conexin Fuente de alimentacin Etiquetas adhesivas Introduccin: Cuando un cuerpo cae libremente sobre la superficie de la tierra, su velocidad instantnea va aumentando. Estudiando la manera en la cual aumenta esta velocidad se ha encontrado una aceleracin constante cuyo valor es de 9.8 m/s2. El valor vara ligeramente de acuerdo a la latitud y altura de cada lugar. Desarrollo experimental: Preparacin Montaje de acuerdo a la figura.

1) Sujetar el marcador de tiempos sobre el riel de movimientos, se fija un extremo de una cinta de papel metlico de 1 m de largo en la pinza de cocodrilo del marcador de tiempos, y el otro extremo se desliza por dentro de ste hasta que sobresalgan unos 10 cm. 2) Se conecta el marcador a la fuente de alimentacin. La llave del marcador debe estar en la posicin central. 3) En el extremo libre de la cinta de papel se sujeta, pegando una etiqueta adhesiva, el porta pesas. 4) Se sujeta la cinta de papel y se tensa con la mano. El porta pesas debe encontrarse fuera del borde de la mesa, de manera que pueda caer al suelo al comenzar el experimento. Experimento: 1) Ponemos la llave del marcador en la posicin n 10 ms y al mismo tiempo liberamos la cinta. El porta pesas cae al suelo y arrastra la cinta a travs del marcador. Entonces volvemos a desconectar el marcador (posicin central) y quitamos la cinta de su sujecin. 2) Sobre la cinta, partiendo de una marca de las primeras, contamos y sealamos tres series de 10 marcas de manera que tengamos tres caminos recorridos cada uno en una dcima de segundo (10x10ms). Resultados y conclusiones: Los tres caminos miden: s 1= _____ mm, s2= _____mm, s3= _____mm

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y Cunto han aumentado los caminos en esas dcimas de segundo? s2 -s1 = _____mm = _____m s3 -s2 = _____mm = _____m

Las distancias deben expresarse en metros. Para la aceleracin g, apelacin de la gravedad, es vlido: g= v = t t s = s t (t)2

El aumento de la distancia debe por tanto dividirse entre 0,01 (0,12) o lo que es lo mismo, multiplicarse por 100. El valor de la aceleracin de la gravedad es g = _____m/s2 Con ayuda del marcador de tiempos se puede calcular la aceleracin de la gravedad. El valor terico es: g = 9,81 m/s2

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Prctica 13 TIRO VERTICALObjetivo: Conocer las variables cinticas a considerar en el tiro parablico. Material: Pelota de esponja Cmara digital Computadora porttil Software para captura de video. Balanza Digital Introduccin: Cuando tenemos una velocidad inicial hacia arriba V0 es conveniente agregarle un signo menos a g, para tener evidente que v0 y g tienen sentidos contrarios. Hagamos la siguiente observacin: el cuerpo que se mueve hacia arriba seguir subiendo en tanto tenga cierta velocidad hacia arriba, as que alcanzar su altura mxima cuando su velocidad hacia arriba sea cero. Desarrollo experimental: Experimento 1: 1) Realiza los procedimientos de Inicio, y conexin de la interfase con la computadora descritos en Gua de captura experimentacin, sensores y computadora y Gua para captura de imgenes en microscopia con cmara digital y computadora 2) Inicie el reconocimiento y prueba con la cmara de video. 3) Asigne dimensiones a la experiencia prctica (peso de la pelota, altura exacta). 4) Identifique un rea suficientemente contrastante (pared blanca o negra, no del mismo color de la pelota). 5) Inicie la captura de imgenes por medio de la cmara de video digital y el software Applied Visin, a travs de la computadora en formato *. AVI. 4) Tome la pelota de esponja a 1.5 m de distancia del suelo y permita que caiga. 5) Termine la experiencia fsica, y guarde el archivo de video generado. 4) Edite el archivo desde el bote de la pelota al tocar el piso, hasta alcanzar la altura mxima del primer bote. 5) Abra el archivo de video generados y cargue los datos de la experiencia prctica, al software Video Contents Analyzer. 5) Genere los datos respectivos de las variables del tiro parablico. Resultados y conclusiones: 1) Cual es la altura mxima que alcanza la pelota? 2) Cuanto tiempo tarda en subir la pelota? 3) Cul es la energa cintica generada por la experiencia? 4) Cul es la velocidad inicial del experimento? 4) Realice el clculo sin la ayuda del software y verifquelos.

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Prctica 14 TIRO PARABLICO LANZAMIENTO DE UN BALNObjetivo: Este experimento consiste en lanzar un baln desde una rampa colocada a cierta altura, y se medir la distancia horizontal desde la base de la rampa hasta el punto de cada del baln. Determinar las variables dinmicas del experimento. Material: Riel de 30 cm. Baln Transportador Papel carbn Hojas Blancas Varilla de soporte Introduccin: El tiro parablico se compone de 2 movimientos simultneos: uno horizontal con velocidad constante y otro vertical con movimiento uniformemente acelerado, que es afectado por la aceleracin de la gravedad y se expresa en funcin del tiempo. Desarrollo experimental: Preparacin 1) Montaje de acuerdo a la figura.

Lanzamiento del baln mediante plano inclinado Experimento 1: 1) Sobre una rampa colocada a cierta altura se coloca un baln, el cual desliza y, al abandonar la rampa cae libremente describiendo una trayectoria parablica. 2) Con un papel carbn colocado sobre un papel blanco, el baln imprime con su cada dejando una marca en ste, observando de esta forma su posicin en el plano (x, y), 3) La secuencia descrita se realizar, al menos, para 5 alturas diferentes, teniendo cuidado de colocar el baln en el mismo punto de partida sobre la rampa, cada vez que vaya a ser lanzado.

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Resultados y conclusiones: Para la realizacin del reporte de este experimento, considere el punto de lanzamiento del baln, que es el punto donde abandona la rampa, con coordenadas x = y = 0. 1) Construya una grfica x vs. y en papel cartesiano, y ajuste los puntos experimentales por el mtodo de mnimos cuadrados. Identifique los parmetros de ajuste con las variables cinemticas del movimiento. Trace la curva ajustada en la grfica x vs. y. 2) Determine el valor de la velocidad v0 (magnitud y direccin) con la cual el baln es lanzado desde la rampa. Use el valor de la gravedad g = 9.8 m/ s. 3) Determine el tiempo y la velocidad v con la cual el baln cae al piso para cada una de las diferentes alturas consideradas. 4) Con la geometra de la rampa, determine el valor de la velocidad v0 con la cual el baln es lanzado desde la rampa y comprelo con el valor obtenido en la pregunta 2). 5) Considere y discuta las posibles causas por las cuales ambos clculos dan un resultado diferente para la misma cantidad.0 0

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Prctica 15 MOVIMIENTO CIRCULAR Y FUERZA CENTRIPETAObjetivo: Estudiar el movimiento circular y la fuerza centrpeta Material: 2 Soportes Universales con sus bases 2 Nueces rectas 2 Pinzas de Tres dedos. 1 Buln. 2 Nueces universales. 1 Varilla de 1 x 6 cm. 1 Motor de 6 Volts. 1 Liga. 1 Cabezal de motor para polea. 1 Foto-puerta 1 Varilla de foto-puerta. 2 Cables banana caimn 1 Fuente de poder. 1 Interfase colectora de datos. 1 Computadora porttil. Introduccin: El movimiento circular es el que se basa en un eje de giro y radio constante: este ser una circunferencia. Si, adems, la velocidad de giro es constante, se produce el movimiento circular uniforme, que es un caso particular de movimiento circular, con radio fijo y velocidad angular constante. El cociente del desplazamiento entre el tiempo empleado en tal desplazamiento es llamado velocidad angular. Desarrollo experimental:

Figura 1, arreglo para evaluar el movimiento circular Experimento 1: 1) Realiza los procedimientos de Inicio, y conexin de la interfase con la computadora descritos en Gua De Experimentacin Con Interfase, Sensores Y Computadora (Software Excel), Inicia el Programa Excel para la adquisicin de datos con el sensor fotopuerta. Determina el intervalo de tiempo para las mediciones por medio del temporizador. 2) Dispngase a montar el experimento segn la figura utilizando la liga como una banda entre el motor y la polea 3) Conecte el motor a la fuente de poder por medio de los cables de conexin. 4) Coloque una etiqueta sobre la polea a la altura del paso de la foto-puerta para que sea censada.

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5) Encienda el motor, procure que la velocidad del motor no sea demasiado rpida para poder apreciar el comportamiento del experimento 6) Inicie la recoleccin de datos mientras la etiqueta pasa por la foto-puerta 7) Registre los movimientos con la foto-puerta, al recorrer una circunferencia y tomar datos sobre un punto, se podrn obtener datos del nmero de veces que la pesa pasa por la foto-puerta por minuto lo que equivaldra a revoluciones por minuto. RPM Resultados y conclusiones: 1) Cual es el dimetro del crculo de la polea? 2) Cuanto tiempo tarda la polea en girar 1 vuelta? 3) Con los datos de las preguntas anteriores calcule la magnitud de la velocidad de la polea, su fuerza centrpeta y la frecuencia.

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Prctica 16 ECUACIN FUNDAMENTAL DE LA DINMICA Y DEFINICIN DE NEWTONObjetivo: Estudiar la dependencia de la aceleracin de la fuerza activa y de la masa a acelerar y conocer la ecuacin fundamental de la dinmica as como la definicin de Newton. Material: 1 Pista 1 Varilla soporte 6 cm. 1 Carrito para experimentos 1 Pesa ranurada de 10 g 3 Pesa ranurada de 50 g 1 porta pesas 2 jinetes 1 polea con estribo 1 generador de marcas de tiempo 1 cinta mtrica 1 cinta registradora 1 tijeras Cordn 2 cables de conexin Fuente de alimentacin Etiquetas adhesivas Introduccin: La dinmica es la parte de la fsica que describe la evolucin en el tiempo de un sistema fsico en relacin a las causas que provocan los cambios de estado fsico y/o estado de movimiento. El objetivo de la dinmica es describir los factores capaces de producir alteraciones de un sistema fsico, cuantificarlos y plantear ecuaciones de movimiento o ecuaciones de evolucin para dicho sistema. El estudio de la dinmica es prominente en los sistemas mecnicos (clsicos, relativistas o cunticos), pero tambin el termodinmica y electrodinmica Desarrollo experimental: Preparacin Montaje de acuerdo a la ilustracin.

1) Colocamos la pista sobre la mesa y el vagn para experimentos (junto con 3 pesas ranuradas) sobre la pista. 2) Elevamos un poco un extremo de la pista (aproximadamente 1,5 cm.) con ayuda de la varilla de soporte de 6 cm. Esta elevacin deber contrarrestar el rozamiento. 3) Sobre el extremo elevado colocamos el jinete, el cual deber evitar que el vagn ruede hacia abajo. 4) Fijamos la polea en la perforacin de la pista. 5) Pasamos a travs del generador de marcas de tiempo una cinta de papel metalizado de aproximadamente 1 m de longitud y la fijamos al vagn con ayuda de una etiqueta adhesiva.

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6) Aseguramos el otro extremo de la cinta registradora a la pinza de cocodrilo en el generador de marcas de tiempo. Conectamos el generador de marcas de tiempo a una tensin alterna de 15 V. 7) Deslizamos el vagn completamente hasta el generador de marcas de tiempo. Si el ajuste de la altura es correcto, el vagn no debe rodar por s solo. Si empujamos ligeramente el vagn, ste deber rodar sobre la pista con una velocidad constante. Si el vagn disminuyera de velocidad deberemos revisar la compensacin del rozamiento. 8) Directamente frente al vagn colocamos un jinete sobre la pista para que detenga el vagn. 9) Atamos una cinta a un cordn de unos 1,5 m de longitud. Colgamos el cordn del vagn para experimentos, lo llevamos sobre la polea y suspendemos el plato para pesos de la cinta del cordn. 10) La masa del platillo para pesas es de 10 g., la fuerza activa es por el momento de 0,1 N. Experimento 1 1) La masa a acelerar est compuesta por el vagn y por la masa del peso propulsor. Mantenemos la masa constante de 220 g., el peso propulsor es primeramente 10 g y luego lo elevamos a 20 g (colocando un peso de ranura de 10g), de esta manera doblamos la fuerza activa (a 0,2 N). 2) Sostenemos firmemente el vagn y retiramos el jinete. Entonces soltamos el vagn, este es detenido al final de la pista por el jinete, evitando que caiga. Determinamos con ayuda de la frmula dada la aceleracin a. A= 2*s/t2 Experimento 2 1) Manteniendo la fuerza propulsora constante (0,1 N el peso del platillo para pesas) doblamos la masa total colocando en el vagn primeramente una pesa ranurada de 50g (total 100g + 10 g) y luego tres veces 50g y 10 g (total 210 g + 10g). Aceleracin con una masa 110 g: _____m/s2 Aceleracin con una masa 220 g: _____m/s2 La aceleracin es indirectamente proporcional a la masa. Experimento 3 Determinamos de nuevo la aceleracin con ayuda del generador de marcas de tiempo. La masa del vagn es de 180 g (vagn + 2 veces 50 g + 3 veces 10 g), la fuerza es ejercida por la fuerza del peso de 20 g (platillo + pesa ranurada de 10 g) y es por lo tanto de 0,2 N. la masa total es de 0,2 kg. La aceleracin es de _____m/s2 Resultados y conclusiones: Experimento 1 Aceleracin con una fuerza 0,1 N: _____ m/s2 Aceleracin con una fuerza 0,2 N: _____ m/s2 La aceleracin es proporcional a la fuerza. Experimento 2 Juntamos los experimentos parciales hasta ahora realizados y comparamos las medidas de la fuerza y de los productos de la masa y de la aceleracin: m*a Fuerza F (N) Masa m (Kg.) Aceleracin a (m/s2) 0,1 0,22 0,2 0.22 0.1 0.11 0.1 0.22 Tomamos de los experimentos 1 y 2 los datos para llevar a cabo el siguiente razonamiento: Fuerza 0.2 N Masa 0.2 Kg. _____m/s2 Fuerza 1.0 N Masa 0.2 Kg. _____m/s2 Fuerza 1.0 N Masa 1.0 Kg. _____m/s2 Conclusiones 1. La aceleracin es directamente proporcional a la fuerza e inversamente proporcional a la masa a acelerar. 2. 1 Newton es la fuerza necesaria para producir sobre una masa de 1 Kg. una aceleracin de 1 m/s2

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Prctica 17 DETERMINACION DINAMICA DE LA MASAObjetivo: Determinacin dinmica de la masa Material: 1 pista 2 jinetes 2 carritos de experimentacin 1 muelle para carritos 4 pesas 50 g 1 tijeras 1 cordn Cerillos Introduccin: La Primera ley de Newton nos dice que para que un cuerpo altere su movimiento es necesario que exista algo que provoque dicho cambio. Ese algo es lo que conocemos como fuerzas. Estas son el resultado de la accin de unos cuerpos sobre otros. La Segunda ley de Newton se encarga de cuantificar el concepto de fuerza. Nos dice que la fuerza neta aplicada sobre un cuerpo es proporcional a la aceleracin que adquiere dicho cuerpo. La constante de proporcionalidad es la masa del cuerpo, de manera que podemos expresar la relacin de la siguiente manera: F=ma Tanto la fuerza como la aceleracin son magnitudes vectoriales, es decir, tienen, adems de un valor, una direccin y un sentido. De esta manera, la Segunda ley de Newton debe expresarse como: F=ma La unidad de fuerza en el Sistema Internacional es el Newton y se representa por N. Un Newton es la fuerza que hay que ejercer sobre un cuerpo de un kilogramo de masa para que adquiera una aceleracin de 1 m/s2, o sea: 1 N = 1 Kg. 1 m/s2 La expresin de la Segunda ley de Newton que hemos dado es vlida para cuerpos cuya masa sea constante. Si la masa varia, como por ejemplo un cohete que va quemando combustible, no es vlida la relacin F = m a. Vamos a generalizar la Segunda ley de Newton para que incluya el caso de sistemas en los que pueda variar la masa. Para ello primero vamos a definir una magnitud fsica nueva. Esta magnitud fsica es la cantidad de movimiento que se representa por la letra p y que se define como el producto de la masa de un cuerpo por su velocidad, es decir: p=mv La cantidad de movimiento tambin se conoce como momento lineal. Es una magnitud vectorial y, en el Sistema Internacional se mide en Kgm/s. En trminos de esta nueva magnitud fsica, la Segunda ley de Newton se expresa de la siguiente manera: La Fuerza que acta sobre un cuerpo es igual a la variacin temporal de la cantidad de movimiento de dicho cuerpo, es decir; F = dp/dt De esta forma incluimos tambin el caso de cuerpos cuya masa no sea constante. Para el caso de que la masa sea constante, recordando la definicin de cantidad de movimiento y que como se deriva un producto tenemos: F = d(mv)/dt = mdv/dt + dm/dt v

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Como la masa es constante dm/dt = 0 y recordando la definicin de aceleracin, nos queda F=ma tal y como habamos visto anteriormente. Desarrollo experimental: Preparacin Montaje de acuerdo a la ilustracin.

1) Para todas las mediciones preparamos una laza, cuya longitud total estando extendida sea de 25- 30 cm. 2) Colocamos esta laza sobre los extremos del muelle del vagn para experimentos. 3) Acercamos ambos vagones para experimentos hasta que el muelle (con la laza) se sostenga con sus muescas entre ambos vagones. Ambos vagones para experimentos se encuentran en el centro de la pista. Experimento: 1) Quemamos completamente la laza con ayuda de un fsforo, con lo que comienza el movimiento de ambas masas. 2) Medimos la velocidad ajustando previamente la relacin entre las velocidades dada por el teorema del impulso, es decir, la relacin entre las distancias recorridas en tiempos iguales. Proporcionamos continuamente la posicin de los lados exteriores de ambos vagones (posicin inicial) y colocamos un jinete al final de la distancia previamente ajustada (posicin final). Los dos vagones deben chocar simultneamente contra los jinetes. 3) Ajustamos sucesivamente el peso dados por la tabla colocando pesos de ranura y llevamos a cabo el experimento.

Resultados y conclusiones: Masas Izquierda 100 g 200g 150g 150g 200g Derecha 100g 100g 100g 50g 50g Relacin entre las masas Posicin inicial Izquierda Derecha 25 15 20 20 20 52 42 47 47 47 Posicin final Izquierda Derecha 10 0 10 10 10 67 72 62 77 87 Relacin entre las distancias

Conclusin: si dos cuerpos actan uno sobre el otro, es posible calcular la masa de un cuerpo a partir de la relacin entre las velocidades despus de la interaccin y a partir del conocimiento de la masa del otro cuerpo. Para el caso de que dos masas que se encuentren en reposo se pongan en movimiento repelindose mutuamente por medio de una accin opuesta de fuerzas, el teorema del impulso nos dice que las velocidades se comportan inversamente proporcionales a las masas. Esto posibilita la determinacin dinmica de la masa.

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Prctica 18 MEDIDA DE LA ACELERACIN DE LA GRAVEDADObjetivo: Medir la aceleracin de la gravedad Material: 1 Riel soporte 30 cm. 1 Varilla soporte 25 cm. 1 Varilla soporte 50 cm. 1 Pinza de mesa 2 Nueces 1 Nuez redonda 1 Espiga de cojinetes 1 Portapesas 2 Pesas ranuradas 50 g 1 Cinta mtrica 1 Cordn 1 Tijeras Material auxiliar: 1 cronmetro Introduccin: Segn las leyes de Newton, toda fuerza ejercida sobre un cuerpo le imprime una aceleracin. En presencia de un campo gravitatorio, todo cuerpo se ve sometido a la fuerza de la gravedad, y la aceleracin que imprime esta fuerza, o aceleracin en cada punto del campo, se denomina intensidad del campo gravitatorio. Para la superficie de la Tierra, la aceleracin de la gravedad es de 9,8 m/s2. Este valor de g es considerado como el valor de referencia y, as, se habla de naves o vehculos que aceleran a varios g. En virtud del principio de equivalencia, un cuerpo bajo una aceleracin dada sufre los mismos efectos que si estuviese sometido a un campo gravitatorio cuya aceleracin gravitatoria fuese la misma. Antes de Galileo Galilei se crea que un cuerpo pesado cae ms deprisa que otro de menos peso. Segn cuenta una leyenda, Galileo subi a la torre inclinada de Pisa y arroj dos objetos de masa diferente para demostrar que el tiempo de cada libre era, virtualmente, el mismo para ambos. En realidad, se cree haca rodar cuerpos en planos inclinados y, de esta forma, meda de manera ms precisa la aceleracin. Desarrollo experimental: Preparacin: Montaje de acuerdo a la ilustracin.

1) Sujetamos la pinza de mesa con el riel de soporte a la superficie de la mesa. 2) Fijamos perpendicularmente la varilla de soporte a la superficie de la mesa. 3) Fijamos perpendicularmente la varilla de soporte 50 cm. sobre el riel de soporte. 4) Sobre la varilla de soporte fijamos primero la nuez inferior paralela a la superficie de la mesa. 5) Colocando la varilla de soporte 25 cm. por medio de la nuez redonda prolongamos la varilla de soporte.

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6) Fijamos la nuez superior de tal manera que se proyecte hacia adelante. 7) Fijamos el buln de cojinetes a la nuez superior de tal manera que se proyecte lo ms posible sobre la mesa hacia afuera. 8) Suspendemos el platillo para pesos de un cordn de unos 1.7 m de longitud. 9) Atamos una gaza en el otro extremo del cordn y lo llevamos a travs de la perforacin del buln de cojinetes. 10) Enganchamos el cordn en el tornillo moleteado de la nuez inferior. 11) Desplazando la nuez podemos ajustar la longitud del pndulo. La longitud del pndulo es la distancia del buln de cojinetes hasta el centro de gravedad de la masa suspendida. 12) Colocamos 2 pesas ranuradas de 50 g sobre el platillo para pesas. El centro de gravedad de la masa se encuentra aproximadamente en el centro entre ambas pesas ranuradas la longitud del pndulo debe de ser de unos 70-90 cm. 13) Medimos la longitud del pndulo exactamente hasta los mm. Experimento 1: 1) Medimos el tiempo para 10 oscilaciones y calculamos a partir del mismo el tiempo T para 1 oscilacin. Tiempo para 10 oscilaciones:_____s Duracin de la oscilacin:_____s De la frmula para la duracin de la oscilacin T = 2 I/g Obtenemos la aceleracin de la gravedad g con g = 4*2*l T2 Resultado: g = _____m/s2 Resultados y conclusiones: Por medio de un pndulo de hilo, con longitud de pndulo conocida, podemos calcular la aceleracin de la gravedad. El valor exacto es de 9.81 m/s2 Calculamos la aceleracin de la gravedad para longitudes de pndulo, las cuales se obtienen sumando o restando 5 mm. a la longitud de pndulo a medir. Observemos la fuerte influencia del error al medir la longitud. g= _____m/s2 para I = 1 + 5 mm g= _____m/s2 para I = 1 - 5 mm

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Prctica 19 MEDICIN DE FUERZAObjetivo: Reconocer el concepto de fuerza, interpretar sus unidades y realizar un ejemplo demostrativo al respecto. Medir la fuerza que se necesita para deformar un cuerpo elstico. Material: 1 Muelle helicoidal duro 1 Dinammetro 2 N 1 Hoja de papel Introduccin: Se denomina fuerza a cualquier accin o influencia capaz de modificar el estado de movimiento o de reposo de un cuerpo, es decir, de imprimirle una aceleracin modificando su velocidad. La expresin matemtica de este concepto fsico es la siguiente: F= M*A Donde F = fuerza M= masa A= Aceleracin Este concepto es una magnitud vectorial determinada por direccin y sentido de su aplicacin Desarrollo experimental: Preparacin: Montaje de acuerdo a ilustracin

1) Colocamos el muelle helicoidal sobre una hoja de papel como se indica en la ilustracin y marcamos sobre la misma su extremo (ste debe estar aprox. en el centro de la hoja). A continuacin marcamos 5 puntos a intervalos de 2 cm. respectivamente a partir del extremo. Experimento: 1) Enganchamos el dinammetro 2 N al extremo derecho del muelle y sostenemos el extremo izquierdo del muelle. 2) Tiramos del dinammetro y leemos qu fuerza se necesita para la rotacin del muelle hasta la marca respectiva. Resultados y conclusiones: Trasladamos los resultados a la tabla. 1 Alargamiento del muelle Fuerza necesaria (N) 2cm 4 cm. 6 cm. 8 cm. 10 cm.

Necesitamos una fuerza para poder rotar un muelle helicoidal. Esa fuerza se mide con el dinammetro. Mientras ms alarguemos el muelle, ms fuerza necesitaremos. Resultados y Conclusiones: Cules son las variables que en este experimento determinan el concepto de Fuerza? Como es la proporcionalidad de la fuerza debida la restitucin del resorte cuando este se somete a deformacin con el dinammetro?. Una vez alcanzado el valor de fuerza en el dinammetro a los diez centmetros de elongacin, desplace el dinammetro hacia el resorte Cules son los resultados?, Respecto al concepto de que la fuerza es una magnitud vectorial como explicara los resultados obtenidos?.

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Prctica 20 FUERZA DE ROZAMIENTOObjetivo: Aplicar los conocimientos relativos a las fuerzas no conservativas, determinar las variables que afectan al movimiento respecto a la friccin. Medir fuerza de deslizamiento y de rodamiento Material: 1 Paraleleppedo de aluminio 1 Paraleleppedo de hierro pequeo 1 Vagn para experimentos 1 Dinammetro 2 N 2 Pesas ranuradas 50 g Introduccin: Se define como fuerza de rozamiento o fuerza de friccin entre dos superficies en contacto a la fuerza que se opone al movimiento de una superficie sobre la otra (fuerza de friccin cintica) o a la fuerza que se opone al inicio del movimiento (fuerza de friccin esttica). Se genera debido a las imperfecciones, especialmente microscpicas, entre las superficies en contacto. Estas imperfecciones hacen que la fuerza entre ambas superficies no sea perfectamente perpendicular a stas, sino que forma un ngulo con la normal (el ngulo de rozamiento). Por tanto, esta fuerza resultante se compone de la fuerza normal (perpendicular a las superficies en contacto) y de la fuerza de rozamiento, paralela a las superficies en contacto. Leyes del rozamiento para cuerpos slidos La fuerza de rozamiento se encuentra en la direccin de la superficie de apoyo. El coeficiente de rozamiento es prcticamente independiente del rea de la superficie de contacto. El coeficiente de rozamiento depende de la naturaleza de los cuerpos en contacto, as como del estado en que se encuentren sus superficies. La fuerza mxima de rozamiento es directamente proporcional a la fuerza normal que acta entre las superficies de contacto. Para un mismo par de cuerpos, el rozamiento es mayor un instante antes del movimiento que cuando se est en movimiento. Desarrollo experimental: Preparacin:

1) Determinamos el peso del paraleleppedo de aluminio y del pequeo paraleleppedo de hierro. El peso del pequeo paraleleppedo de hierro debe ser tan grande como el peso del paraleleppedo de aluminio. Peso del paraleleppedo de aluminio: ______N. Peso del paraleleppedo pequeo de hierro: _____N. Experimento 1: 1) El paraleleppedo de aluminio posee un gancho en la direccin longitudinal. A este enganchamos el dinammetro 2 N. 2) Colocamos el paraleleppedo sobre una hoja de papel no muy lisa y le cargamos adicionalmente con 2 pesas ranuradas de 50 g. El peso total es: _____N

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3) Tiramos del paraleleppedo de aluminio con el dinammetro hasta que lo pongamos en movimiento. La fuerza mxima efectiva la llamamos "rozamiento de adhesin". El rozamiento de adhesin con un peso de 2 N es: _____N Experimento 2: 1) Tiramos del paraleleppedo de aluminio con el dinammetro de tal manera que este se mueva ms o menos uniforme. La fuerza indicada por el dinammetro es el "rozamiento de deslizamiento El rozamiento de deslizamiento con un peso de 2 N es: _____N. Experimento 3: 1) Reemplazamos el paraleleppedo de aluminio por el pequeo paraleleppedo de hierro y lo cargamos de la misma manera con ambas pesas ranuradas. El peso no vara, pero la superficie de apoyo ha disminuido. Determinamos de nuevo como en el segundo experimento Rozamiento de deslizamiento. Ha disminuido?. Rozamiento de deslizamiento con una superficie menor: _____N. Experimento 4: 1) Retiramos ambas pesas ranuradas del paraleleppedo de hierro, disminuyendo as el peso en la mitad. Luego medimos de nuevo el rozamiento de deslizamiento. Rozamiento de deslizamiento sin carga adicional (peso 1 N): _____N. Experimento 5: 1) Cargamos de nuevo el paraleleppedo de hierro con las dos pesas de 50g e investigamos la influencia de la superficie sobre el rozamiento de deslizamiento. Medimos el rozamiento de deslizamiento al moverse el cuerpo sobre un pauelo de papel y sobre una hoja lisa de papel. Rozamiento de deslizamiento con un peso de 2 N sobre un pauelo de papel: _____ N. Experimento 6: 1) Colocamos el pequeo paraleleppedo de hierro con una pesa ranurada de 50 g sobre el vagn para experimentos. La masa del vagn sustituye a la segunda pesa ranurada de 50 g. Determinamos ahora el "rozamiento de rodamiento": tiramos del vagn con el dinammetro y lo movemos lo ms uniformemente posible sobre la hoja de papel. Rozamiento de rodamiento con un peso de 2 N sobre el papel:_____N Resultados y conclusiones: 1) El rozamiento de adhesin es mayor que el rozamiento de deslizamiento. El rozamiento de rodamiento es menor que el de deslizamiento. 2) El rozamiento de deslizamiento depende del peso del cuerpo pero no del tamao de la superficie de apoyo.

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Prctica 21 ALARGAMIENTO DE UN MUELLE HELICOIDAL - LEY DE HOOKEObjetivo: Estudiar la relacin entre alargamiento de un muelle y la fuerza empleada. Reconocer el concepto del estipulado por Hooke, entender la naturaleza de la constante de elongacin de un resorte. Material: 1 riel de soporte 1 varilla de soporte 25 cm. 1 varilla de soporte 50 cm. 1 pinza de mesa 1 nuez 1 nuez redonda 1 bufn de cojinetes 1 platillo para pesas ranuradas 2 pesos con ranura 50 g 1 muelle helicoidal blando 1 muelle helicoidal duro 1 cinta mtrica Introduccin: En fsica, la ley de elasticidad de Hooke o ley de Hooke, originalmente formulada para casos de estiramiento longitudinal, establece que la deformacin de un material elstico es directamente proporcional a la fuerza aplicada F: Donde: L: alargamiento longitudinal, L: Longitud original, E: mdulo de Young o mdulo de elasticidad, A seccin transversal de la pieza estirada. La ley se aplica a materiales elsticos hasta un lmite denominado lmite de elasticidad. Esta ley recibe su nombre de Robert Hooke, fsico britnico contemporneo de Isaac Newton. Ante el temor de que alguien se apoderara de su descubrimiento, Hooke lo public en forma de un famoso anagrama, revelando su contenido un par de aos ms tarde. Desarrollo experimental: Preparacin 1) Montaje de acuerdo con la ilustracin.

1) Fijamos al borde de la mesa, la pinza de mesa con el riel de soporte. 2) Unimos con ayuda de la nuez redonda la varilla de soporte 25 cm., a la varilla de soporte 50 cm. 3) Fijamos esta varilla de soporte de 75 cm. de longitud perpendicularmente al riel de soporte. 4) En el tope fijamos una nuez con buln de cojinetes.

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5) Suspendemos el muelle helicoidal blando (fcilmente alargable) del buln de cojinetes y del muelle suspendemos el platillo para pesas ranuradas. 6) Medimos con ayuda de la cinta mtrica la distancia entre la superficie de la mesa y el lado inferior del platillo para pesas ranuradas. La fuerza del peso es de 0,1 N. Experimento1 1) Colocamos primero una pesa ranurada de 50 g y luego dos pesas ranuradas de 50 g. El aumento del peso es de respectivamente 0,5 N Y 1 N. La distancia entre la superficie de la mesa y el lado inferior del platillo para pesas ranuradas es menor que con el platillo sin peso alguno. 2) Trasladamos a la tabla los resultados de la medicin. Experimento 2 1) Repetimos el experimento con el muelle helicoidal duro (se alarga con ms dificultad). 2) Trasladamos los resultados a la segunda tabla. Resultados y conclusiones: Muelle blando: Fuerza distancia mesa platillo (cm.) aumento de la fuerza Alargamiento (cm.) Muelle duro: Fuerza distancia mesa platillo (cm.) aumento de la fuerza Alargamiento (cm.) Como puede observar en los resultados el alargamiento es proporcional a la fuerza. El muelle blando se alarga ms que el duro al cargarse ambos igualmente Resultados y Conclusiones. Llene las tablas descritas, con los datos obtenidos determine la constante de elongacin de los resortes de experimentacin. Por medio del anlisis dimensional de la expresin de proporcionalidad de la ley de Hooke, exprese las unidades de la constante. 0.5 N 1N 0,1 N (platillo solo) 0,6 N (platillo + un peso) 1,1 N (platillo + 2 pesos) 0.5 N 1N 0,1 N (platillo solo) 0,6 N (platillo + un peso) 1,1 N (platillo + 2 pesos)

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Prctica 22 DIRECCIN DE UNA FUERZA Y PUNTO DE APLICACINObjetivo: Determinar las cualidades de la fuerza respecto a su naturaleza de magnitud vectorial. Conocer la Descomposicin de una cantidad vectorial. Material: 1 riel de soporte 1 varilla de soporte 50 cm. 1 pinza de mesa 1 nuez 1 buln de cojinetes 1 brazo de palanca 1 platillo para pesos con ranura 2 pesos con ranura 50 9 1 dinammetro 2 N Desarrollo experimental: Preparacin: Montaje de acuerdo con la ilustracin.

1) Fijamos al borde de la mesa, la pinza de mesa con el riel de soporte. 2) Fijamos la varilla de soporte de 50 cm. perpendicularmente al riel de soporte. 3) Arriba fijamos una nuez. 4) Fijamos el brazo de palanca a la nuez en el orificio superior con ayuda del bulon de cojinetes, de manera que el brazo de palanca pueda girar. 5) Colocamos perpendicularmente el brazo de palanca. 6) Suspendemos de la espiga inferior el platillo para pesas, con 2 pesas ranuradas de 50 g. 7) Enganchamos el dinammetro a la penltima espiga. Experimento 1 1) Tiramos con la mano del dinammetro perpendicularmente hacia abajo. 2) El dinammetro deber indicar 1 N. Qu efecto tiene la fuerza? 3) Luego tiramos horizontalmente con la fuerza 1 N. El efecto de la fuerza es ahora distinto. Es decir, para el efecto de una fuerza es decisiva no solamente la cantidad de la fuerza sino tambin la direccin en la que acta. Experimento 2: 1) Enganchamos el dinammetro a la primera espiga bajo el centro y tiramos horizontalmente con la fuerza 1 N. 2) El efecto de la fuerza es ahora distinto del primer experimento. Tambin el punto de aplicacin es decisivo para el efecto de una fuerza. Resultados y conclusiones: El efecto de una fuerza depende de tres factores: intensidad, direccin y punto de aplicacin. Realice un anlisis de fuerzas en el plano cartesiano para el presente experimento determinando las tensiones debidas al peso de cuerpo de experimentacin.

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Prctica 23 PLANO INCLINADOObjetivo: Estudiar la relacin entre el peso y la fuerza de suspensin en un plano inclinado Material: 2 Rieles de soporte 1 Varilla de soporte 50 cm. 1 Pieza de unin para rieles 1 Nuez redonda 1 Jinete con tornillo de pariete 1 Porta dinammetros 2 Pesas ranuradas de 50 g 1 Dinammetro 2 N 1 Vagn para experimentos 1 Cinta mtrica 1 Cordn Tijeras Introduccin: El plano inclinado, es una de las mquinas simples, ya que permite reducir la fuerza que es necesaria realizar para elevar una carga. Desarrollo experimental: Preparacin: Montaje de acuerdo con la ilustracin.

1) Uniendo ambos rieles de soporte con la pieza de unin para rieles construimos una pista. 2) Fijamos en la perforacin en el extremo del riel la varilla de soporte de 50 cm. 3) Fijamos a la nuez redonda el otro extremo de la varilla de soporte. 4) Colocamos el riel con ayuda de la varilla de soporte de tal manera que forme un plano inclinado. 5) A continuacin deslizamos la varilla de soporte a travs del riel de tal manera que el extremo elevado de la pista se encuentre a 12 cm. sobre la mesa. 6) Fijamos el porta dinammetros al jinete con tornillo de apriete y colocamos ste cerca de la varilla de soporte sobre la pista. 7) Fijamos el dinammetro al porta dinammetros con la parte superior (oculta). En esta posicin ajustamos exactamente el punto cero del dinammetro. 8) Fijamos en la perforacin del vagn para experimentos un pedazo de cordn y enganchamos a esta gaza el dinammetro. Experimento 1: Estudiaremos la relacin entre el peso del vagn para experimentos y la fuerza de suspensin para un ngulo de inclinacin del plano inclinado determinado. La fuerza de suspensin la medimos con el dinammetro. 1) Por el momento utilizamos el vagn para experimentos sin la pesa ranurada. El vagn tiene una masa de 50 g. Leemos la fuerza indicada por dinammetro y la trasladamos a la tabla.

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2) Ahora colocamos primeramente una pesa ranurada de 50 g, luego dos pesas ranuradas de 50 g, determinamos de nuevo la fuerza de suspensin. La masa del vagn es entonces 100 g y 150 g respectivamente. Trasladamos los resultados a la tabla. Experimento 2: Determinaremos la relacin entre la fuerza de suspensin y la inclinacin del plano indicado. 1) Primero utilizamos el vagn con 1 pesa ranurada y luego con 2 pesos con ranura. Su masa es, por lo tanto, 100 g y luego 150 g, mientras que su peso es de 1 N y 1,5 N respectivamente. 2) Ajustamos la altura de la pista sucesivamente a 12 cm., 24 cm. y finalmente a 36 cm. La longitud del plano inclinado es de 60 cm. Medimos respectivamente las fuerzas de suspensin y trasladamos los resultados a la tabla.

Resultados y conclusiones: Resultados experimento 1 Masa del vagn (g) 50 100 150 Peso del vagn (N) 0.5N 1N 1.5N Resultados experimento 2 Alturas h 12 24 36 12 23 36 60 60 60 60 60 60 Longitud (cm.) Inclinacin h/l 1N 1N 1N 1.5 N 1.5 N 1.5 N Peso G Fuerza de suspensin (N) F /G Fuerza de suspensin (N)

Existe una relacin entre la intensidad de la fuerza de suspensin y la inclinacin del plano. La relacin entre la fuerza de suspensin y el peso del cuerpo es tan grande como la relacin entre la altura y la longitud del plano. Es vlida por lo tanto la siguiente relacin: F / G = h/l

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Prctica 24 DESCOMPOSICIN DE FUERZAS EN EL PLANO INCLINADOObjetivo: Estudiar la descomposicin de la fuerza, en fuerzas parciales Material: 2 Rieles de soporte 1 Varilla 1 Pieza de unin para rieles 1 Nuez redonda 1 Jinete con tornillo de apriete 1 Porta dinammetros 2 Pesas ranuradas de 50 g 2 Dinammetros 2 N 1 Vagn para experimentos 1 Cinta mtrica 1 Cordn Tijeras Introduccin: El plano inclinado, es una de las mquinas simples, ya que permite reducir la fuerza que es necesaria realizar para elevar una carga. Imaginemos que queremos arrastrar el peso G desde una altura 1 hasta una altura 2; siendo las posiciones 1 y 2 a las que nos referimos, las del centro de gravedad del bloque representado en la figura. El peso del bloque, (que como sabemos es una magnitud vectorial vertical y hacia abajo), puede descomponerse en dos componentes F1 y F2', paralela y perpendicular al plano inclinado respectivamente: F1 = Gsen() F2 = Gcos()

Plano inclinado y fuerzas existentes Desarrollo experimental: Es posible descomponer una fuerza en dos o ms fuerzas parciales. Un ejemplo de lo anterior es la descomposicin de la fuerza del peso: sobre un plano inclinado. Preparacin Montaje de acuerdo con la ilustracin.

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1) Uniendo ambos rieles de soporte con la pieza de unin para rieles construimos una pista. 2) Fijamos la varilla de soporte de 50 cm. en la perforacin en el extremo del riel. 3) Fijamos el otro extremo de la varilla de soporte a travs del riel de tal manera que el extremo elevado de la pista se encuentre a 24 cm. sobre la mesa. 4) Fijamos el porta dinammetros al jinete con tornillo de apriete y colocamos ste cerca de la varilla de soporte sobre la pista. 5) Fijamos el dinammetro al porta dinammetros con la parte superior (oculta). En esta posicin ajustamos exactamente el punto cero del dinammetro. 6) Fijamos un pedazo de cordn en la perforacin del vagn para experimentos. Enganchamos el dinammetro a esta gaza. 7) Fijamos una segunda gaza en la torre del vagn para experimentos. Enganchamos el segundo dinammetro a esta gaza y los sostenemos de tal manera que forme un ngulo recto con la pista. Antes de efectuar la medicin tenemos que ajustar en esta posicin el punto cero del dinammetro. Utilizamos el vagn para experimentos primero sin pesa ranurada. El vagn tiene una masa de 50 g. Sostenemos el dinammetro normal al plano inclinado de tal manera que el vagn apenas no se eleve sobre la pista. Leemos las fuerzas indicadas por ambos dinammetros y las trasladamos a la tabla. 8) Ahora colocamos primeramente una pesa ranurada de 50 g, luego dos pesas de 50g; determinamos de nuevo las fuerzas. La masa del vagn es entonces 100 g y 150 respectivamente. Trasladamos los resultados a la tabla. Resultados y conclusiones: Altura h (cm.) 12 12 12 24 24 24 Inclinacin h/l 0.2 0.2 0.2 0.4 0.4 0.4 Masa 50g 100g 150 50 100 150 Peso (N) 0.5 1 1.5 0.5 1 1.5 Fuerza de Fh Suspensin (N) Fuerza Normal Fn (N)

Dibujamos un paralelogramo de fuerzas, escogiendo graduaciones apropiadas para las dimensiones del plano inclinado y para las fuerzas. Nos aseguramos de que la fuerza del peso origine las diagonales en el paralelogramo de fuerzas. La fuerza del peso del vagn origina sobre el plano inclinado una componente de la fuerza en la direccin del plano (fuerza de suspensin) y una componente de la fuerza normal al plano inclinado (fuerza normal). La fuerza del peso origina las diagonales en el paralelogramo de Fuerza

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Prctica 25 PRESIN HIDROSTTICAObjetivo: Determinar la presin hidrosttica Material: 1 Riel de soporte 1 Varilla de soporte 25 cm. 2 Capuchones de plstico para varillas de soporte 1 Varilla de soporte 10 cm. 1 Varilla de soporte 50 cm. 1 Nuez 1 Nuez redonda 2 Tubitos de vidrio acrlico 1 Juego de sondas de inmersin 1 Manguera de plstico 20 cm 1 Manguera de plstico 45 cm 1 Cilindro graduado 1 Cinta mtrica Lquido colorante (azul de metileno) Agua Desarrollo experimental: Preparacin Montaje de acuerdo a la ilustracin.

1) Insertamos una varilla de soporte 25 cm. a travs de la perforacin transversal del riel de soporte. 2) Ajustamos la varilla de soporte con ayuda del tornillo moleteado. 3) Colocamos los capuchones de plstico a ambos extremos de la varilla de soporte. 4) Fijamos la varilla de soporte de 50 cm. perpendicularmente al riel de soporte y colocamos arriba sobre la varilla de soporte una nuez. 5) Fijamos la varilla de soporte 10 cm. a la nuez. 6) Colocamos la nuez redonda sobre la varilla de soporte 10 cm. 7) Construimos un manmetro a partir de los dos tubitos de vidrio acrlico y la manguera corta de plstico. 8) Fijamos los tubitos de vidrio acrlico a la nuez redonda. 9) Vertemos agua con un poco de lquido colorante en el manmetro. El nivel del agua debe encontrarse a unos 10 cm. de altura en los tubitos. 10) Llenamos con agua el cilindro graduado hasta aproximadamente 1 cm. bajo su borde. Marcamos el nivel del agua y hacemos marcas a 5 cm. y a 10 cm. respectivamente bajo la primera. Experimento 1: 1) Unimos la sonda recta de inmersin (para la presin desde abajo) con el manmetro por medio de la manguera de plstico. El agua debe encontrarse al mismo nivel en los dos tubitos del manmetro. 2) Sumergimos la sonda de inmersin en el agua del cilindro graduado.

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3) A continuacin sumergimos la sonda de inmersin a 5 cm. y medimos la diferencia de nivel entre las columnas de agua en los tubitos del manmetro. Expresamos la presin hidrosttica (la presin alrededor del agua) en milmetros de columna de agua (mm WS). 10 mm de la columna de agua corresponden a la presin de 1 mbar Experimento 2 1) Reemplazamos la sonda recta de inmersin por la sonda de inmersin para la presin desde abajo. 2) Cerramos con el tapn de plstico la abertura lateral de la sonda de inmersin. La presin hidrosttica puede ahora actuar slo desde arriba. El nivel del agua debe ser igual en los dos tubitos del manmetro. 3) Sumergimos de nuevo la sonda de inmersin, primero a 5 cm. de profundidad y luego a 10 cm. de profundidad. Medimos de nuevo la presin hidrosttica. Experimento 3 1) Cerramos con el pequeo tapn de plstico la abertura superior de la sonda de inmersin. La presin hidrosttica puede actuar slo desde el lado. El nivel del agua debe ser igual en los dos tubitos del manmetro. 2) Sumergimos de nuevo la sonda de inmersin, primero a 5 cm. de profundidad y luego a 10 cm. de profundidad. Medimos de nuevo la presin hidrosttica. Resultados y conclusiones: Experimento 1 Profundidad de sumersin 5 cm. Presin ______mm= _____mbar Experimento 2 Profundidad de sumersin 5 cm. Presin ______mm= _____mbar Experimento 3 Profundidad de sumersin 5 cm. Presin ______mm= _____mbar

10 cm. ______mm= _____mbar 10 cm. ______mm= _____mbar

10 cm. ______mm= _____mbar

Conclusiones: 1. La presin hidrosttica aumenta al aumentar la profundidad de sumersin. 2. La presin hidrosttica es la misma desde todas direcciones a una misma profundidad de sumersin

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Prctica 26 LEY DE BOYLE-MARIOTTEObjetivo: Comprobar las relaciones entre las variables enunciadas en la ley de Boyle-Mariotte. Conocer y aplicar experimentalmente la ley de Boyle-Mariotte. Material: Jeringa de plstico Juego de pesas Soportes y pinzas. Calibrador Portapesas Pinza para tubo de ensayo 1 cordn Introduccin: La ley de Boyle-Mariotte relaciona la presin de un gas con el volumen que ste ocupa cuando la temperatura permanece constante. La Ley de Boyle-Mariotte (o Ley de Boyle, como se la conoce a veces), formulada por Robert Boyle y Edme Mariotte, es una de las leyes de los gases ideales que relaciona el volumen y la presin de una cierta cantidad de gas mantenida a temperatura constante, y dice que el volumen es inversamente proporcional a la presin:

donde es constante si la temperatura y la masa del gas permanecen constantes. Cuando aumenta la presin, el volumen disminuye, mientras que si la presin disminuye el volumen aumenta. El valor exacto de la constante k no es necesario conocerlo para poder hacer uso de la Ley; si consideramos las dos situaciones de la figura, manteniendo constante la cantidad de gas y la temperatura, deber cumplirse la relacin: Esta Ley es una simplificacin de la Ley de los gases ideales particularizada para procesos isotermos. Junto con la ley de Charles y Gay-Lussac y la ley de Graham, la ley de Boyle forma las leyes de los gases, que describen la conducta de un gas ideal. Las tres leyes pueden ser generalizadas en la ecuacin universal de los gases. Desarrollo experimental. El dispositivo experimental utilizado est reflejado en la figura 1b. Observe el tipo de jeringa utilizado. Se prefiere utilizar una de plstico en vez de vidrio porque presenta menos rozamiento.

Figura 1a Indica el tipo de jeringa empleado en el experimento.

Figura 1b Dispositivo experimental

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Las cuerdas que tiran del mbolo de la jeringa deben ser resistentes. Observe cmo se disponen las cuerdas. La polea debe ser fuerte para que no ceda ante los pesos que se colocan en los portapesas. Antes de realizar el montaje de la figura 1 se lubrica el mbolo y la parte interior de la jeringa. No utilizar grasa slida. La primera medida se hace con un volumen de aire inicial (en nuestro experimento de 10 ml) que se encuentra a la presin atmosfrica. Esta medida se hace sin apretar la pinza de tubo de ensayo. Observe que para mantener tensa la cuerda se coloca un portapesas cuya masa es 20 gramos. A continuacin se aprieta la pinza para tubo de ensayo y se cuelgan pesas en el portapesas y se leen los correspondientes volmenes. Para evitar, en lo posible, medidas errneas, una vez que ha colocado las pesas comprima el mbolo y lo suelta para que vaya a su posicin de forma espontnea, tambin puede estirarlo y dejar que vuelva a su posicin. Conviene hacer tres o cuatro operaciones como las sealadas y tomar el valor medio del volumen. Observe la secuencia de fotos (fig 3 a, 3b, 3c, 3d, 3e y 3f ) y anote los resultados en la tabla 1. Observe que en cada fotografa se ha ampliado la imagen de la jeringa para que pueda leerse el volumen ocupado por el gas.

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Presin atmosfrica, Pat = . mmHg = . Pa Dimetro del mbolo D = . cm. = . m Superficie del mbolo, S =(D *D)/4= . m2

Resultados y Conclusiones: a) La presin del gas en el eje de ordenadas frente al volumen en el eje de abscisas; b) Represente la presin en el eje de ordenadas frente al inverso del volumen en el eje de abscisas. c) Determine la proporcionalidad entre la presin y el volumen en los experimentos. Inicialmente el aire contenido en la jeringa se encuentra a la presin atmosfrica. Cuando se cierra la goma con la pinza de Mohr y se colocan pesas en el portapesas el volumen del gas aumenta y la presin disminuye:

Se produce un equilibrio de fuerzas tal como indica la figura 2. Como todas actan sobre la superficie del mbolo podemos escribir que FPat =Pat.S ; Fpesas = Peso de las pesas =P ; Fgas = Pgas .S Como FPat = P+Fgas ; Pat.S = P+ Pgas .S ; Pgas = Pat -S

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Prctica 27 CONSERVACION DEL MOVIMIENTO EXPERIMENTOS CON CHOQUES. CANTIDAD DE MOVIMIENTOObjetivo: Comprobar los procesos presentes en los choques elsticos segn la mecnica de Newton Material: 1 pista 2 carritos de experimentacin 4 pesas 50 g. 2 jinetes 2 muelles Introduccin: Cuando dos cuerpos chocan puede que parte de la energa que lleve, se utilice en deformarlos o bien se disipe en forma de calor, o puede ser que la perdida sea despreciable. Si en un choque se conserva la energa cintica total de las partculas, el choque se considera elstico. En este caso, la conservacin del momento lineal y de la energa cintica determina totalmente la velocidad de cada partcula tras el choque. Aunque en la naturaleza no se puede decir que existan choques totalmente elsticos, hay muchos casos en que la variacin de la energa en un choque es tan pequea que no se puede detectar. En estas circunstancias diremos que el choque es elstico. Desarrollo experimental: Preparacin: Montaje de acuerdo a la ilustracin.

1) Colocamos un muelle parachoques en uno de los vagones y lo colocamos sobre la pista. 2) Colocamos a ambos extremos de la pista jinetes de tal manera que podamos detener el vagn. 3) Uno de los jinetes representa una pared slida, contra la que el vagn choca. Experimento 1 1) Deslizamos el vagn hacia un extremo de la pista y lo colocamos en movimiento en direccin al jinete del otro extremo de la pista. El vagn choca contra el jinete. 2) Comparamos por medio de una apreciacin sencilla la velocidad del vagn antes y despus del choque. Refleja la pared el cuerpo elstico con la misma velocidad?. Experimento 2 1) Hacemos rodar uno contra el otro dos vagones equipados con muelles parachoques, de manera que se encuentren aproximadamente en la mitad de la pista. 2) Las velocidades de los vagones debe ser la misma (pero en direccin contraria). En un caso ideal, ambos vagones debern cambiar la direccin de su velocidad.

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Experimento 3 1) Colocamos a cada uno de los dos vagones un muelle y una pesa ranurada. 2) Colocamos un vagn en el centro de la pista. Hacemos rodar el segundo vagn contra el primero. 3) Comparamos por medio de una apreciacin sencilla las velocidades antes y despus del choque. El vagn que choca, en un caso ideal, debe detenerse completamente, mientras que el vagn contra el que se choca debe obtener la velocidad del vagn que choca. Experimento 4 1) Cargamos uno de los vagones con 4 pesas ranuradas mientras que el otro no lo cargamos. La masa pequea debe permanecer en reposo mientras que la masa ms grande debe chocar elsticamente contra aquella. Qu sucede despus del choque?. En un caso ideal, la masa pequea debe ser impulsada con una velocidad mayor, mientras que la masa ms grande, es decir la que choca, debe continuar movindose a una velocidad menor. Experimento 5 1) Dejamos en reposo la masa ms grande. La masa pequea deber ser reflejada con una velocidad menor mientras que la masa ms grande recibe un empujn hacia adelante. Resultados y Conclusiones: El producto de la masa y la velocidad se llama impulso. En cada caso, el impulso total (impulso de un vagn + impulso del segundo vagn) es antes del choque igual al impulso total despus del choque. Mediante las formulaciones apropiadas compruebe el cumplimiento del experimento. Realice un balance para determinar la conservacin del movimiento, compare este experimento con el principio de funcionamiento de la mquina de Newton de movimiento perpetuo.

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Prctica 28 CONSERVACION DE ENEGIA MECANICA ENERGIA POTENCIAL Y CINTICAObjetivo: Estudiar la transformacin de energa potencial en energa cintica. Realizar el balance en un experimento de la conservacin de la energa segn su ecuacin general. Material: 1 pista 1 varilla soporte 6 cm. 1 carrito de experimentacin 1 pesa ranurada 10 g 3 pesa ranurada 50 g 1 portapesas 1 jinete con tornillo de apriete 1 polea con estribo 1 generador de marcas de tiempo 1 cinta mtrica 1 cinta registradora de papel metalizado 1 tijera 1 cordn 2 cables de conexin Fuente de alimentacin Etiquetas adhesivas Introduccin: La energa potencial es la capacidad que tienen los cuerpos para realizar un trabajo, dependiendo de la configuracin que tengan en un sistema de cuerpos que ejercen fuerzas entre s. Puede pensarse como la energa almacenada en un sistema, o como una medida del trabajo que un sistema puede entregar. Ms rigurosamente, la energa potencial es una magnitud escalar asociado a un campo de fuerzas (o como en elasticidad un campo tensorial de tensiones). Cuando la energa potencial est asociada a un campo de fuerzas, la diferencia entre los valores del campo en dos puntos A y B es igual al trabajo realizado por la fuerza para cualquier recorrido entre B y A. La energa cintica es la energa que posee un cuerpo de masa m por encontrarse en movimiento. Es un error comn creer que por "movimiento" se habla de movimiento lineal v. Existe tambin el movimiento angular , y no puede ser ignorado. Desde un punto de vista formal, la energa cintica es el trabajo necesario para acelerar una partcula desde una velocidad (angular y lineal) nula hasta una velocidad (an