Técnica de Medición de variables Físicas Guía de laboratorio 1. Relaciones Funcionales - uso...

Técnica de Medición de variables Físicas

Guía de laboratorio

TECNICA DE MEDICION DE VARIABLES FISICAS 2

UNIVERSIDAD COOPERATIVA DE COLOMBIA

Contenido

Introducción ......................................................................................................... 3

Marco Teórico ....................................................................................................... 3

Materiales ............................................................................................................. 5

Procedimiento ...................................................................................................... 9

Análisis de los Resultados ................................................................................... 12

Aplicaciones .........................................................................................................14

Enlaces de Apoyo ................................................................................................ 15

Bibliografía .......................................................................................................... 16

Webgrafía ............................................................................................................ 17

GUÍA DE LABORATORIO # 1 – TRATAMIENTO DE DATOS

EXPERIMENTALES – EXCEL - USO DE SIMULADORES

Relaciones funcionales – Uso de simuladores

disponibles en la web



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Introducción

"Un simulador es quizá la aplicación que más aprovecha las especificaciones

de la computadora como recurso de aprendizaje y que cada día se extiende

más en áreas de la educación"

El simulador permite al estudiante aprender de manera práctica, a través del

descubrimiento y la construcción de situaciones hipotéticas. Un simulador

tiene la ventaja de permitirle al estudiante desarrollar la destreza mental o

física a través de su uso y ponerlo en contacto con situaciones que pueden ser

utilizadas de manera práctica. Si son usados en trabajo colaborativo,

estimulan el trabajo en equipo al estimular la discusión del tema.

Excel es un software, o lo que es lo mismo un programa informático, que sirve

para realizar cálculos numéricos o matemáticos.

Es una hoja de cálculo para el registro de números, datos y texto. Si bien sus

utilidades y funciones son muy amplias, ya que con Excel puedes realizar

desde una simple suma, hasta resolver integrales, pasando por crear gráficos,

ordenar y agregar información no numérica, resolver programas matemáticos

y un largo etcétera.

En esta guía de laboratorio se utilizara Excel para realizar el tratamiento de

datos experimentales obtenidos a partir del uso de un simulador: registrar

datos experimentales en tablas, a partir de ellos construir la gráfica y

encontrar la ecuación que rige el fenómeno en estudio, se estudiara el tipo de

relación existente entre dos variables físicas involucradas en un experimento,

lineal, cuadrática e inversa.



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Marco Teórico

Consulte los temas dados a continuación para la buena realización de la

práctica de laboratorio:

• ¿Qué es Excel?

• Dibuje la ventana de Excel, en ella identifique sus principales partes,

menús y explique para que sirven.

• ¿Para qué sirve Excel?

• ¿Qué es un simulador y cuáles son sus ventajas y desventajas en

educación?



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Actividad Motivadora

Explore los siguientes portales web.

https://phet.colorado.edu/es/simulations/category/physics

http://www.walter-fendt.de/ph14s/

http://lascienciasenmivida.blogspot.com.co/2012/02/simuladores-de-

fisica.html

http://www.educaplus.org/games/fisica

http://acer.forestales.upm.es/basicas/udfisica/asignaturas/fisica/animac

iones.html

http://www.fismec.com/ovas/pendulo.html

http://www.fismec.com/ovas/ masa_resorte.html

Después de explorar los portales web, escriba aquí su comentario

acerca de la importancia del uso de simuladores para el estudio de

fenómenos reales a través de simulaciones.

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http://www.walter-fendt.de/ph14s/

http://lascienciasenmivida.blogspot.com.co/2012/02/simuladores-de-fisica.html

http://lascienciasenmivida.blogspot.com.co/2012/02/simuladores-de-fisica.html

http://www.educaplus.org/games/fisica

http://acer.forestales.upm.es/basicas/udfisica/asignaturas/fisica/animaciones.html

http://acer.forestales.upm.es/basicas/udfisica/asignaturas/fisica/animaciones.html




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Materiales

Para desarrollar este laboratorio solamente necesitas una computadora que

tenga instalado Excel y con acceso a internet.

Para la toma de datos experimentales se va a hacer uso de tres simuladores

disponibles en la web a saber – Explórelos para poder tomar datos más

adelante.

Para el estudio de la relación lineal se usará el simulador de circuito de

corriente electrica desarrollado por la universidad de colorados estados

unidos en el proyecto Phet, en el cual podrás observar de manera didáctica e

interactiva el comportamiento del voltaje, la intensidad de corriente y la

resistencia electrica.

Figura 1 – Simulador Ley de OHM

Derechos de Autor: https://phet.colorado.edu/es/simulations

Proyecto: Phet – Universidad de Colorado

Haz clic sobre la palabra simulador para acceder a él.

SIMULADOR CIRCUITO DE CORRIENTE SENCILLO

https://phet.colorado.edu/es/simulations

https://phet.colorado.edu/es/simulation/ohms-law



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Para el estudio de la relación cuadrática se usará el simulador Ovas de un

péndulo simple – ley longitud y periodo desarrollado por la universidad

cooperativa de Colombia en el proyecto OVAs, en el cual podrás observar

como varia el periodo de oscilación de un péndulo a medida que cambia su

longitud.

Figura 2 – Simulador Péndulo Simple

Derechos de Autor: http://www.fismec.com/ovas/pendulo.html

Proyecto: Ovas – Universidad Cooperativa de Colombia


SIMULADOR PENDULO SIMPLE – OVAS

Para el estudio de la relación inversa se usará el simulador Ovas de un

oscilador armónico simple – ley periodo y constante elástica de un resorte,

desarrollado por la universidad cooperativa de Colombia en el proyecto OVAs,

en el cual podrás observar como varia el periodo de oscilación de un oscilador

armónico simple a medida que cambia la constante elástica del resorte.





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Figura 2 – Simulador Oscilador Armónico Simple

Derechos de Autor: http://www.fismec.com/ovas/masa_resorte.html

Proyecto: Ovas – Universidad Cooperativa de Colombia


SIMULADOR OSCILADOR ARMONICO SIMPLE – OVAS

http://www.fismec.com/ovas/masa_resorte.html

http://www.fismec.com/ovas/masa_resorte.html



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Procedimiento

Relación lineal:

1. Entre al simulador por medio del link otorgado anteriormente.

2. Relaciónese con los controles para variar voltaje y resistencia, así como

de los botones para reiniciar y sonido.

3. Fije el valor de una resistencia de trabajo con la ayuda de la barra de

desplazamiento.

4. Una vez fija la resistencia comience a variar los voltajes suministrados al

circuito, observe como cambia la corriente electrica.

5. Registre los datos obtenidos en la simulación en la Tabla 1.

Tabla 1. Voltaje e intensidad de corriente – R = ___________

Voltaje v (v)

Intensidad de corriente

electrica I (mA)

Relación cuadrática:

1. Entre al simulador por medio del link otorgado anteriormente. Haz clic

en la ley Periodo y Longitud.

2. Relaciónese con los controles para variar longitud, masa, gravedad,

ángulo, inicio, pausa, reinicio, así como con los controles para cambiar

número de oscilaciones, planeta, y masa de oscilación.

3. Fije los valores de masa, oscilación, ángulo, elija un planeta donde

realizar el experimento.



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4. Una vez fija las variables indicadas en el paso anterior, comience a variar

la longitud del péndulo, observe como cambia el periodo de oscilación.

Registre los datos obtenidos en la simulación en la Tabla 2.

Tabla 2. Longitud y periodo de un péndulo simple

Masa m = ________ N0. Oscilación n = _______ Angulo θ = ________

Longitud L (cm)

Periodo T (s)

Periodo al cuadrado

T2(s2)

Relación inversa:

1. Entre al simulador por medio del link otorgado anteriormente. Haz clic

en la ley Periodo y constante elástica.

2. Relaciónese con los controles para variar resorte, masa, amplitud, así

como con los controles para cambiar número de oscilaciones, resortes,

y masa de oscilación.

3. Fije los valores de masa de oscilación, amplitud del movimiento elija un

sistema masa - resorte con el cual realizar el experimento. Realice el

proceso anterior variando el resorte.

4. Una vez fija las variables indicadas en el paso anterior, comience a variar

los resortes, observe como cambia el periodo de oscilación. Registre los

datos obtenidos en la simulación en la Tabla 3.



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Tabla 3. Periodo y constante elástica de un resorte

Masa m = ___________ Amplitud A = ________

Constante elástica K

(N/m)

Periodo T (s)

Inverso de 𝟏/√𝑲

(√𝒎/𝑵/)



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Análisis de los Resultados

Relación lineal

1. Realice en Excel la gráfica de Voltaje contra intensidad de corriente.

2. ¿Observe la gráfica, que curva obtuvo? ¿Qué tipo de relación existe entre las

variables graficadas y por qué? ¿Qué tipo de proporcionalidad existe entre las

variables graficadas y por qué?

3. Halle la ecuación que relaciona a las variables (uso de Excel).

4. Escriba la ecuación que relaciona al voltaje con la corriente eléctrica, tenga

en cuenta unidades.

5. De acuerdo a las unidades las constantes que aparecen en la ecuación que

nombre reciben, escríbalos.

6. Utilice la ecuación hallada y determine:

• El voltaje que hay que suministrarle a una resistencia R = 20 Ω para que

circulen sobre ella 4,2 mA

• La corriente que circula por una resistencia 120 KΩ cuando se le

suministran 20 voltios.

Relación cuadrática.

1. Realice en Excel las gráficas de Longitud contra periodo y la gráfica de

longitud contra periodo al cuadrado. ¿Compárelas, que concluye?

2. ¿Observe la gráfica de longitud contra periodo, que curva obtuvo? ¿Qué tipo

de relación existe entre las variables graficadas y por qué? ¿Qué tipo de

proporcionalidad existe entre las variables graficadas y por qué?

3. Halle la ecuación que relaciona a las variables longitud y periodo (uso de

Excel).



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4. Escriba la ecuación que relaciona a longitud con el periodo de oscilación,

tenga en cuenta unidades.




• El periodo de oscilación para una longitud de 120 cm.

• La longitud que debería tener un cuerpo para que el periodo de un

péndulo de lenteja sea de 1,2 min.

Relación Inversa

1. Realice en Excel la gráfica de periodo contra constante elástica y el grafico

de periodo contra el inversa raíz cuadrada de la constante del resorte –

¿Compárelas, que concluye?

2. ¿Observe la gráfica, que curva obtuvo? ¿Qué tipo de relación existe entre las

variables graficadas y por qué? ¿Qué tipo de proporcionalidad existe entre las

variables graficadas y por qué?

3. Halle la ecuación que relaciona a las variables periodo de oscilación y

constante elástica del resorte (uso de Excel).

4. Escriba la ecuación que relaciona periodo de oscilación y constante elástica

del resorte, tenga en cuenta unidades.




• El periodo de oscilación de un oscilador armónico cuya constante

elástica es de 350 N/m.

• La constante elástica de un resorte que emplea 25 s en completar 10

oscilaciones.



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Aplicaciones

Utilice Excel y resuelva:



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Enlaces de Apoyo

https://www.dropbox.com/sh/nmszwpffp8ubtz9/AABgbF5zYZaVlfQglpVnvReTa?dl=0

https://www.youtube.com/channel/UCpDz88X8Uz1ZNvEyt47MNPQ

mailto:[email protected]

mailto:[email protected]

https://www.facebook.com/LabFisVir/

http://www.labvirfis.com/



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Bibliografía

Bauer, W., & Westfall, G. (2014). Física para Ingeniería y Ciencias con Física

Moderna (Segunda ed., Vol. 1). México D.F.: McGraw Hill Education.

M., A., & Finn, E. J. (1995). Física. México D.F.: Addison-Wesley Iberoamericana.

Resnick, R., Halliday, D., & Krane, K. S. (2001). Física (Cuarta ed., Vol. 1). México

D.F.: Grupo Patria Cultural.

Serway, R. A., & Jewett, J. W. (2014). FÍSICA para ciencias e ingeniería (Novena

ed., Vol. 1). México D.F.: Cengage Learning Editores.

Tipler, P. A., & Mosca, G. (2006). Física para la ciencia y la tecnología (Quinta

ed., Vol. 1). Barcelona: Reverté.

Toledo López, P. H. (2010). Experimentos Virtuales de Física. Bogotá: Ediciones

Fundación Universidad Central.

Young, H. D., & Freedman, R. A. (2013). Física Universitaria (Décimo Tercera

ed., Vol. 1). México D.F.: Pearson Educación de México.



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Webgrafía

• https://phet.colorado.edu/es/simulations/category/physics

• http://www.labvirfis.com/ovas/pendulo.html

• http://www.fisicaconordenador.com

• http://www.labvirfis.com/ovas/masa_resorte.html

• https://www.youtube.com/watch?v=tAvPeQJR2dY


http://www.labvirfis.com/ovas/pendulo.html

http://www.fisicaconordenador.com/

http://www.labvirfis.com/ovas/masa_resorte.html

https://www.youtube.com/watch?v=tAvPeQJR2dY



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Para Reflexionar…

“la belleza intelectual se basta a sí misma y es por ella, más quizás que por el bien

futuro de la humanidad, que el científico consagra su vida a un trabajo largo y

difícil”

Henri Poincaré (1854 – 1912)

Jules Henri Poincaré, generalmente conocido como Henri Poincaré, fue un

prestigioso polímata: matemático, físico, científico teórico y filósofo de la

ciencia, primo del presidente de Francia Raymond Poincaré.



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