INFORME DE LABORATORIO PRÁCTICAS1, 2, 3, 4, Y 5.

FÍSICA GENERAL

ELABORADO POR:FRANCISCO RAMÍREZ VANEGAS C.C: 7727027

ALEXANDER PATINO ROCHA C.C: 79537921BRIGITTE RÍOS NIÑO T.I: 94112701995

JENNY KATHERINE FONSECA

GRUPO: 3

Introducción

El desarrollo de conceptos y prácticas de laboratorio son fundamentales en nuestro proceso de aprendizaje ya que nos permite tener una idea de cómo realmente podemos aplicarlos en nuestro quehacer profesional aprovechando los recursos disponibles con el fin de alcanzar los objetivos propuestos, enriqueciendo nuestro conocimiento y logrando un aprendizaje significativo. Algunas páginas de Internet con temáticas generales y específicas útiles para tener un mejor enfoque y apoyarnos son: http://www.fisicafacil.com,http://es.wikipedia.org,www.monografias.com,http://www.cobachsonora.edu.mx/portal/archivos%20pdf/fis1-35.pdf y libros como Sears-Zemansky, Serway Raymond y el Módulo de Estudio “Física General” UNAD.

En las prácticas desarrolladas se trabajaron los temas mencionados anteriormente en el resumen. Todo lo anterior tomando en cuenta que la física es la ciencia que se ocupa de los componentes fundamentales del Universo, de las fuerzas que éstos ejercen entre sí y de los efectos de dichas fuerzas. Estudia sistemáticamente los fenómenos naturales, tratando de encontrar las leyes básicas que los rigen y utiliza las matemáticas como su lenguaje combinando estudios teóricos con experimentales para obtener las leyes correctas.

Objetivos

General

E s t u d i a r e l m o v i m i e n t o d e u n p é n d u l o s i m p l e c o m o e j e m p l o d e l m o v i m i e n t o armónico simple y determinar el valor de la aceleración de la gravedad Y en un sistema masa resorte la constante de elasticidad del resorte.

Específicos

C o m p r o b a r l a s l e y e s d e l M o v i m i e n t o A r m ó n i c o S i m p l e M . A . S , e n u n p é n d u l o simple y para un sistema masa- resorte.

Determinar de qué magnitudes depende el periodo de oscilación de un péndulo. (Amplitud-Masa-Longitud).Determinar de forma experimental el valor de la aceleración de la gravedad. Analizar que es un péndulo simple y como es su funcionamiento.Comprobar cómo actúa un péndulo según las características del movimiento que represente.Determinar los factores que condicionan el accionar de un péndulo simple y de un sistema masa resorte. Estudiar las diferencias entre estos dos sistemas pendulares (péndulo simple y el sistema masa resorte.Comprobar de manera experimental el significado de la ley de Hooke.Determinar la constante Elástica de un resorte (K).Identificar las energías en un M.A.S.Analizar e interpretar las distancias medidas que se obtuvieron de las masas con el propósito de realizarle sus debidas comparaciones a cada una de ellas.

Marco teórico

MOVIMIENTO OSCILATORIO.Es un movimiento periódico entorno a un punto de equilibrio estable.MOVIMIENTO ARMÓNICO SIMPLE M.A.S. Es un movimiento vibratorio bajo la acción de una fuerza recuperadora elástica proporcional al desplazamiento y en ausencia de todo rozamiento. La base de un m o v i m i e n t o a r m ó n i c o s i m p l e c o n s i s t e e n q u e l a ú n i c a f u e r z a e j e r c i d a s o b r e l a partícula en movimiento lineal y que únicamente depende de la posición de esta. Un cuerpo se mueve en movimiento armónico simple siempre que su aceleración sea proporcional a su posición y en dirección opuesta al desplazamiento a partir  del equilibrio. PERIOCIDADE s l a p r o p i e d a d q u e t i e n e l o s f e n ó m e n o s c í c l i c o s m e d i a n t e l a c u a l l o s mecanismos y procesos se repiten cada cierta unidad de tiempo.

GRAVEDADEs la fuerza teórica de atracción que experimentan entre si los objetos con masa.MASA.Es la magnitud que cuantifica la cantidad de materia de un cuerpo revelada por su p e s o o p o r l a c a n t i d a d d e f u e r z a n e c e s a r i a p a r a p r o d u c i r e n u n c u e r p o c i e r t a cantidad de movimiento en un tiempo dado. PESO.Es la medida de la fuerza que ejerce la gravedad sobre un cuerpo.LEY DE HOOKE.Es la propiedad de un material que lo hace recuperar su tamaño y forma original después de ser comprimido o estirado por una fuerza externa. Cuando una fuerza e x t e r n a a c t ú a s o b r e u n m a t e r i a l c a u s a u n e s f u e r z o o t e n s i ó n e n e l i n t e r i o r d e l material que provoca la deformación del mismo en muchos materiales, entre ellos l o s m e t a l e s y l o s m i n e r a l e s , l a d e f o r m a c i ó n e s d i r e c t a m e n t e p r o p o r c i o n a l a l esfuerzo.

FRECUENCIAEs una medida para indicar el número de repeticiones de cualquier fenómeno o suceso periódico en la unidad de tiempo.LONGITUDEs la distancia entre el punto de suspensión y el centro de gravedad del péndulo.ACELERACIÓNE s l a r e l a c i ó n e n t r e l a v a r i a c i ó n o c a m b i o d e v e l o c i d a d d e u n m ó v i l y e l t i e m p o transcurrido en dicho cambio.PÉNDULO SIMPLEL l a m a m o s p é n d u l o s i m p l e a u n e n t e i d e a l c o n s t i t u i d o p o r u n a m a s a p u n t u a l suspendido de un hilo inextensible y sin peso, capaz de oscilar libremente en el vacío y sin rozamiento.SISTEMA MASA-RESORTEConsideremos un sistema Masa-Resorte sobre una mesa horizontal sin fricción. En el Movimiento Armónico Simple la fuerza de restitución del resorte, donde k es la constante de elasticidad y x la deformación (considerando que el origen de referencia es la posición de equilibrio), es la que mantiene el movimiento oscilatorio de la masa de acuerdo a la ecuación de movimiento que se obtiene a partir de la Segunda Ley de Newton C o n s i d e r e m o s a l s i s t e m a M a s a - R e s o r t e e n e l q u e a d e m á s d e l a f u e r z a d e r e s t i t u c i ó n d e l r e s o r t e s e t i e n e l a p r e s e n c i a d e u n a f u e r z a F a ( t ) q u e t r a t a d e a m o r t i g u a r e l m o v i m i e n t o . E l m o d e l o p a r a l a f u e r z a d e a m o r t i g u a m i e n t o , s i e s debida al movimiento de la masa a través de un medio (por ejemplo el aire), tiene dos características:1 ) S i e m p r e s e o p o n e a l m o v i m i e n t o , l o q u e s i g n i f i c a q u e e s t á e n d i r e c c i ó n contraria a la velocidad; y2)

Es directamente proporcional a la magnitud de la velocidad.

MOVIMIENTO PERIÓDICOE s e l m o v i m i e n t o d e u n c u e r p o q u e s e r e p i t e r e g u l a r m e n t e , a u n q u e e l c u e r p o regresa a una posición dada después de un intervalo fijo.PERIODO DE OSCILACIÓNEl tiempo transcurrido entre dos puntos equivalentes de la oscilación. Es el mínimo lapso que separa dos instantes en los que el sistema se encuentra exactamente en el mismo estado, mismas posiciones, mismas velocidades, mismas amplitudes.EQUILIBRIOEs el estado de reposo de un cuerpo. Un cuerpo está en equilibrio cuando en su centro de gravedad esta aplicada una fuerza igual y opuesta a su peso. Un cuerpo puede estar en equilibrio de dos modos si está suspendido o si descansa en una base.ALARGAMIENTOEs el movimiento de la longitud que tiene un material cuando se le somete a un esfuerzo de atracción antes de producirse su rotura, esta se expresa en tanto por  ciento (%) con respecto a la longitud inicial.ELONGACIÓNEs el aumento de longitud en un muelle (resorte) al someterlo a una fuerza.

PRÁCTICA No. 1 PROPORCIONALIDAD DIRECTA

Título:

Proporcionalidad Directa e Inversa

Objetivo: verificar la relación de proporcionalidad entre diferentes magnitudes

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

MATERIALES1. Una probeta graduada de 100 ml2. Un vaso plástico3. Balanza4. Agua

PROCEDIMIENTO:1. Identifique los objetos que usará en la práctica.

V(ml) 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Mt (g) 96.28 106.28 116.44 126.34 136.54 146.54 157.42 166.12 176.37 186.49

Ml(g) 9.87 19.87 30.03 39.93 50.13 60.13 71.01 79.71 89.96 100.08

Probeta: es un instrumento volumétrico, que permite medir Volúmenes superiores y más rápidamente que las pipetas, aunque con menor precisión. Está formado por un tubo generalmente transparente de unos centímetros de diámetro, y tiene una graduación (una serie de marcas grabadas) desde 0 ml (hasta el máximo de la probeta) indicando distintos volúmenes.Vaso plástico: Se denomina vaso a un recipiente destinado a contener líquidos y del cual se bebe directamente, principalmente aquellos de forma cilíndrica o cónica, abiertos, sin asa ni pie, y fabricados en vidrio u otros materialesBalanza: Es un instrumento, que sirve para medir la masa. Su característica más importante es que poseen muy poca incertidumbre, lo que las hace ideales para utilizarse en mediciones muy precisas. La balanza que utilizamos es una balanza de brazo de alta precisión marca OHAUS DIAL-0-GRAM MODEL 310.Agua: El agua es un compuesto formado por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno. Su fórmula molecular es H2O.2. Calibre el cero de la balanza.

- Se calibró el cero de la balanza, con el fin de garantizar el mínimo error posible en el momento del pesaje de la probeta con el agua, mediante un ajuste, hasta que registró cero sin carga alguna.

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

-Masa de la probeta: m0 86.41g

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

A continuación se procedió a tomar volúmenes de agua en la probeta con incrementos de 10 ml en 10 ml hasta llegar a 100ml, registrando los datos obtenidos.

Determine cuál es la variable independiente.

-La variable independiente es el Volumen V (ml) puesto que fue la cantidad que varió durante la práctica mediante el incremento de Agua.

Determine la variable dependiente.

-La variable dependiente es la Masa Total MT (g)

5. Calcule la masa del líquido ML sin la probeta para cada medición. Registre estos resultados en la siguiente tabla.

INFORME

1. Analice las causas ambientales que pueden influir en la densidad de un líquido temperatura, presión, etc.).

En física el término densidad ( ) es una magnitud referida a la cantidad de masa contenida en un

determinado volumen, sinónimo de masa volúmica, y puede utilizarse en términos absolutos o relativos.

En general, la densidad de un material varía al cambiar la presión o la temperatura. Se puede demostrar utilizando la termodinámica que al aumentar la presión debe aumentar la densidad de cualquier material estable. En cambio, si bien al aumentar la temperatura usualmente decrece la densidad de los materiales, hay excepciones notables. Por ejemplo, la densidad del agua líquida crece entre el punto de fusión (a 0 °C) y los 4 °CEl efecto de la temperatura y la presión en los sólidos y líquidos es muy pequeño, por lo que típicamente la compresibilidad de un líquido o sólido es de 10–6 bar–1

(1 bar=0.1 MPa) y el coeficiente de dilatación térmica es de 10–5 K–1.El líquido es uno de los tres estados de agregación de la materia, un líquido es un fluido cuyo volumen es constante en condiciones de temperatura y presión constante y su forma es esférica. Sin embargo, debido a la gravedad ésta queda definida por su contenedor. Un líquido ejerce presión en el contenedor con igual magnitud hacia todos los lados. Si un líquido se encuentra en reposo, la presión que ejerce está dada por:

p=ρ gzDonde ρ es la densidad del líquido y z es la distancia del punto debajo de la superficie.

Los líquidos presentan tensión superficial y capilaridad, generalmente se expanden cuando se incrementa su temperatura y se comprimen cuando se enfrían. Los objetos inmersos en algún líquido son sujetos a un fenómeno conocido como flotabilidad.

Las moléculas en el estado líquido ocupan posiciones al azar que varían con el tiempo. Las distancias intermoleculares son constantes dentro de un estrecho margen.

Cuando un líquido sobrepasa su punto de ebullición cambia su estado a gaseoso, y cuando alcanza su punto de congelación cambia a sólido.

2. Describa otras tres leyes de la naturaleza en las cuales la relación entre las magnitudes sea de proporcionalidad directa.

La relación de proporcionalidad es uno de los principios fundamentales más simples que podemos encontrar entre distintas variables de un fenómeno.  Por ejemplo, resulta natural esperar que si sostienes una cubeta con agua, el peso w que soportas se incrementa si aumentas el volumen v de líquido, lo cual podemos expresar matemáticamente como: W α v Esta expresión no corresponde con una ecuación, sino con una relación leída “w es proporcional directamente a v” y que específicamente debemos entender “si v crece, w también lo hace y viceversa; luego si v decrece, w también lo hará”.   Para convertir una relación de proporcionalidad directa (simplemente proporcionalidad) en una ecuación requerimos de una

constante de proporcionalidad que se determina experimentalmente para cada caso:

si w α ⟹ w = kv Donde k es la constante de proporcionalidad. Obsérvese que la relación de proporcionalidad al convertirse en una ecuación corresponde con una recta en donde la constante de proporcionalidad resulta ser la pendiente de la recta.Hay muchos ejemplos importantes de aplicaciones de la proporcionalidad, como la 2ª Ley de Newton y la Ley de Hooke: 1. 2ª Ley de Newton:  F = m.a en donde m la masa del

cuerpo, es la constante de proporcionalidad entre la aceleración a y la Fuerza F.

2. Ley de Hooke:  F = k x, en donde k es el módulo elástico del resorte y corresponde a la constante de proporcionalidad entre la fuerza deformadora F sobre el resorte y la deformación (elongación) x en el mismo.

3. Ley de Charles-Gay-Lussac: Esta ley manifiesta lo siguiente: "A presión constante, el volumen de un gas varía en proporción directa con la temperatura absoluta"

La ley de Charles y Gay-Lussac (frecuentemente llamada ley de Charles) es una de las leyes de los gases ideales que relaciona el volumen y la temperatura de una cierta cantidad de gas mantenida a presión constante y dice que el volumen es directamente proporcional a la temperatura:

V = k T ó bien V/T = k, donde V es el volumen, T la temperatura absoluta (kelvin) y k una constante. Cuando aumenta la temperatura, el volumen aumenta, mientras que si la temperatura disminuye el volumen también lo hace. El valor exacto de la constante k no es necesario conocerlo para poder hacer uso de la Ley:

V1/T1 = V2/T2 o bien V1·T2 = V2·T1

Trabajo, fuerza y distancia:

W =F d=d F cosα , son de proporcionalidad directa

3. ¿Qué leyes de la naturaleza nos ofrecen una relación de proporcionalidad inversa?

- Ley de boyle: es una de las leyes de los gases ideales que relaciona el volumen y la presión de una cierta cantidad de gas mantenida a temperatura constante, y dice que el volumen de un gas es inversamente proporcional a la presión que soporta:

Donde es constante si la temperatura y la masa del gas permanecen constantes. Cuando aumenta la presión, el volumen disminuye, mientras que si la presión 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, deberá cumplirse la relación:

P ₁ V ₁ = P ₂ V ₂

Además Se Obtiene Despejada Que:P1= P2 * V2/ V1V1= P2 * V2/P1P2= P1 * V1/V2V2= P1 * V1/P2Donde:P1= Presión InicialP2= Presión FinalV1= Volumen InicialV2= Volumen Final

En conclusión a la ley de Boyle: El volumen es inversamente proporcional a la presión:•Si la presión aumenta, el volumen disminuye. •Si la presión disminuye, el volumen aumenta.

Presión es inversamente proporcional al área

Presió n=Fuerza / Area , presión y área son de proporcionalidad inversa

Potencia es inversamente proporcional al tiempo

P=W / t , potencia y tiempo son de proporcionalidad inversa

Ejemplos de proporcionalidad inversa aplicados en la vida cotidiana

Mientras más estudio para el parcial, menos riesgo tengo de perderlo.

Mientras más obreros tengo trabajando, menos tiempo tardan en acabar la obra.

Mientras más rápido camine, menos tiempo gasto en llegar.

m= ∆ y∆ x

=∆ m∆ v

=δ

δ = m₂ ― m₁V ₂ ― V ₁

En el experimento realizado la proporcionalidad es directamente proporcional porque a medida que aumenta el volumen, la masa también aumenta.

La constante de proporcionalidad es:

k= ∆ m∆ v

=densidad

PRÁCTICA No. 2 INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN

Titulo: Instrumentos de Medición: Calibrador y tornillo micrométrico

Objetivo: Aprender a manejar los instrumentos de medición que se utilizan en el laboratorio y en algunas empresas para la medida de longitudes.

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

¿En qué consiste la medición de longitudes?,

Consiste en determinar, por comparación, el número de veces que una unidad patrón es contenida en dicha longitud. Para medir la longitud de un objeto físico nosotros desplazamos una regla o instrumento de medición graduado sobre el mismo, observando cuantas unidades (milímetros, centímetros o metros) abarca el objeto en cuestión. Es decir que comparamos el objeto con nuestro patrón de medición para determinar cuántas unidades y fracciones del mismo incluye.La longitud se mide en metros y centímetros o milímetros.Un metro: es la unidad principal de longitud del Sistema Internacional de Unidades. La longitud del trayecto recorrido por la luz en el vacío durante un intervalo de tiempo de 1/299’792.458 de segundo. Su abreviatura es m.

El centímetro: Es el segundo submúltiplo del metro y equivale a la centésima parte de él. Su abreviatura es cm.

El milímetro: Es el tercer submúltiplo del metro y equivale a la milésima parte de él. Su abreviatura es mm.

¿Qué grado de precisión tienen estos instrumentos?

Tornillo micrométrico: También llamado Tornillo de Palmer, es un instrumento de medición sirve para medir las dimensiones de un objeto con alta precisión, del orden de centésimas de milímetros (0,01 mm) y de milésimas de milímetros (0,001mm) (micra).

Calibrador: El calibre, también denominado cartabón de corredera o pie de rey, es un instrumento para medir dimensiones de objetos relativamente pequeños, desde centímetros hasta fracciones de milímetros (1/10 de milímetro, 1/20 de milímetro, 1/50 de milímetro), el grado de precisión de este instrumento es de 0,05 mm.

¿En qué área se utilizan?

Se usan en la ingeniería y donde se requiera el análisis de la ciencia y mediciones muy precisas, la medicina, la arquitectura. Estos instrumentos son insustituibles para medir con precisión elementos pequeños (tornillos, orificios, pequeños objetos, etc.)

MATERIALES1. Calibrador2. Tornillo micrométrico3. Materiales para medir su espesor: arandelas,

esferas, cilindros etc.

PROCEDIMIENTO CON CALIBRADOR1. Identifique los objetos que usará en la práctica.

Calibrador: El calibre, también denominado cartabón de corredera o pie de rey, es un instrumento para medir dimensiones de objetos relativamente pequeños, desde centímetros hasta fracciones de milímetros (1/10 de milímetro, 1/20 de milímetro, 1/50 de milímetro).

En la escala de las pulgadas tiene divisiones equivalentes a 1/16 de pulgada y en su nonio de 1/128 de pulgadas.

El inventor de este instrumento fue el matemático francés Pierre Vernier (1580 (?) - 1637 (?)), y la escala secundaria de un calibre destinada a apreciar fracciones de la unidad menor, se la conoce con el nombre de Vernier en honor a su inventor. En castellano se utiliza con frecuencia la voz nonio para definir esa escala. Consta de una "regla" con una escuadra en un extremo, sobre la cual desliza otra destinada a indicar la medida en una escala. Permite apreciar longitudes de 1/10, 1/20 y 1/50 de milímetro utilizando el nonio. Mediante piezas especiales en la parte superior y en su extremo permite medir dimensiones internas y profundidades. Posee dos escalas: la inferior milimétrica y la superior en pulgadas.

Tornillo micrométrico: También llamado Tornillo de Palmer, es un instrumento de medición sirve para medir las dimensiones de un objeto con alta precisión, del orden de centésimas de milímetros (0,01 mm) y de milésimas de milímetros (0,001mm) (micra). Para ello

cuenta con 2 puntas que se aproximan entre sí mediante un tornillo de rosca fina, el cual tiene grabado en su contorno una escala. La escala puede incluir un nonio. La máxima longitud de medida del micrómetro de exteriores es de 25 mm, por lo que es necesario disponer de un micrómetro para cada campo de medidas que se quieran tomar (0-25 mm), (25-50 mm), (50-75 mm), etc.

Frecuentemente el micrómetro también incluye una manera de limitar la torsión máxima del tornillo, dado que la rosca muy fina hace difícil notar fuerzas capaces de causar deterioro de la precisión del instrumento.

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

Instrumento Precisión

Pie de Rey 0,05 mm

Tonillo micrométrico 0,01 mm

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

4. Complete la siguiente tabla.

MEDIDA ALTU DIÁMET DIÁMET CALCUL

PIEZA RA O ESPES

OR

RO EXTERI

OR

RO INTERI

OR

AR VOLUM

EN (*)ARANDE

LA0,13 cm 21.5 cm 0,61 cm 0,47 cm3

CILINDRO

0,795 cm

0,95 cm 0,48 cm 0,561 cm3

ESFERA N/A 15.7 mm N/A 2,436 cm3

PROCEDIMIENTO CON TORNILLO MICROMÉTRICO O PALMER

Repita los pasos anteriores con el tornillo micrométrico o de Palmer ahora utilizando la siguiente tabla:

MEDIDAPIEZA

ALTURA Ó ESPESOR

DIÁMETRO EXTERIOR

ARANDELA 1.28 mm 21.05 mmCILINDRO 8,42mm 9,91 mmESFERA N/A 16.19 mm

INFORME

1.) Realice la grafica de cada pieza problema y calcule su volumen con todas sus cifras y unidades. especifique el procedimiento para cada caso.

Volumen de la Arandela: π * r2 * h

R = 1,075 cm Varandela= 3,1415 (1,075 cm)2 (0,13 cm)H= 0, 13 cm = 3, 1415 (1,155 cm2) (0, 13 cm) = (3, 628 cm2) (0, 13 cm) = 0, 47 cm3

Volumen – orificio del centro= volumen de la arandela

Volumen del Cilindro: π * r2 * h

R= 0,475 cm Vcilindro = 3,1415 (0,475 cm)2

(0,795 cm)H= 0,795 cm = 3, 1415 (0,225 cm 2) (0,795 cm) = (0,706 cm 2) (0,795 cm) = 0,561 cm3

Volumen de la Esfera: 4π * R 3

3R= 0,835 cm Vesfera = 4(3,1415) (0,835 cm)3

3

= (12,56) (0, 582 cm3) 3 = 2,436 cm3

2.) Determine que es exactitud y precisión.

Exactitud: Se refiere a que tan cerca del valor real se encuentra el valor medido. En términos estadístico, la exactitud está relacionada con el sesgo de una estimación. Cuanto menor es el sesgo más exacta es una estimación. En ingeniería, ciencia, industria y estadística, se denomina exactitud a la capacidad de un instrumento de medir un valor cercano al valor de la magnitud real Cuando expresamos la exactitud de un resultado se expresa mediante el error absoluto que es la diferencia entre el valor experimental y el valor verdadero .La exactitud de un instrumento o método de medición está asociada a la calidad de la calibración del mismo. La exactitud es una medida de la calidad de la calibración de nuestro instrumento respecto de patrones de medida aceptados internacionalmente. En general los instrumentos vienen calibrados, pero dentro de ciertos límites. Es deseable que la calibración de un instrumento sea tan buena como la apreciación del mismo.

Precisión: Se refiere a la dispersión del conjunto de valores obtenidos de mediciones repetidas de una magnitud. Cuanto menor es la dispersión mayor la precisión. Una medida común de la variabilidad es la desviación estándar de las mediciones y la precisión se puede estimar como una función de ella. La precisión de un instrumento o un método de medición está asociada a la sensibilidad o menor variación de la magnitud que se pueda detectar con dicho instrumento o método. Todo instrumento tiene una precisión finita, por lo que, para un instrumento dado, siempre existe una variación mínima de la magnitud que puede detectar. Esta mínima cantidad se denomina la apreciación nominal del instrumento.

Exactitud y precisión del calibrador: Permite lecturas hasta de 0,05 ó 0,02 mm, su exactitud se debe a la exactitud de graduación de sus escalas.

Exactitud y precisión del tornillo micrométrico: Puede medir longitudes de milésimas de milímetro, su precisión llega a ser de 1/100 mm., es decir, puede medir longitudes más pequeñas que con el calibrador.La escala fija está graduada en medios milímetros y la móvil tiene 50 divisiones.

3.) Realice las conclusiones respectivas sobre los instrumentos de medición que manipuló

Una de las labores más importantes en el laboratorio es la medición, el ser precisos al momento de expresar el tamaño de un objeto puede ser la diferencia entre el éxito o el fracaso

de un experimento. Con mucha frecuencia es necesario expresar longitudes en términos de unidades que contienen decimales, y estos están dados por los decimales que contiene la regla usada para medir, sin embargo a veces es necesario una medición más precisa, en esos casos se usan instrumentos de medición como el tornillo micrométrico.

Nuestras mediciones están afectadas de errores o incertidumbres de medición, que provienen de limitaciones impuestas por:

la precisión y exactitud de los instrumentos utilizados

la interacción del método de medición con el mesurando

la definición del objeto a medir la influencia del observador u observadores

que realizan la medición. El error de una medición está asociado a la incertidumbre en la determinación del resultado de la misma

En todas las áreas de la vida se hace indispensable el uso de instrumentos de medición como la ingeniería, la arquitectura, la medicina, etc.

La medición es una comparación de un objeto con un patrón de medida.

La visión general después de la práctica es la satisfacción que los cálculos teóricos se corresponden con la realidad de los experimentos. Y que los equipos de medida son una gran fuente de información para desarrollar todos esos cálculos.

Tienen diferente margen de aproximación de la medida realizada.

El calibrador y el tornillo micrométrico tienen distintos margen de aproximación y por esto es que cuando se quiere realizar una medida lo más aproximada posible nos pueden dar cifras diferentes.

PRÁCTICA NO.3 CINEMÁTICATítulo: Movimiento Uniformemente Variado

Objetivo: Comprobar algunas de las leyes de la cinemáticaPROBLEMATomando en consideración que en el movimiento uniformemente variado la aceleración es constante. Encuentre la relación existente espacio y tiempo, velocidad y tiempo a partir de la experiencia en el laboratorio.

MATERIALES1. Cinta2. Registrador de tiempo

3. Una polea4. Un carrito5. Una cuerda6. Un juego de pesas

PROCEDIMIENTO1. Pida al tutor instrucciones para utilizar la cinta

registradora y el registrador de tiempo.

2. Con los datos registrados en la cinta y tomando

como medida de tiempo el que transcurre entre 11 puntos es decir 10 intervalos, (se podría tomar otro valor pero este es el más aconsejable), mida la longitud de cada intervalo.

3. Complete la siguiente tabla

INTERVALO 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Distancia con masa 1= 70 g

2,2 2,9 3,4 3,9 4,5 4,9 5,5 5,9 6,4 6,9

Distancia con masa 2= 120 g

2,8 4,1 5,2 6,3 7,3 8,2 9,1 10,4 11,1 11,9

Velocidad media M1 (m/s)

2,2x 10-2

0,7x 10-2

0,5x 10-2

0,5x10-2

0,6x10-2

0,4x 10-2

0,6x10-2

0,4x10-2

0,5x10-2

0,5x 10-2

Velocidad media M2 (m/s)

2,8x 10-2

1,3x 10-2

1,1x 10-2

1,1x 10-2

1x 10-2

0,9x 10-2

0,9x 10-2

1,3x 10-2

0,7x 10-2

0,8x 10-2

4. Con base en los datos de la tabla, calcule la aceleración en cada intervalo así:

a1= V2 – V1, a 2 = V3 – V2, 1 1

Y registre los resultados en la siguiente tabla:

ORDEN DEL INTERVALO DE

TIEMPO 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Aceleración (m/s2) M1 2,2x 10-2

-1,5x 10-2

-0,2x 10-2

0 0,1x 10-2

-0,2x 10-2

0,2x 10-2

-0,2x 10-2

0,1x 10-2

0

Aceleración (m/s2) M2 2,8x 10-2

-1,5x 10-2

-0,2x 10-2

0 -0,1x 10-2

-0,1x 10-2

0 0,4x 10-2

-0,6x 10-2

0,1x 10-2

5. Complete la siguiente tabla utilizando todo el espacio recorrido incluyendo el de anteriores intervalos de tiempo.

ORDEN DEL INTERVALO DE

TIEMPO 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Espacio recorrido total (m) M1

2,2x 10-2

5,1x 10-2

8,5x 10.2

12,4x 10-2

16,9x 10-2

21,8x 10-2

27,3x 10-2

33,2x 10-2

39,6x 10-2

46,5x 10-2

Espacio recorrido total (m) M2

2,8x 10-2

6,9x 10-2

12,1x 10-2

18,4x 10-2

25,7x 10-2

33,9x 10-2

43x 10-2

54.4x 10-2

64,5x 10-2

76,4x 10-2

INFORME1. Grafique los resultados de los puntos 3,4 y 5.Gráficas punto 3:

Gráficas punto 4y 5

2. Determine

el tipo de funciones a la que corresponde cada caso del punto anterior y realice el análisis respectivo de cada una de ellas.

Los casos de aceleración y velocidad del punto anterior pertenecen a una Función Vectorial debido a que cada una de ellas depende del valor que le demos a (t).

La aceleración posee dos componentes, una la componente en x, que nos muestra la aceleración en la dirección del eje x, x’(t), y otra y’(t), la componente en y que nos muestra la aceleración con la que el objeto se mueve en dirección eje y.

a = Vf - Vi

tf - ti

La velocidad tiene dos componentes, una la “componente en x”, que es la velocidad en la dirección del eje de las x, x’( t ), y otra y’( t ), la “componente en y” que nos dice lo rápido que el objeto se mueve en la dirección del eje de las y.

V= Xf - Xi

tf - ti

3. Realice el análisis de la práctica y de sus resultados.a) Cuando colocamos una masa mayor al carrito

su velocidad es mayor que si utilizáramos una de menor masa.

b) Se puede observar que la masa 2 inicio con una velocidad y una aceleración mayor que la masa 1.

c) La aceleración de la masa 1 y la masa 2 es igual en el intervalo de tiempo 2-4 segundos.

d) Cuando hay un cambio en la velocidad, hay una aceleración diferente de 0.

e) De las gráficas de Velocidad vs Tiempo podemos deducir que el movimiento no se realiza a aceleración constante, debido a que la gráfica no es una línea recta.

4. Conclusiones: Si en la gráfica de Velocidad vs Tiempo el

movimiento es a aceleración constante, la gráfica se verá como una línea recta.

La aceleración de un objeto es directamente proporcional a la fuerza neta que actúa sobre él e inversamente proporcional a su masa. (Segunda ley de Newton F = m a).

La aceleración, velocidad, distancia se manejan en función del tiempo.

El signo de la aceleración y la velocidad nos indica en qué dirección están cambiando.

PRÁCTICA NO. 4: MOVIMIENTO UNIFORMEMENTE ACELERADO

Título: Caída LibreObjetivo: Comprobar las leyes de un movimiento uniformemente acelerado (caída libre)

TEORÍACuando sobre un objeto solamente actúa la fuerza de la gravedad, ignorando la resistencia que opone el aire, se dice que el objeto se encuentra en caída libre, sin importar si está subiendo o bajando. Al tener los tiempos de caída y la altura desde donde es lanzado el objeto, es posible conocer la aceleración, y la velocidad del objeto.

El movimiento de caída libre esta dado por:

Y= Y0 + V0.t - 1gt2

2 MATERIALES

Pida los materiales para el experimento de Caída Libre asistido por computador. Y realice el montaje de la figura

Tenga en cuenta que el balín debe caer en el centro del sensor (plato inferior)PROCEDIMIENTO1. Inicie el programa Measure, seleccione el módulo

cobra 3 Timer Counter. Y fije los siguientes parámetros de medida

2. Ajuste la parte superior (donde colocamos la esfera) par que tenga una altura de 10 cm desde la línea roja, hasta el borde del plato

3. Luego, suelte la esfera (observara que ha realizado una medición de tiempo).

4. Incremente la altura en 10 cm y realice el mismo procedimiento, hasta llegar a una altura de 1m.

5. Registre el valor de los datos.

Altura (m)

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

Tiempo (s)

0,136

0,190

0,236

0,276

0,312

0,344

0,370

0,398

0,422

0,443

Gravedad (m/s2)

10,8

11,05

10,76

10,47

10,25

10,11

10,21

10,1

10,09

10,18

Velocidad

-1,

-2,

-2,

-2,

-3,

-3,

-3,

-4,

-4,

-4,5

final (m/s)

47 10 54 89 2 48 78 02 26

INFORME1. ¿Qué diferencia hay entre una caída libre en

la tierra y en la Luna?

La diferencia es la gravedad, pues la gravedad de la tierra es mayor que la de la luna.

2. Especifique procedimiento utilizado para los cálculos de la velocidad final y gravedad.

Para hallar la Vf, utilizamos: 2 (Y –Y0) - V0 = Vf

t

Para hallar la g, utilizamos: Vf + V0 = - g T

Tenemos entonces que para la altura = 0,1 m y tiempo = 0,136 s, la gravedad y velocidad final son:

2(0 – 0,1 m) - 0 m/s = Vf -1,47 m/s + 0 m/s = -g 0,136 s 0,136 s

-0, 2 m = Vf -1,47 m/s = -g0,136 s 0,136 s-1,47 m/s =Vf -( -10,8 m/s2) = g

10,8 m/s2 = g

Estos mismos procedimientos se realizan con las demás alturas y tiempos.

3. Realice el análisis de la práctica y de sus resultados.

a. La altura, velocidad y aceleración son vectores.b. Los únicos escalares eran la masa de los objetos y el

tiempo.c. En los movimientos uniformemente acelerados los

cuerpos recorren más espacio a medida que va pasando el tiempo, la representación gráfica de (xo-x) frente a t es una parábola. La velocidad varía en cada punto; es la pendiente de la recta tangente a la curva de dicho punto. El punto de corte con el eje vertical es la posición inicial.

d. Se dice que un cuerpo lleva un MUA cuando su aceleración es constante

e. La aceleración de la esfera era diferente de la gravedad debido a la fuerza de fricción.

f. La caída libre es un movimiento es el que describen, atraídos por la fuerza gravitatoria de la Tierra, los cuerpos que caen. Está caracterizado porque el aumento de la velocidad es siempre el mismo en las cercanías de la superficie terrestre: la velocidad de los cuerpos aumente en 9,8 m/s cada segundo. Este valor es una de las constantes más importantes de la física, por lo que recibe un nombre específico, aceleración de la gravedad, y se abrevia con la letra g.

g. Si todos los cuerpos que caen lo hacen con la misma aceleración, podemos llegar a la conclusión de que

todos tardan el mismo tiempo en caer desde una cierta altura y, por tanto, que sus movimientos son idénticos. Esto se debe a que el MRUA solo depende de la aceleración y de la velocidad inicial, cuyo valor es 0 en la caída libre.

h. Observamos que la aceleración es la misma para cada segundo transcurrido. El gráfico es una recta paralela al eje de los tiempos, por lo tanto la aceleración, en el MRUA es constante.

PRÁCTICA Nº 5: MOVIMIENTO EN DOS DIMENSIONES.TITULO: Movimiento de Proyectiles. OBJETIVO: Verificar experimentalmente las características de un movimiento bidimensional: Movimiento Parabólico. PROBLEMA: En la vida real, el movimiento de un objeto se realiza en el plano, y de manera más general en el espacio6. Cuando un objeto se lanza cerca a la superficie de la Tierra y éste forma un ángulo de inclinación con la horizontal, su trayectoria parabólica se puede describir como la composición de dos movimientos, uno en el eje horizontal: Movimiento Rectilíneo Uniforme (M.R.U.) y un Movimiento Uniformemente Acelerado (M.U.A.) en el eje vertical. ¿Cuáles son las características de cada uno de estos movimientos? ¿En qué se diferencian dichos movimientos? ¿Qué consecuencias tendría tener sólo uno de los movimientos?TEORÍA La figura que se muestra a continuación representa un movimiento parabólico, el cual está constituido por dos movimientos, uno horizontal en el que el proyectil recorre distancias iguales en tiempos iguales (el valor de la componente de la velocidad es igual a la inicial en cualquier instante de tiempo) y un movimiento vertical con aceleración constante (en este caso actúa la aceleración de la gravedad).

Donde Vo: Velocidad inicial del proyectil. θ: Ángulo que forma con la horizontal.

Ymax: Altura máxima alcanzada por el proyectil.MATERIALES: Pida los materiales para el experimento de Movimiento de Proyectiles. Y realice el montaje de la figura.

PROCEDIMIENTO: 1. Cubra la mesa con papel blanco y sobre éste coloque papel carbón para registrar cada impacto de la esfera sobre la mesa. 2. Determine un ángulo (sugerencia: 30°, 45° y 60°) y ajuste la unidad balística como indica la figura del montaje (registrar en la tabla) 3. Ajuste los tornillos de la base y gire hasta obtener una proyección vertical. 4. Dispare el balín (observará que se ha realizado una medición de velocidad inicial) 5. Con una regla mida el alcance horizontal del balín y luego compárelo con el valor que obtiene aplicando las ecuaciones. 6. Repita el mismo procedimiento para tres ángulos diferentes.

0V0(M/

S)V0X(M/

S)VOY(m

/s)Xmax(

m)ymax(

m)Tsub(

s)30° 2,44 2.11 1.22 0,569 1.05 0,076

45° 2,36 1,167 1,167 0,76 1.14 0,142

60° 2,33 1.16 2.02 0,507 0.96 0.21

INFORME 1. Realice el diagrama de los vectores velocidad (Vx y Vy) y aceleración y señale cómo cambian a lo largo de la trayectoria seguida por el balín. 2. Determine el valor de las componentes de la velocidad inicial (Especifique el procedimiento utilizado para realizar dichos cálculos).SOLUCIÓN: Para determinar los valores de las componentes rectangulares en X multiplicamos el valor de la velocidad inicial obtenido por el Coseno del ángulo utilizado, la componente en Y multiplica la velocidad inicial de la esfera por el seno del ángulo utilizado 3. Determine el alcance horizontal máximo alcanzado por el proyectil como función del ángulo de inclinación,

y compare el resultado obtenido con el valor medido ¿Qué puede concluir?SOLUCIÓN: Encontramos una diferencia grande entre el valor teórico del alcance horizontal máximo y el del obtenido por el del laboratorio debido probablemente a la fricción del resorte y al constante uso que va deformando el resorte4. Determine la altura máxima alcanzada por el proyectil como función del ángulo de inclinación, (Especifique el procedimiento utilizado para realizar dichos cálculos). SOLUCIÓN: Para 30° H = Vo2 x sen2 a/ 2g H = (2.44)2 x (sen 30)2 / 19.6 H = 5.25 x (0.25)/ 19.6 = 0,076 mEl mismo procedimiento se repite para el ángulo de 45° y 60° 5. Determine el tiempo de subida y de bajada del proyectil, ¿Son iguales? ¿Por qué? (Especifique el procedimiento utilizado para realizar dichos cálculos).SOLUCIÓN: Los tiempos de subida y bajada son iguales, debido a que del tiempo de vuelo la mitad corresponde o a la subida o a la bajada. Para 30°TV = 2Vo x sen a / g TV = 2 x (2.44) x sen 30°/ 9.8 TV = 4.88 x (0.5) / 9.8 = 0.25s Ts = Tv/2 Ts = 0.25/2 = 0.12sLo mismo se repite para los ángulos de 45° y 60° 6. Trace una grafica de Y vs X y realice su respectivo análisis. SOLUCIÓN:

7. Realice el análisis de la práctica y de sus resultados. SOLUCIÓN: Analizamos que el movimiento de la esfera a medida que cambia el ángulo sufre cambios en la velocidad en X y Y y cambios en la posición, mostrando una trayectoria curva que corresponde a una parábola como es confirmado después con las ecuaciones 8. Conclusiones.

Aprendí a usar las respectivas formulas para hallar el tiempo de vuelo de la esfera, para hallar la altura máxima, para encontrar el alcance horizontal máximo.

CONCLUSIONES

El periodo del péndulo no varía al aumentar su amplitud, permanece constante El periodo de un péndulo simple no depende de la amplitud del mismo, esto solo en casos en el que el ángulo del sistema es pequeño menor de 15º.

El periodo del péndulo no varía al aumentar su masa, permanece constante A m a y o r l o n g i t u d d e l a c u e r d a m a y o r e l p e r i o d o d e l p é n d u l o , s o n m a g n i t u d e s directamente proporcionales L a p e n d i e n t e d e l a g r a f i c a F u e r z a e j e r c i d a V s A l a r g a m i e n t o d e l r e s o r t e e s l a constante elástica del resorte y sus unidades son kilogramos sobre segundo al cuadrado k/s2.

Se le llama caída libre al movimiento que se debe únicamente a la influencia de la gravedad. Todos los cuerpos con este tipo de movimiento tienen una aceleración dirigida hacia abajo y este valor es de aproximadamente 9,81 m/s².

El movimiento de un proyectil es un ejemplo clásico del movimiento en dos dimensiones con aceleración constante.

Cuando un cuerpo sigue un movimiento compuesto por dos movimientos simples y simultáneos, su posición en un tiempo dado es independiente de cómo actúan los movimientos simples simultánea o sucesivamente.

La velocidad en el eje X es constante mientras está en vuelo.

BIBLIOGRAFÍA

Funciones Vectoriales. Extraído de http://web.usal.es/~jvigo/color.pdf

Diego Alejandro Torres Galindo, (Noviembre, 2012). Módulo Física General. Universidad Nacional Abierta y a Distancia.

Módulo de estudio: “laboratorio de física general” – unad.