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Laboratorio de Fsica 2015
GUIA DE LABORATORIO
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Laboratorio de Fsica 2015
INDICE
INDICE.. 2
Presentacin... 4
Objetivos.... 5
Normas Generales del laboratorio....... 6
Modelo de laboratorio .. 7
Prctica N 01:..... 10
Movimiento Armnico simple
Prctica N 02:.. 15
Pndulo Simple
Prctica N 03... 20
Pndulo compuesto.
Prctica N 04....... 25
Ondas Estacionarias en una cuerda.
Prctica N05.... 30
Hidrosttica.
Prctica N 06... 35
Densidad, Volumen Especfico y Peso Especfico De Un Lquido.
Prctica N 07....... 39
Determinacin Del Peso Especfico Y Gravedad Especfica De Un Slido
Prctica N 08........... 44
Viscosidad.
Prctica N 09....... 49
Equivalente En Agua De Un Calormetro.
Prctica N 10... 54
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Laboratorio de Fsica 2015
Calor Especfico De Un Slido
Prctica N 11....... 58
Dilatacin Lineal.
Prctica N 12....... 63
Curva de Enfriamiento de Newton.
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Laboratorio de Fsica 2015
PRESENTACION
El presente MANUAL DE PRACTICAS DE LABORATORIO DE FISICA II,
rene dentro de su contenido la variedad de prcticas de laboratorio y est dirigida a los
estudiantes de las diferentes carreras profesionales de Ingeniera de la Universidad Privada
del Norte.
El objetivo del Laboratorio de fsica II es que los estudiantes se familiaricen con
conceptos tcnicas y herramientas de laboratorio que le permitan conocer conceptos bsicos
de fsica: Este manual tiene la intencin de servir como una gua prctica para el desarrollo
de experimentos.
El manual est constituido por una serie de prcticas de laboratorio diseada en
principios como temas de acercamiento entre los temas tericos, la observacin, el anlisis
y la interpretacin de los fenmenos fsicos, pasos importantes en la formacin de los
estudiantes de Ingeniera.
Lic. Milton Osmar Ruiz Enriquez
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Laboratorio de Fsica 2015
OBJETIVOS
Estimular en el estudiante el desarrollo de su capacidad de observacin, anlisis e interpretacin de fenmenos fsicos que permita la comprensin del tema.
Valorar la informacin cualitativa y cuantitativa como parte del trabajo experimental
Lograr que el estudiante adquiera destreza, en el manejo de equipos, tcnicas y procedimientos fundamentales en el laboratorio como parte de su formacin en el
campo experimental.
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Laboratorio de Fsica 2015
NORMAS GENERALES DEL LABORATORIO
ANTES DE INICIAR SU PRCTICA:
La asistencia a la prctica de laboratorio es obligatoria.
La tolerancia para entrar al laboratorio ser la que rige el Reglamento Interno de Laboratorio.
Acatar las instrucciones indicadas en el Reglamento Interno de Laboratorio.
No dejar abrigos, tiles u otros objetos sobre las mesas de trabajo.
Es obligatorio llevar la bata en todo momento.
Se deben seguir a todo momento las indicaciones del Docente.
Es imprescindible leer la gua de prcticas antes de comenzar.
Verificar que se encuentre todo el material necesario en las condiciones adecuadas. Comunicar cualquier anomala al Docente
Cada grupo de trabajo ser responsables del material asignado.
Queda prohibido, fumar, comer o beber dentro del laboratorio.
DURANTE EL TRABAJO:
No debe JUGAR en las mesas de trabajo.
En el rea de trabajo el estudiante solo mantendr su cuaderno o laptop.
Las prcticas son realizadas por los estudiantes en grupos conformados en la primera sesin, los cuales no deben cambiarse sin la autorizacin del profesor.
Cada estudiante tiene la obligacin de leer cuidadosamente la gua de la correspondiente prctica en forma individual antes del inicio de la sesin de
laboratorio, y debe saber que va a hacer.
Todos los miembros del grupo deben participar en el desarrollo de cada uno de las prcticas.
AL TERMINAR:
El lugar y el material de trabajo debe quedar limpio y ordenado, tambin se deben apagar y desenchufar los aparatos.
Entregar para su revisin el reporte de la prctica elaborada.
Hasta que el profesor no de su autorizacin no se considerara finalizada la prctica y por lo tanto, no podrs salir de laboratorio.
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Laboratorio de Fsica 2015
MODELO DE INFORME DE LABORATORIO
A continuacin se presentan las pautas para la presentacin de informes que deben ser
elaborados en el desarrollo de los laboratorios.
1. Portada: en esta parte se presentaran los siguientes datos
Nombre de la Universidad
Nombre de la Facultad
Nombre de la Carrera
Curso
Ttulo de la prctica de Laboratorio
Autores; se debe seguir el siguiente orden Apellidos, Nombres y cdigo
Lugar y Fecha
2. Resumen: Se presentara un breve texto que debe contener lo siguiente:
Tema
Objetivos: se presentan los objetivos especficos del experimento alineados con los objetivos generales de aprendizaje.
Como se hizo el experimento: breve resea del experimento, es necesario una descripcin de forma general sin ser especficos y sin presentar resultados.
3. Introduccin: En esta parte se presenta el tema tratado en el experimento. Es necesario adems contextualizar el tema de investigacin en una ubicacin espacio temporal y enmarcando una realidad.
Dentro de la introduccin se mencionara de forma general la teora o teoras cientficas que
fundamentan el experimento. Se establece la forma en que se va a abordar el tema y se
define brevemente las variables a medir.
4. Montaje experimental: En esta parte se presenta lo siguiente.
1. Una imagen fotogrfica del experimento 2. Los materiales, equipos e instrumentos detallados por marca, modelo, precisin. 3. Diagrama de Flujo con los pasos realizados en el experimento, indicando las
observaciones correspondientes.
5. Anlisis y Discusin de Resultados: En esta parte se presentaran los resultados organizados en tablas, figuras, diagramas (con sus respectivos nombres, unidades y
variables), etc. as como sus interpretaciones y comentarios. En caso de tratarse de ms de
una variable es necesario considerar leyenda.
En la discusin se hace la comparacin de los resultados medidos versus los resultados
estimados y se responde a las siguientes interrogantes:
- Qu indican los resultados?
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Laboratorio de Fsica 2015
- Qu se ha encontrado? De tal forma que finalmente se expresa que es lo que se conoce con certeza y en base a esto se va bosquejando las
conclusiones.
En la parte de interpretacin es necesario responder a las siguientes preguntas:
- Qu es importante de los resultados obtenidos?
- Qu ambigedades existen? Esto nos lleva a formular una explicacin lgica para posibles problemas con los datos. Es importante sealar que en este caso no se
puede manifestar que el problema con los datos experimentales proviene de errores
humanos, pues esto significa que el experimentador no es capaz de llevar a cabo el
experimento.
Es necesario tambin hacer un anlisis del error experimental. Para esto se responde a las
siguientes interrogantes:
- Se puede evitar el error experimental?
- De qu fue resultado el error experimental? - Si no se puede evitar, Est dentro de la tolerancia del experimento?
- En caso de ser resultado del diseo del experimento cmo es posible mejorar el experimento?
Al final, en el anlisis y discusin de los resultados es necesaria la explicacin de los
mismos en funcin de los planteamientos tericos y los objetivos de aprendizaje. Adems
de relacionar los resultados con los objetivos del experimento.
6. Conclusiones y Recomendaciones: En esta parte se manifiestan las conclusiones en lenguaje sencillo y en forma de afirmacin
Conclusiones: estarn alineadas a los objetivos generales y los objetivos especficos del
experimento
Recomendaciones: proponen modificaciones al procedimiento experimental usando como
base la discusin y los hechos relevantes sealando errores observados en la metodologa
7. Referencias Bibliogrficas: se debe dar la referencia completa segn el modelo APA: lo cual es lo siguiente para estos casos.
A) LIBROS.- Autor/a (apellido -slo la primera letra en mayscula-, coma, inicial de
nombre y punto; en caso de varios autores/as, se separan con coma y antes del ltimo con
una "y"), ao (entre parntesis) y punto, ttulo completo (en letra cursiva) y punto; ciudad y
dos puntos, editorial.
Ejemplos: Apellido, I., Apellido, I. y Apellido, I. (1995). Ttulo del Libro. Ciudad:
Editorial.
Tyrer, P. (1989). Classification of Neurosis. London: Wiley.
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Laboratorio de Fsica 2015
B) CAPTULOS DE LIBROS COLECTIVOS O ACTAS.- Autores/as y ao (en la forma indicada anteriormente); ttulo del captulo, punto; "En";
nombre de los autores/as del libro (inicial, punto, apellido); "(Eds.),", o "(Dirs.),", o
"(Comps.),"; ttulo del libro en cursiva; pginas que ocupa el captulo, entre parntesis,
punto; ciudad, dos puntos, editorial.
Ejemplos: Autores/as (ao). Ttulo del Captulo. En I. Apellido, I. Apellido y I. Apellido
(Eds.), Ttulo del Libro (pgs. 125-157). Ciudad: Editorial.
Singer, M. (1994). Discourse inference processes. En M. Gernsbacher (Ed.), Handbook of
Psycholinguistics (pp. 459-516). New York: Academic Press.
C) ARTCULOS DE REVISTA.- Autores/as y ao (como en todos los casos); ttulo del
artculo, punto; nombre de la revista completo y en cursiva, coma; volumen en cursiva;
nmero entre parntesis y pegado al volumen (no hay espacio entre volumen y nmero);
coma, pgina inicial, guion, pgina final, punto.
Ejemplos: Autores/as (ao). Ttulo del Artculo. Nombre de la Revista, 8(3), 215-232.
Gutirrez Calvo, M. y Eysenck, M.W. (1995). Sesgo interpretativo en la ansiedad de
evaluacin. Ansiedad y Estrs, 1(1), 5-20.
D) MATERIAL CONSULTADO EN INTERNET.- Vase el apndice al final de esta
nota.
El World Wide Web nos provee una variedad de recursos que incluyen artculos de libros,
revistas, peridicos, documentos de agencias privadas y gubernamentales, etc. Estas
referencias deben proveer al menos, el ttulo del recurso, fecha de publicacin o fecha de
acceso, y la direccin (URL) del recurso en el Web.
Formato bsico Autor/a de la pgina. (Fecha de publicacin o revisin de la pgina, si est
disponible). Ttulo de la pgina o lugar. Recuperado (Fecha de acceso), de (URL-direccin)
Ejemplo: Suol. J. (2001). Rejuvenecimiento facial. Recuperado el 12 de junio de 2001, de
http://drsunol.com
8. Anexos. Existen dos anexos obligatorios.
Anexo 1 Tabla de datos experimentales
Anexo 2 Clculo de resultados detallando cada uno de los clculos realizados a fin de
obtener los resultados. Es necesario referenciar las formulas utilizados
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Laboratorio de Fsica 2015
PRACTICA N 01
MOVIMIENTO ARMONICO SIMPLE (MAS)
I. MARCO TEORICO :
Un movimiento cualquiera que se repite a intervalos iguales de tiempo se llama
movimiento peridico. El desplazamiento de una partcula en movimiento
peridico se puede expresar siempre mediante senos y cosenos. Y el trmino
armnico se aplica a expresiones que contienen estas funciones, el movimiento
peridico a menudo se llama armnico.
Si una partcula que tiene movimiento
peridico se mueve alternativamente en
un sentido y en otro siguiendo la
misma trayectoria, a su movimiento lo
denominamos oscilatorio o vibratorio.
El mundo est llenos de movimientos
oscilatorios. Algunos ejemplos son las
oscilaciones del balancn de un reloj,
una cuerda de violn, una masa fija a
un resorte, los tomos en las molculas
y las molculas del aire al pasar un
sonido por l. Un resorte cuando lo separamos de su posicin de equilibrio,
estirndolo o comprimindolo, adquiere un movimiento vibratorio armnico
simple, pues la fuerza recuperadora de ese resorte es la que genera una
aceleracin, la cual le confiere ese movimiento de vaivn.
El movimiento armnico simple de una masa es establecido cuando sobre
dicha masa acta una fuerza.
)
En nuestro caso F es la fuerza recuperadora del resorte, x es la deformacin
del resorte a partir de la posicin de equilibrio y k es la constante de fuerza
del resorte. El signo menos indica que F acta en sentido contrario a la
deformacin.
Tambin podemos describir el sistema desde un punto de vista energtico. En
este experimento, usted medir la posicin y la velocidad como una funcin de
tiempo para un sistema oscilante masas-resorte, y de los datos obtenidos,
obtendr la energa cintica y potencial del sistema.
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Laboratorio de Fsica 2015
La energa est presente en tres formas para el sistema
de masas-resorte energa cintica , energa potencial elstica , energa potencial gravitacional .
Dnde: m masa, v velocidad, k constante del resorte, x extensin o compresin tomada desde el equilibrio y g gravedad. La energa potencial gravitacional en este sistema, no la vamos a incluir si
medimos la longitud del resorte desde la posicin de equilibrio colgante.
Entonces podemos concentrarnos en el cambio de energa entre la energa
cintica y la energa elstica potencial. Si no hay ningunas otras fuerzas
experimentadas por el sistema, entonces el principio de conservacin de energa
nos dice que la suma de energa cintica ms energa potencial elstica, que
podemos probar experimentalmente.
De la conservacin de la energa mecnica tenemos:
II. OBJETIVOS :
Objetivos generales:
Estudiar los tipos de energa involucrados en el movimiento armnico simple.
Verificar el teorema de conservacin de la energa mecnica.
Objetivos especficos:
Determinar la constante de elasticidad de un resorte.
Utilizar la constante del resorte para analizar y verificar el principio de conservacin de la energa mecnica del sistema masa-resorte.
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Laboratorio de Fsica 2015
III. MATERIALES Y EQUIPOS:
Sensor de Fuerza
Sensor de Movimiento
01 LabQuest2
1 Resorte (aprox. 20 cm)
Soporte universal (1 varilla ms 1 nuez)
Masas de: 100, 200, 300, 400, 500 y 1000 g
rejilla
Regla metlica.
IV. PROCEDIMIENTO:
1. Coloque el sensor de fuerza en el soporte universal y del extremo inferior colgar el resorte. Colocar el sensor de movimiento por debajo de ste. Por
ltimo, suspenda una masa de 100g en el resorte haga que el sistema este
inmvil. Registre los datos de fuerza y posicin a travs del LabQuest2.
2. Repita el procedimiento para cada una de las siguientes masas: 200, 300, 400, 500 y 1000 g. Registrar los datos en la tabla 1
3. Graficar los datos de la tabla N1 en Excel o LabQuest2 y determinar la pendiente (constante del resorte k en N/m). Registre valor de k.
4. Para la masa de 1 kg en este mismo sistema, hacer que la masa oscile en una direccin slo vertical, con una amplitud pequea. Pulse play en el lab
quest2 para registrar los datos de posicin y velocidad, previamente
calibrando el labquest2 (todo a cero desde la posicin de equilibrio).
5. Recolectar los datos a travs del LabQuest2 de posicin, velocidad, y realizar los clculos para la energa cintica, elstica y la suma de estas
energas registrar en tabla 2
V. TABLA DE DATOS:
Tabla 1: Fuerza(N) y posicin para cada masa
Masa Fuerza (N) Posicin (m)
200
300
400
500
1000
Constante de elasticidad del resorte =.. N/m
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Tabla 2: Posicin, velocidad
VI. PROCESAMIENTO DE DATOS
Desarrolle las siguientes grfica en Excel o en el dispositivo LabQuest2:
grafique los datos de la tabla 1 y obtenga la pendiente de dicha grfica.
Constante de elasticidad del resorte K =.. N/m
Usando las ecuaciones (2), (3), (5) y los datos de la tabla 2
calcular: (J), (J) y (J) y anotar en la tabla 3.
Tabla 3: Energas
N X (m) V (m/s)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
N (J) (J) (J)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
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Laboratorio de Fsica 2015
VII. ANLISIS Y DISCUSIN DE RESULTADOS
1. Qu es lo que se ha determinado segn los datos de la tabla 1? Qu ley
fsica rige este fenmeno?
2. Qu informacin nos proporciona el resultado obtenido?
3. Determine el coeficiente de correlacin R2 para verificar el modelo
estadstico, este debe ser mayor al 65% para validar la curva.
4. Si la energa mecnica se conservada en este sistema, cmo debera la suma
de la energa cintica y potencial variar con el tiempo?
5. En este sistema Cundo la energa cintica es mxima? La energa cintica
siempre es positiva?
6. Qu puede usted concluir sobre la conservacin de energa mecnica en su
sistema de masas resorte?
7. Es posible mejorar la toma datos y el experimento?
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PRACTICA N 02
PNDULO SIMPLE
I. MARCO TERICO:
El pndulo simple es un sistema mecnico
que muestra movimiento peridico.
Consiste en una partcula de masa m
suspendida de una cuerda ligera de longitud
L que esta fija en el extremo superior, como
se muestra en la figura 1. El movimiento se
presenta en el plano vertical y es impulsado
por la fuerza gravitacional. Se demostrara
que, siempre que el ngulo sea pequeo (menor que aproximadamente 10), el
movimiento es muy cercano al de un
oscilador armnico simple. Las fuerzas que
actan en la masa son la fuerza T que ejerce
la cuerda y la fuerza gravitacional mg La
componente tangencial de la fuerza gravitacional siempre acta hacia
, opuesta al desplazamiento de la masa desde la posicin ms baja. Por lo
tanto, la componente tangencial es una fuerza restauradora y se puede aplicar la
segunda ley de Newton del movimiento en la direccin tangencial:
Donde s es la posicin de la masa medida a lo largo del arco y el signo negativo
indica que la fuerza tangencial acta hacia la posicin de equilibrio (vertical). Ya que
y L es constante, la ecuacin (1) se reduce a:
Al considerar como la posicin, si se supone que es pequeo (menor que aproximadamente 10 o 0.2 rad), se puede usar la aproximacin de ngulo pequeo,
en la que , donde se mide en radianes. En tanto sea menor que aproximadamente 10, el ngulo en radianes y su son los mismos hasta dentro de una precisin menor de 1%. Por lo tanto, para ngulos pequeos, la ecuacin del
movimiento se convierte en:
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Laboratorio de Fsica 2015
De ecuacin (3) se concluye que el movimiento para amplitudes de oscilaciones
pequeas se puede modelar como movimiento como armnico simple. En
consecuencia la solucin de la (3) es ; donde es la posicin angular mxima y la frecuencia angular es:
La velocidad angular () en funcin del periodo (T) es igual a:
Remplazando (5) en (4):
Donde l representa la longitud medida desde el punto superior hasta la masa
(gramos) y g es la aceleracin de la gravedad en el lugar donde se ha instalado el
pndulo
II. OBJETIVOS:
Objetivos Generales:
Comprender y analizar el Movimientos armnico simple a travs del pndulo simple.
Objetivos Especficos:
Encontrar experimentalmente la relacin entre el periodo de un pndulo simple y su longitud.
Encontrar experimentalmente la relacin entre el periodo de un pndulo simple y su masa.
Obtener experimentalmente el valor de la gravedad a partir de un pndulo simple.
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III. MATERIALES Y EQUIPOS:
01 LabQuest2
01 Fotopuerta
01 cuerda
03 masas de 50, 100 y 200 g.
01 Regla milimtrica (0.1 cm)
02 soportes universales
01 nueces.
IV. PROCEDIMIENTO:
En el laboratorio se dispone de varios pndulos de longitudes diversas. Seleccionar
un pndulo y medir el periodo de oscilacin siguiendo las siguientes pautas:
1. Ajustar la cuerda al soporte universal, y en el otro extremo colocar la masa de 50 gramos.
2. Ajustar la fotopuerta a una posicin tal que pueda detectar las oscilaciones de la masa sin ser golpeado (cuidado).
3. Medir la longitud de la cuerda (L L) que va desde la masa hasta la barra del soporte universal.
4. Separar, empujar o desplazar suavemente la masa de 50 g respecto de su posicin de equilibrio y dejarlo oscilar libremente. Este desplazamiento angular,
es decir su amplitud, no debe ser mayor que de hecho, cuanto menor sea esta amplitud, tanto mejor. Sin embargo, esta amplitud no debe ser tan pequea
que impida el paso de la luz de la fotopuerta durante toda la oscilacin.
5. Para determinar cmo el periodo depende de la longitud del pndulo, se mide el periodo (T T) para seis diferentes longitudes del pndulo. Para cada longitud se realizan tres mediciones diferentes del periodo y se toma el promedio de
dicho periodo. Estos datos se apuntan en la tabla 1.
6. Ahora se mantiene fija la longitud del pndulo, y se empieza a variar las masas. Se toman los periodos para tres masas diferentes de 50g, 100g y 200g.
Nuevamente se hacen tres mediciones para cada masa, y se toma el valor
promedio, estos se anotan en la tabla 2.
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Laboratorio de Fsica 2015
V. TABLA DE DATOS:
Tabla 1: Para una masa de 50 g.
Longitud
L L periodo 1
T T
Periodo 2
T T
Periodo 2
(T T)
Periodo Promedio
T T
Periodo
promedio
cuadrado
Tabla 2: Periodo
Masa (g) Periodo 1
(s) Periodo 2
(s) Periodo 3
(s) Periodo Promedio
T (s)
VI. PROCESAMIENTO DE DATOS:
1. Desarrolle las siguientes graficas en Excel o el dispositivo lab quest2 :
Grafique la dependencia del periodo del pndulo con su longitud.
Grafique la dependencia de T2 con l, donde: T (periodo) y l (longitud).
Grafique la dependencia del periodo del pndulo con su masa.
2. De la grfica de T2 vs l, determine el valor de la gravedad, obteniendo la pendiente de dicha grfica.
3. Con el valor de la pendiente determinamos el valor de la gravedad :
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Laboratorio de Fsica 2015
VII. ANLISIS Y DISCUSIN DE RESULTADOS
1. Qu informacin nos proporciona los resultados obtenidos en la prctica?
2. Hacer una comparacin entre el resultado obtenido para la gravedad en la
prctica y el resultado terico.
3. Determinar el error relativo porcentual
4. Discuta si es que estos resultados experimentales son los esperados tericamente.
5. Determine el coeficiente de correlacin R2 para verificar el modelo estadstico,
este debe ser mayor al 65% para validar la curva.
6. El resultado obtenido Est dentro de la tolerancia del experimento?
7. se puede disminuir el error experimental? Explique.
8. Es posible mejorar el experimento
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PRACTICA N 03
PNDULO COMPUESTO
I. MARCO TEORICO:
Un cuerpo rgido de masa m cualquiera instalado de manera que pueda oscilar
en un plano vertical en torno de
algn eje O que pase por el
cuerpo se llama pndulo fsico, esta
es una generalizacin del pndulo
simple. En realidad, todos los
pndulos reales son pndulos
fsicos.
Las cantidades fsicas significativas
de un pndulo compuesto son la
masa m del pndulo, la distancia
d entre el centro de masas del
pndulo y el punto de suspensin, el
desplazamiento angular
respecto a la vertical, y el perodo T del pndulo, que es el tiempo que toma
ste en realizar una oscilacin completa.
A partir de principios fsicos sencillos ( ), y al igual que para el caso del
pndulo simple, se puede deducir la expresin terica para el perodo de un
pndulo fsico que oscila en un plano, que resulta ser:
(
)
Donde g es la aceleracin debida a la gravedad, IO es el momento de inercia
respecto a un eje perpendicular al plano de oscilacin y que pasa por el punto
fijo O y los trminos entre parntesis son los primeros trminos de una serie
infinita. Cuando se calcula el perodo T con esta expresin, cuantos ms
trminos se evalen, mayor exactitud se obtendr en el clculo.
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Laboratorio de Fsica 2015
Para ngulos pequeos a partir del segundo
trmino en la expresin (1) son cada vez ms pequeos, y por lo tanto pueden
despreciase. Donde se obtiene una buena aproximacin de primer orden para el
perodo:
Con ayuda de esta expresin, y midiendo la distancia entre el punto de
suspensin y el centro de masas por un lado, y el perodo del pndulo por otro,
se puede determinar experimentalmente el valor de la aceleracin de la
gravedad, siempre que conozcamos la masa del pndulo fsico y el momento de
inercia respecto al punto de suspensin.
Pero utilizando el teorema de Steiner, el momento de inercia respecto a un eje
que pasa por O se puede escribir, en funcin del momento de inercia respecto
a un eje paralelo al anterior que pasa por el centro de masas, de forma:
Por lo que el periodo seria:
Elevando al cuadrado la expresin (4)
Hacemos y ; entonces la ecuacin (5) es:
Representando grficamente vs . Determinamos a y b por
medio de la recta de regresin lineal, entonces podemos obtener g y .
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Laboratorio de Fsica 2015
II. OBJETIVOS:
Objetivos generales:
Estudiar y analizar el Movimiento de un pndulo real (pndulo fsico).
Objetivos especficos:
Calcular el perodo de oscilacin de un pndulo fsico.
Determinar la aceleracin de la gravedad terrestre.
Determinar el momento de inercia del centro de masa de una barra homognea.
III. MATERIALES Y EQUIPOS:
01 LabQuest2
01 soporte universal
01 varilla
01 nueces
01 barra de aluminio con agujero
01 sensor foto-puerta
01 Regla milimtrica (100 cm)
02 soportes universales.
Prensa
IV. PROCEDIMIENTO
1. Realizamos el montaje de nuestro pndulo fsico, usando una prensa, un soporte universal, una varilla pequea y una nuez.
2. Fijamos el soporte universal con la prensa, luego fijamos la varilla pequea con la nuez.
3. Suspendemos la barra de aluminio con agujero en la varilla y medimos la distancia d entre el punto de suspensin y el centro de masas (el centro geomtrico, en este caso) de la barra homognea. Para pequeas oscilaciones
se mide el perodo (midiendo el tiempo que tarda en efectuar un nmero N determinado de oscilaciones) y anotamos en la tabla 1.
4. Para cada distancia d medimos 3 tiempos (periodos) de los cuales tomamos el promedio aritmtico, y anotamos en la tabla 1
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Laboratorio de Fsica 2015
5. Repetimos la experiencia variando la distancia d. Repetimos el paso 3, 4 y anotamos los datos en la tabla 1.
V. TABLA DE DATOS
Tabla 1
d(m)
(distancia ente el
punto de suspensin
y el centro de masa)
T(s)
(Tiempo de duracin de 1 ciclo)
Lecturas Tprom
T1 T2 T3
d1=
d2=
d3=
d4=
d5=
d6=
d7=
d8=
Masa de la barra homognea
VI. PROCESAMIENTO DE DATOS
1. Usando los datos de la tabla 01 calculamos d2 y dT2 y los valores anotamos en la tabla 2.
Tabla 2
N d d2 dT
2
1
2
3
4
5
6
7
8
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Laboratorio de Fsica 2015
2. Graficamos en Excel o en el dispositivo LabQuest2 dT2 vs d2, haciendo una ajuste de curva encontramos los valores de (6) y (7).
3. Calculamos el valor de g usando la ecuaciones de (6).
4. Final mente usando la ecuacin (7) y el valor de g, calculamos el valor del momento de inercia del centro de masa de la barrada homognea (ICM).
VII. ANALISIS Y DISCUSION DE RESULTADOS
1. De lo medido y calculado en la prctica: Qu informacin nos proporciona
los resultados tanto el valor de g y el de ICM?
2. Hacer una comparacin entre los resultados obtenidos con los datos tericos
tanto para el valor de la gravedad g y del momento de inercia del centro de
masa Son estos valores tanto de g y aceptables? Determinar el
error relativo porcentual de cada uno.
3. Podemos optimizar la toma de datos? Es posible mejorar el experimento?
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PRACTICA N 04
ONDAS ESTACIONARIAS EN UNA CUERDA
I. MARCO TEORICO:
Las ondas estacionarias no son ondas de propagacin sino los distintos modos
de vibracin de una cuerda, una membrana, etc.
Cuando dos trenes de onda de la misma frecuencia, velocidad y amplitud, viajan
en sentidos opuestos, la
superposicin de ellos da lugar a
ondas estacionarias. Una de las
caractersticas ms importantes de
estas ondas es el hecho de que la
amplitud de la oscilacin no es la
misma para diferentes puntos,
sino que vara con la posicin de
ellos. Hay puntos que no oscilan,
es decir, tienen amplitud cero;
dichas posiciones se llaman
nodos. Tambin hay puntos que
oscilan con amplitud mxima;
esas posiciones se llaman
Antinodos. En una cuerda fija en
ambos extremos, se pueden formar ondas estacionarias de modo que siempre los
puntos extremos son nodos. La cuerda puede oscilar con distintas formas
denominadas modos de vibracin, con nodos entre sus extremos, de tal manera
que las longitudes de onda correspondientes a las ondas estacionarias
cumplen con la relacin:
Donde L es el largo de la cuerda y n = 1, 2, 3, son los armnicos.
Sabemos que la velocidad de propagacin de una onda en un medio homogneo,
est dado por:
-
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Siendo f la frecuencia de la vibracin. Por otra parte, la
velocidad de propagacin de una onda transversal en una cuerda, est dada por:
Donde F es la tensin de la cuerda y su densidad lineal. De (1), (2) y (3)
deducimos que:
Esta expresin da todas las frecuencias naturales de oscilacin de la cuerda, o
dicho de otra forma, las frecuencias correspondientes a los distintos modos de
vibracin. Para , se obtiene
, siendo este el primero armnico o
frecuencia fundamental de la cuerda. Y para se obtiene ,
llamados armnicos.
II. OBJETIVOS:
Objetivos Generales:
Analizar el comportamiento de las Ondas estacionarias.
Objetivos Especficos:
Observar y analizar las ondas estacionarias en una cuerda tensa.
Medir el nmero de nodos y antinodos generados en una cuerda,
variando la tensin y la frecuencia.
Determinar la densidad lineal de masa de una cuerda.
III. MATERIALES Y EQUIPOS
LabQuest2
Soporte universal
Regla metlica de 100 cm
Pesas de 10, 20, 50, 100 gramos
-
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Amplificador de potencia con accesorios.
Balanza electrnica digital.
IV. PROCEDIMIENTO:
1. Arme el esquema que se muestra en la figura 1, Conecte el parlante al
amplificador de poder y este a su vez conctelo al LabQuest2.
2. Encienda el LabQuest2. Seleccionar en forma de onda la sinusoidal, vari
la frecuencia y el voltaje (0-4V) como se requiera de tal manera que genere
un tren de ondas sinusoidales a una cuerda de longitud L; en donde estas se
reflejaban en el extremo opuesto produciendo ondas estacionarias siempre y
cuando la tensin, la frecuencia y la longitud de la cuerda tuvieran valores
apropiados. coloque una masa de 10g en el otro extremo de la cuerda,
hacindola pasar por la polea.
3. Haga funcionar el vibrador, vari lentamente la distancia del vibrador hasta
la polea de tal forma que se forme un nodo muy cerca al vibrador (o hasta
que resulte una onda estacionaria estable). Mida la distancia L desde la polea
hasta el nodo inmediato al vibrador. Anote el nmero de nodos n de semi-
longitudes de onda contenidos.
4. Repita el paso anterior para diferentes masas como: 20, 30, 40, 50, 60, 80 y
100 gramos. Cada masa generar las diferentes fuerzas o tensiones que se
aplicarn a la cuerda. Registrar los resultados en la tabla 1.
Recomendaciones: Inicialmente elija una frecuencia en un rango entre los
25-100 Hz y mantnganla constante. Determine la masa de la cuerda y mida
su longitud de tal manera que pueda calcular su densidad.
5. Repita el mismo procedimiento pero esta vez mantenga constante el nmero
de nodos y vare la frecuencia. Registrar en tabla 2.
-
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V. TABLA DE DATOS:
Tabla 1: frecuencia constante =
N M(kg) F(N) n L(m) (m)
1 0.01
2 0.02
3 0.03
4 0.04
5 0.05
6 0.06
7 0.08
8 0.10
Tabla 2: Registro de datos para n = constante
N M(kg) F(N) L(m) (m) ( ) f(Hz)
1 0.01
2 0.02
3 0.03
4 0.04
5 0.05
6 0.06
7 0.08
8 0.10
VI. PROCESAMIENTO DE DATOS:
1. Usando los datos de la tabla 1, los de la columna de F, calculamos para cada fuerza la raz cuadrada de esta y anotamos en la tabla 4
Tabla 4: raz cuadrada de la fuerza
N ( ) 1
2
3
4
5
6
7
8
-
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2. Con los datos de la tabla 1 y los de la tabla 4,
grafique en Excel la relacin: Qu tipo de relacin matemtica o funcin matemtica describe el comportamiento de la grfica?
3. Si la tendencia de los puntos de la grfica vs es lineal, obtenga la pendiente y el intercepto y escriba su ecuacin.
Ecuacin emprica: _______________________________
4. Compare la ecuacin obtenida con la siguiente ecuacin:
e
igualando los coeficientes de , halle el valor la densidad de masa lineal .
5. Con los datos de la tabla 2 grafique la relacin Qu tipo o funcin matemtica describe el comportamiento de la grfica?
6. Si la tendencia de los puntos de la grfica L vs es lineal, obtenga la pendiente y el intercepto, escriba su ecuacin.
m =_________________ b = __________________
Ecuacin emprica: ______________________
7. Qu informacin nos proporciona la pendiente? Compare con la ecuacin (2).
VII. ANALISIS Y RESULTADOS:
1. Para una longitud L dada, al incrementar la tensin, Aumenta o
disminuye el nmero de nodos?
2. Para una longitud L dada, al incrementar la frecuencia, Aumenta o
disminuye el nmero de nodos?
3. Al incrementar la tensin, la velocidad de la onda aumenta, disminuye
o se mantiene constante?
4. Cmo se relaciona el medido experimentalmente con el nmero n?
5. De qu otra forma se podr calcular la densidad de la cuerda?
-
30
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PRACTICA N 05
MECNICA DE FLUIDOS HIDROSTTICA
I. MARCO TEORICO:
Se acostumbra a clasificar a la materia, considerada macroscpicamente, en
solidos y fluidos. Un fluido es una sustancia que puede fluir. Por consiguiente el
trmino fluido incluye a lquidos y a gases. Tales clasificaciones no estn bien
definidas. Algunos fluidos tales como el vidrio o la brea, fluyen tan lentamente
que se comportan como solidos durante los intervalos de tiempo que
ordinariamente trabajamos con ellos.
HIDROSTTICA: Es la rama de la fsica que estudia los fluidos en estado de
equilibrio. Los principales teoremas que respaldan el estudio de la hidrosttica
son el principio de Pascal y el principio de Arqumedes.
El principio de Pascal
La presin ejercida en cualquier punto de un fluido contenido es la misma en
cualquier otro punto del mismo fluido situado a la misma altura Por
consiguiente, si la presin en un punto del fluido cambia, en cualquier otro
punto la presin cambiar en la misma proporcin. La presin de un fluido, esta
se calcula dividiendo la fuerza ejercida en un punto del fluido entre el rea
transversal sobre la que la fuerza se distribuye.
La unidad de medida de Presin en el SI es el pascal (Pa), que es igual a un
Newton por cada metro cuadrado.
El principio de Arqumedes
Ser empujado con una fuerza igual al
volumen de lquido desplazado por
dicho objeto. De este modo se genera
un empuje hidrosttico sobre el cuerpo
que acta siempre hacia arriba a travs
del centro de gravedad del fluido
desplazado. Esta fuerza se mide en
Newton (en el SI) y su ecuacin se
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Laboratorio de Fsica 2015
describe como
Donde es la masa desplazada del fluido, es la densidades del fluido; V
el volumen del objeto; y g la aceleracin de la gravedad.
El empuje ( , es la fuerza que ejerce vertical y ascendentemente el
lquido sobre un cuerpo cuando este se halla sumergido, resulta ser tambin la
diferencia entre el peso que tiene el cuerpo suspendido en el aire ( y el peso
que tiene el mismo cuando se lo introduce en un lquido ( (a ste ltimo se
lo conoce como peso "aparente" del cuerpo pues su peso en el lquido
disminuye "aparentemente" pero en realidad no es as porque la fuerza que
ejerce la Tierra sobre el cuerpo y el instrumento de medicin (dinammetro),
son los mismos).
Cuando un cuerpo est en equilibrio dentro de un fluido, esto es, que la
sumatoria de las fuerzas que actan sobre el cuerpo es cero:
II. OBJETIVOS:
Objetivos generales:
Estudiar y entender experimentalmente los principios de Pascal y
Arqumedes.
Objetivos especficos:
Medir la fuerza que ejerce un fluido sobre un objeto sumergido
en l.
Calcular la densidad de un cuerpo de madera, utilizando el
equilibrio de fuerzas.
-
32
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III. MATERIALES Y EQUIPOS:
01 LabQuest2
01 Sensor de Fuerza
01 Vaso de vidrio de precipitacin 1 litro
01 cuerda
01 cuerpo de madera
01 aguja
04 masas: 10g, 50g, 100g y 1000g.
IV. PROCEDIMIENTO:
Obtencin de la densidad de un cuerpo de madera:
1. Llenar el vaso de precipitacin con agua y tomar nota del volumen
inicial del agua.
2. Colocar el cuerpo de madera dentro del vaso con agua. Espere a que
cuerpo de madera entre en equilibrio esttico con el agua y tome nota del
volumen final de agua. Anote este dato en la tabla 1.
3. Con ayuda de una aguja sumerja completamente al cuerpo de madera
dentro del vaso de precipitacin y observe el volumen total. Anote este
dato en la tabla 1.
4. Usando la relacin equilibrio de fuerzas dentro de un fluido calcule la
densidad cuerpo de madera.
ESTABILIDAD
1. Con la ayuda de un alfiler, un vaso de plstica, un hilo y agua, armar el esquema de la figura adjunta.
2. Aplicar un empujn al vaso en ambos casos y observar el comportamiento.
EMPUJE:
1. Con la ayuda de un sensor de fuerza y una
cuerda mida la fuerza que se requiere para
mantener suspendido el cuerpo en estudio
y antelos en la tabla 2.
-
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Laboratorio de Fsica 2015
2. Ahora sumerja el objeto dentro de agua y realice
el procedimiento anterior y antelos en la tabla 2.
3. Para la obtencin del volumen del cuerpo use el mtodo del volumen de
lquido desplazado por dicho objeto y antelos en la tabla 2.
4. Vuelva a realizar los pasos anteriores con dos objetos ms y antelos en
la tabla 2.
5. Empleando los datos anteriores, encuentre el peso de los volmenes del
lquido desalojado al sumergir el cuerpo para luego compare este
resultado con la fuerza de empuje.
V. TABLA DE DATOS:
Tabla 1
Volumen inicial del agua (mL):
Volumen final del agua con el cuerpo de madera sumergido en
equilibrio (mL):
Volumen final del agua con el cuerpo de madera sumergido
completamente (mL):
EMPUJE
Tabla 2
Objeto
Fuerza (Newton)
(peso) Volumen del agua
sin el
cuerpo
Volumen
del agua
mas el
cuerpo
Volumen
desplazado
Aire
Sumergido
en Agua
Potable
Bloque de
madera
A
B
C
D
-
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VI. PROCESAMIENTO DE DATOS:
Las los valores de la tabla 1, los determinamos en forma directa al tomar
las medidas respectivas.
Con los datos obtenidos en la tabla 1 para el cuerpo de madera,
determinamos la fuerza de empuje, usando la ecuacin (2) y
Para calcular el volumen desplazado en la tabla 2 usamos los mismos
datos de esta tabla.
Con los datos de la tabla 2 para el cuerpo de madera y la ecuacin (3),
determinamos la fuerza de empuje
VII. ANALISIS Y RESULTADOS:
1. Hacer una comparacin entre los dos resultados obtenidos anterior mente.
2. Con los datos de la tabla 1 determinamos la densidad del cuerpo de madera.
Considerando:
, y la definicin de densidad
3. Es posible mejorar el experimento?
-
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PRACTICA N06
DENSIDAD, VOLUMEN ESPECFICO Y PESO ESPECFICO DE UN LQUIDO
I. MARCO TEORICO:
La materia, en general, difiere de su masa y volumen. Estas dos cantidades
varan de un cuerpo a otro, de modo que si consideramos cuerpos de la misma
naturaleza, cuando mayor es el volumen, mayor es la masa del cuerpo
considerado. Existe algo caracterstico del tipo de materia que compone al
cuerpo en cuestin y que explica el porque dos cuerpos de sustancias diferentes
que ocupan el mismo volumen no tiene la misma masa y viceversa. Para
cualquier sustancia la masa y el volumen son diferentes, la relacin de
proporcionalidad es diferente para cada sustancia.
Esta constante de proporcionalidad se denomina densidad (relacin entre la
masa y el volumen); que nos da la idea del grado de separacin o que tan juntas
se encuentran los cuerpos (partculas o tomos).
La Densidad Absoluta ()
La densidad de un fluido se define como la relacin entre la masa y el volumen
que sta ocupa.
Tiene como dimensiones [
]. (
)
La Densidad Absoluta de los lquidos depende de la temperatura y es
prcticamente independiente de la presin, por lo que se considerara
incompresibles. Para agua a presin estndar (760 mm Hg) y 4C,
El Volumen Especifico ( )
Es el reciproco de la Densidad (). Es decir, es el volumen ocupado por una
masa unitaria de fluido.
-
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Laboratorio de Fsica 2015
Tiene como dimensiones [
]
El Peso Especfico ()
Es el peso por unidad de volumen. Este vara con la altitud, ya que depende de
la gravedad.
Tiene como dimensin [
; El peso especfico es una propiedad til cuando se
trabaja con esttica de fluidos o con lquidos con una superficie libre.
Densidad Relativa o Gravedad Especfica (S)
Otra forma de cuantificar la Densidad o el Peso Especfico de un lquido se hace
refirindolos a los correspondientes al agua, esto es:
Se conoce como densidad relativa y no tiene dimensiones.
II. OBJETIVOS:
Objetivos generales:
Comprender y diferenciar la densidad y el peso especifico.
Objetivos especficos:
Determinar la densidad, el volumen especfico y el peso especfico
de diferentes lquidos a una presin atmosfrica y temperatura
determinada.
III. MATERIAL Y EQUIPOS:
Balanza de Precisin.
Probetas de 300 ml.
Termmetro 0-100 C
-
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Lquidos a ensayar.
Pao de limpieza.
IV. PROCEDIMIENTO:
Calibrar la balanza, eligiendo el sistema de medida a utilizar.
Colocar la probeta vaca sobre el platillo de la balanza.
Calibrar la balanza a cero (tarar).
Verter el lquido a ensayar en la probeta, y anotar el volumen del lquido
con la mayor precisin posible.
Tomar la lectura de masa del lquido as como su temperatura.
Calcular la densidad, volumen especfico y peso especfico y anotar en la
tabla.
V. TABLA DE DATOS:
Tabla 1: densidad de sustancias conocidas
Sustancia
x Sustancia
x
Hielo 0.917 Agua 1.000
Aluminio 2.700 Glicerina 1.260
Acero 7.860 Alcohol etlico 0.806
Cobre 8.920 Benceno 0.879
Plata 10.50 Aire 1.290
Plomo 11.30 Oxigeno 1.430
Oro 19.30 Platino 21.40
Tabla 2
Liquido a
ensayar
Masa del liquido
(g)
Volumen del
liquido (ml)
Temperatura (C)
-
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Laboratorio de Fsica 2015
VI. PROCESAMIENTO DE DATOS:
Usando los datos de la tabla 2, haciendo las transformaciones respectivas
tanto para la masa y el volumen, anotamos estos valores en la tabla 3.
Con los datos de la tabla 3 y usando las ecuaciones (1), (2), (3) y (4),
determinamos estos respectivos valores y anotamos en dicha tabla.
Tabla 3
Liquido
ensayado
Masa
(kg)
Vol.
( Den.
absoluta
Den.
relativa
Volumen
especifico
Peso
especifico
VII. ANLISIS Y DISCUSIN DE RESULTADOS:
Qu diferencias existen entre las sustancias ensayadas con relacin a su
peso especfico?
cales son las diferencias entre los valores obtenidos en la tabla 3
experimentalmente y los presentados en la tabla 1?
Cree usted que afectara el aumento o disminucin de la temperatura en
la medicin de los datos experimentales?
Es posible mejor la toma de datos y el experimento?
-
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PRACTICA N 07
DETERMINACION DEL PESO ESPECFICO Y GRAVEDAD
ESPECIFICADE UN SLIDO
I. MARCO TEORICO:
Principio de Flotabilidad y Estabilidad:
Cuando se sumerge un cuerpo dentro de un fluido se observa que tiende a flotar
demostrando que existe una fuerza ascendente. Esta fuerza ascendente acta
sobre todo tipo de objeto sumergido
sea pesado o liviano y se debe a la
presin hidrosttica que ejerce el
fluido, como se muestra en la
Consideremos en el interior de un
fluido, colocada horizontalmente una
caja rectangular cuya superficie
superior e inferior tiene la misma
rea A
Sin tener en cuenta el peso de la caja vamos a calcular la resultante de las
fuerzas sobre sus 6 caras debido a la presin del fluido. Las fuerzas laterales se
encuentran en equilibrio o se compensan dos a dos por tanto no hay resultante
en la direccin horizontal.
De acuerdo con la figura n 1 tenemos:
Que de puede escribir de la siguiente forma:
Donde , es el volumen de la caja que es igual al volumen del
lquido desalojado por la caja. Por consiguiente podemos concluir que la fuerza
F que est dirigida hacia arriba. Es una fuerza ascendente debida a la presin del
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Laboratorio de Fsica 2015
lquido y su valor es igual al peso del fluido desalojado
como se puede ver examinando la ecuacin (4)
Arqumedes fue el primer cientfico que lleg a esta conclusin basndose
nicamente en sus observaciones experimentales.
Principio De Arqumedes
Todo cuerpo sumergido total o parcialmente experimento una fuerza ascendente
denominada empuje cuyo valor es igual al peso del fluido desalojado.
Siendo la densidad del lquido, V el volumen desalojado y . El peso
especfico del lquido. Este principio explica la flotacin de los cuerpos y es
muy til en la determinacin de densidades de lquidos o slidos e incluso
gravedades especficas.
El peso especfico del slido est dado por:
Gravedad especifica:
Si el lquido en el cual se sumerge el cuerpo es agua. Al dividir (7) entre (3)
obtenemos la gravedad especfica o peso relativo del cuerpo:
Es el peso del solido obtenido en el aire ( y
Es el peso obtenido en el fluido.
La gravedad especfica no es sino la comparacin de las masas de igual volumen
entre el cuerpo y el agua. Es decir tambin se lo puede definir como el cociente
entre la densidad absoluta del cuerpo y la densidad absoluta del agua (a 4C).
De lo anteriores se puede obtener: (
-
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Laboratorio de Fsica 2015
II. OBJETIVOS:
Objetivos generales:
Comprender y analizar el principio de Arqumedes y los conceptos
de peso especifico y gravedad especifica.
Objetivos especficos:
Determinar el peso especfico y la gravedad especfica de diferentes
slidos a una presin atmosfrica.
III. MATERIALES Y EQUIPOS:
Un sensor de fuerza (rango 10 50N)
Una probeta de 250 ml.
Un soporte universal
Una pinza de soporte universal
Aparato de interface LabQuest2
Tres pequeas probetas (Acero, Hierro y cobre)
Agua potable
Aceite de cocina
Glicerina
IV. PROCEDIMIENTO:
1. Llenar la probeta con agua a fin de determinar su volumen (repetir este paso
para los otros dos lquidos). Anotar los datos en la tabla 2.
2. Medir el peso real (peso en aire) de un cuerpo pequeo con el sensor de
fuerza conectado al aparato de interface (LabQuest2). Anotar el dato
registrado del LabQuest2 en la tabla 2 (Repetir el mismo paso para los otros
dos cuerpos).
3. sumergir la pesa en la probeta con agua y anotar los resultados en la tabla 3
(repetir este procedimiento para cada lquido).
4. Repetir el paso 3 para los otros dos cuerpos restantes.
-
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Laboratorio de Fsica 2015
V. TABLA DE DATOS:
Tabla 1
Slidos Gravedad especfica
Acero 7.8
Bronce 7.4-8.9
plomo 11.3
Tabla 2: volumen y peso real
Liquido Volumen (ml) Solido Peso real (N)
Agua Acero
Aceite Hierro
Glicerina Cobre
Tabla 3: peso aparente de los solidos
Peso aparente Volumen solido
en: desalojado Acero Hierro Cobre
Agua
Aceite
Glicerina
VI. PROCESAMIENTO DE DATOS:
Las mediciones para la tabla 2 de volumen para los lquidos y peso real
para los cuerpos lo hacemos de manera directa, con la probeta y con el
sensor de fuerza.
Las mediciones para tabla 3 del peso aparente para los cuerpos lo
hacemos de manera directa por medio del sensor de fuerza.
Para determinar los valores de la tabla 4 (pesos especficos) usamos la
ecuacin (7) y los valores de la tabla 3 (volumen desalojado)
. Tabla 4: peso especifico de los solidos.
Liquido peso especifico del Slido
Acero Hierro Cobre
Agua
Aceite
Glicerina
Para determinar los valores de la tabla 5 usamos la ecuacin (8) y los
correspondientes pesos de las tablas 2 y 3.
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Laboratorio de Fsica 2015
Tabla 5: gravedad especfica
liquido gravedad especifica del solido
Acero Hierro Cobre
Agua
Aceite
Glicerina
VII. ANALISISIS Y DISCUSION DE RESULTADOS:
1. Construir un cuadro comparativo, de los valores tericos y valores
experimentales obtenidos, para cada magnitud peso especfico y gravedad
especfica de cada slido.
2. Determinar el margen de error relativo porcentual. Son aceptables los
valores obtenidos? El resultado obtenido, Est dentro de la tolerancia del
experimento?
3. Se puede disminuir el error experimental? Explique.
4. Es posible mejorar el experimento?
-
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Laboratorio de Fsica 2015
PRACTICA N 08
VISCOSIDAD
I. MARCO TERICO:
Un fluido es una sustancia que se deforma continuamente cuando se a somete a
una fuerza tangencial, sin importar cuan
pequea sea esa fuerza.
La facilidad con que un lquido se
derrama es un indicador de su
viscosidad. Definimos la viscosidad
como la propiedad de un fluido que
ofrece resistencia al movimiento
relativo de sus molculas.
El movimiento de un fluido puede
considerarse como el desplazamiento
de lminas o capas muy delgadas de
fluido en contacto mutuo, con una
velocidad que est determinada por las fuerzas de friccin entre dichas lminas
y la fuerza aceleratriz aplicada exteriormente.
Figura 1 (a) Capa de lquido en reposo (b) Capas lquidas deslizndose por la
accin de una fuerza F; el rozamiento entre las capas ( )
La Ley de Stokes de aplica a cuerpos que se mueven en el interior de un lquido
a velocidades relativamente bajas. La fuerza de friccin se expresa mediante:
Donde el coeficiente k depende del tamao y forma del cuerpo, y el
coeficiente n depende solo de las propiedades del fluido, y se denomina
viscosidad.
Para una esfera de radio r, el valor del coeficiente k es:
Si se deja caer una esfera de peso W en un tubo de vidrio conteniendo aceite de
coeficiente de viscosidad , por accin de su peso va a ser arrastrada hacia el
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Laboratorio de Fsica 2015
fondo del tubo, luego del equilibrio entre el peso de la
esfera con la friccin y el empuje del lquido se tiene (ver figura 2):
De donde:
El empuje E, est dado por siendo el volumen del lquido
desalojado igual al volumen de la esfera .
Como consecuencia del equilibrio de fuerzas de la ecuacin (3), la esfera
desciende a travs del lquido con velocidad constante v llamada velocidad
limite.
El peso de la esfera se puede expresar como:
La fuerza de friccin que ofrece el lquido al movimiento de la esfera es
, entonces
Tomando en cuenta los valores de las magnitudes de la ecuacin de equilibrio,
se obtiene el coeficiente de viscosidad:
Para el experimento, cuando v = h/t, se tiene:
Donde: L es la distancia entre las marcas y t es el tiempo que tarda en recorrer
L.
Al despejar el tiempo t, en la ecuacin anterior, se tiene:
-
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Laboratorio de Fsica 2015
[
]
Donde la pendiente es:
Despejando la viscosidad n, se obtiene:
Siendo m el valor de la pendiente de la recta cuyo valor se halla por el mtodo
de mnimos cuadrados.
II. OBJETIVOS:
Objetivos generales
comprender y analizar la viscosidad de un fluido.
Objetivos especficos
Medir la viscosidad de dos lquidos.
III. MATERIALES Y EQUIPOS:
01 LabQuest2 (aparato de interface)
02 Sensores de Barra de Luz Vernier
01 Probeta graduada de 250 ml
01 Esfera pequea
01 Pie de Rey
01 Regla 100 cm
01 Soporte Universal.
IV. PROCEDIMIENTO:
-
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Laboratorio de Fsica 2015
1. Armar el experimento como de muestra en la siguiente figura 3.
Se recomienda colocar los sensores de barra de luz a una distancia de
separacin de 5 cm aproximadamente (uno respecto al otro).
2. Medir el dimetro de la esfera utilizando el pie de rey.
3. Se deja caer la esferita en el tubo lleno de fluido y con ayuda de los sensores
conectados al aparato de interface LabQuest2 obtenemos los datos
suficientes para el clculo de velocidad de la esfera.
4. Repetir el experimente para una nueva distancia de separacin entre sensores
(se recomienda una distancia de separacin menor que la anterior).
5. Repetir el procedimiento con otro lquido y otra esfera.
V. TABLA DE DATOS:
Tabla 1: alturas y tiempos
N 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
h(cm)
t(s)
N 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
h(cm)
t(s)
Liquido 1: _________________ liquido 2: ___________
Densidad: ____________________ densidad: ____________
-
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Laboratorio de Fsica 2015
Tabla 2: medidas de las esferas
Esfera Masa (kg) Dimetro
(cm)
Vol. (m3) Densidad
(kg/m3)
1
2
VI. PROCESAMIENTO DE DATOS:
Los datos de la tabla 1 los obtenemos de manera directa por medio del
sensor labquest2. Usando estos datos (tabla 1) graficar en Excel h vs t. e
indicamos que tipo de relacin existe entre estas dos variables.
Linealizar la curva anterior. Grafique y determine los
parmetros de la recta y su respectiva ecuacin.
Conociendo los valores de masa y dimetro de las esferas, determinamos
el volumen y la densidad de las mismas y anotamos estos valores en la
tabla 2.
VII. ANLISIS Y RESULTADOS:
1. Al determinar la pendiente en la grafica anterior Qu informacin nos
proporciona esta?
2. Usando la ecuacin (11) y el valor de la pendiente, terminar la viscosidad de
los lquidos.
3. Explicar las posibles causas que generan el error del clculo de la
viscosidad.
4. Es posible mejorar el experimento?
-
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Laboratorio de Fsica 2015
PRACTICA N 09
EQUIVALENTE EN AGUA DE UN CALORMETRO
I. MARCO TEORICO:
El calormetro es un recipiente construido de tal forma que impide la
conduccin de calor a su travs. En la mayora de los casos suele tener dobles
paredes entre las que se ha hecho
el vaco o lleva un material
aislante trmico, que impide o
minimiza la conduccin de calor,
y por ello conserva muy bien la
temperatura de los cuerpos que
se encuentran dentro. En su
tapadera llevan dos orificios, uno
para introducir el termmetro y
el otro para el agitador.
El producto de la masa del
calormetro por su calor
especfico, es su capacidad
calorfica, que denominaremos
K. Como el calor especifico del
agua es 1cal/ C gr, esto equivale
a considerar una masa de K gramos de agua, que absorbera (o cedera) la
misma cantidad de calor que el calormetro, para la misma variacin de
temperatura. Por eso a K se le llama equivalente en agua del calormetro. El
valor de K se refiere tanto al recipiente como a sus accesorios; el termmetro y
el agitador.
El equivalente en agua de un calormetro:
Es la cantidad de agua con la cual podemos reemplazar el vaso medidor, el
termmetro y el agitador. El valor numrico est dado por la cantidad de calor
requerida para elevar la temperatura del calormetro en 1C. Considerando que
el equivalente en agua se refiere: al conjunto: vaso medidor, termmetro y
agitador, este valor es diferente para cada calormetro. Si se coloca en el vaso
calorimtrico una masa de agua a temperatura por encima de la del
ambiente y aadimos a sta otra masa, de agua a temperatura ,
despus de agitar cuidadosamente, se conseguir la temperatura de equilibrio de
la mezcla Por lo tanto, a partir de la conservacin de la energa tenemos que
-
50
Laboratorio de Fsica 2015
el calor ganado por el cuerpo fro debe ser Igual al calor
perdido por el cuerpo caliente, es decir:
Donde es la cantidad de calor ganada por el calormetro.
Donde es la masa de la sustancia, es la variacin de la temperatura, C es
la capacidad calorfica de la sustancia y es el calor especifico de un elemento.
Remplazando la cantidad de calor para componente tenemos y usando las
ecuaciones (1), (2) y (3)
Despejando convenientemente:
Siendo el calor especio del agua:
II. OBJETIVOS:
Objetivos generales:
Comprender y analizar la conservacin de energa (calor) en un
calormetro.
Objetivos especficos:
Determinar el equivalente en agua de un calormetro de aluminio.
Comprobar la influencia del recipiente en los intercambios
calorficos entre cuerpos contenidos en l.
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III. MATERIALES Y EQUIPOS:
Un calormetro de aluminio con agitador
Sensor de temperatura
Un aparato de interface LabQuest2
Una cocina elctrica
Una rejilla de asbesto
Un vaso de precipitacin prex
Una balanza electrnica digital
IV. PROCEDIMIENTO:
1. Limpie cuidadosamente el calormetro. Squelo exterior e interiormente.
2. Mida la masa del calormetro vaco con todos sus accesorios. Sea (masa
del calormetro). Registrar el dato obtenido en la tabla 1.
3. Colocar agua potable en un vaso de precipitacin. Caliente el agua paso
hasta que su temperatura supere la del ambiente. Se recomienda alcanzar
temperaturas de 60C a 80C.
4. Vierta el agua caliente en el calormetro, (volumen previamente determinado
a travs del vaso de precipitacin), y cirralo para no quemarse.
5. Mida la temperatura de equilibrio entre el calormetro y el agua caliente
( ). Anotar en tabla 2.
6. Lleve el calormetro con el agua caliente y los accesorios a la balanza y
mida. Anotar esta masa m* en la tabla 1. Calcular la masa del agua caliente
con la siguiente ecuacin:
7. En el vaso de precipitacin verter agua fra de igual volumen que el agua
caliente. Anotar la temperatura del agua ( ) en la tabla 3. rpidamente
verter el agua fra al calormetro. Tapar el calormetro y agitar suavemente
hasta que las temperaturas de los lquidos se estabilicen y alcancen la
temperatura de equilibrio. Anotar esta temperatura ( ) en la tabla 4.
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8. Llevar el calormetro (todo) a la balanza y registrar la
masa total (m**) del sistema. Calcular la masa del agua fra con la siguiente
ecuacin: Anotar en la tabla 3.
9. Repita la experiencia dos veces ms.
V. TABLA DE DATOS:
Tabla 1: masas
N Masa del
calormetro ( Masa del calormetro +
agua caliente (m*)
Masa del agua
caliente 1
2
3
Tabla 2: temperaturas
N Temperatura T
1
2
3
Tabla 3: masas
N Masa total ( Masa agua fra ( Temperatura del agua fra (
1
2
3
Tabla 4: temperatura de equilibrio
N Temperatura de
equilibrio
1
2
3
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VI. PROCESAMIETO DE DATOS:
Para determinar el valor de la masa del agua caliente la cual es una
medida indirecta usamos los valores dela tabla 1 y la relacin (6).y
anotamos los valores en esta misma tabla.
Para determinar el valor de la masa del agua fra que es una medida
indirecta usamos los valores dela tabla 3, tabla 1 y usamos la relacin (8)
y anotamos en la tabla 3.
Mediante la expresin (5), calculamos el valor K (equivalente en agua
del calormetro) y anotamos en la tabla 5.
Tabla 5
N Equivalente en agua K
1
2
3
Calculo del equivalente en agua (promedio)
= ------------------
VII. ANALISIS Y DISCUSIN DE RESULTADOS:
1. Qu informacin nos proporciona el valor de k?
2. El resultado obtenido Es un valor aceptable?
3. Es posible mejorar el experimento?
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PRACTICA N 10
CALOR ESPECFICO DE UN SLIDO
I. MARCO TEORICO:
El mtodo aplicado es el de las mezclas. Se ponen en contacto, a diferentes temperaturas, Tc y Tf una masa de
agua y el cuerpo cuyo calor especfico se quiere medir,
ambos en el interior de un calormetro de equivalente en
agua K conocido. Por el principio cero de la
termodinmica al cabo de un tiempo ambas sustancias
habrn alcanzado el equilibrio trmico y de la
conservacin de la energa
Capacidad calorfica y calor especifico:
Como el calormetro hace prcticamente nulo en el intercambio de energa, en
forma de calor, con el exterior se puede plantear la siguiente ecuacin:
Donde se ha supuesto que el agua y el calormetro estn a la temperatura , inferior a la del cuerpo slido, cuyo calor especfico se quiere medir, que est a
una temperatura mayor
Por lo tanto:
Donde es la masa de agua y es la masa del solido. Es el calor especfico del agua que tomamos como valor (1.0 0.1) cal/g c y es el calor especifico del cuerpo.
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II. OBJETIVOS:
Objetivos generales:
Comprender y analizar la conservacin de energa (calor) en un
calormetro.
Objetivo especficos:
Determinar el equivalente en agua de un calormetro
Utilizar el mtodo de las mezclas para determinar el calor especfico de diferentes slidos de metal.
III. MATERIALES Y EQUIPOS:
Un calormetro de aluminio con agitador
Sensor de temperatura
Un aparato de interface LabQuest2
Una cocina elctrica
Un vaso de precipitacin prex
Tres lmina metlica (cobre, aluminio, hierro)
Una balanza electrnica digital
Una rejilla de asbesto.
IV. PROCEDIMIENTO:
1. De la prctica anterior se conoce el valor de K (equivalente en agua de un
calormetro).
2. Poner a hervir en un vaso de precipitacin cierto volumen de agua.
3. Verter dentro del calormetro 100 gr de agua ( ), medir su temperatura
( ). Anote estos valores en la tabla 2.
4. Medir la masa del slido ( ) a calentar. Anotar el valor en la tabla 2.
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5. Sujete el cuerpo slido con un hilo pabilo e
introduzca dentro del vaso de precipitacin con agua hirviendo. Espere un
momento hasta que el slido alcance el equilibrio trmico con el agua.
Luego mida la temperatura del sistema, que ser alcanzada por el slido
( anotar este valor en la tabla 2.
6. Retirar el slido del agua en ebullicin e introdzcalo rpidamente en el
calormetro. Tapar el calormetro y colocar el sensor de temperatura en la
posicin correspondiente. Agite ligeramente el calormetro para asegurar la
homogenizacin de la temperatura en el sistema aislado medir la
temperatura de equilibrio ( , Anotar este valor en la tabla 2.
7. Realizar los mismos pasos con otros dos slidos de composicin diferente.
Recomendaciones:
El calormetro debe estar completamente seco antes de verter el agua
dentro de ste. No cambie la ubicacin del sensor de temperatura
directamente del recipiente con agua en ebullicin al calormetro. Como
paso intermedio, colocar el sensor en contacto con agua a temperatura
ambiente y luego secar con una franela o papel absorbente.
V. TABLA DE DATOS:
Tabla 1: calores especficos.
Calor Especifico de diferentes sustancias
Sustancia Cal/ g C Sustancia Cal/ g C
Aluminio 0.212 Hierro 0.113
Vidrio 0.199 Hielo 0.55
Cobre 0.093 Mercurio 0.033
Arena 0.20 Agua 1.00
Plata 0.060 Alcohol 0.58
Latn 0.094 Lana de vidrio 0.00009
Aire 0.0000053 Agua de mar 0.945
Tabla 2
Metales (g) (C) (g) (C) (C) Aluminio
Cobre
Hierro
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VI. PROCESAMIENTO DE DATOS:
Usamos los datos de la tabla 2, la ecuacin (5) y el valor del equivalente
en agua (K). que fue determinado en la practica anterior y realizamos los
clculos respectivos anotamos los resultados en la tabla 3.
Con los datos de la tabla 2, calculamos la variacin de la temperatura
para el agua ( y la variacin de la temperatura del
solido ( . Estos resultados colocamos en la tabla 3.
Tabla 3
Metal Cobre Hierro Aluminio
C (Cal/ g C)
C(J/kg K)
Con los datos de la tabla 3 y con la ecuacin (3) calcular los valores del
calor ganado por el agua , el calor perdido por los slidos y la
discrepancia, Q = | |, entre ambos para cada caso. Los
resultados anotamos en la tabla 4.
Tabla 4
Metal (J) (J) Q (J) experimental Q (J) ideal Cobre
Hierro
Aluminio
VII. ANALISIS Y DISCUSIN DE RESULTADOS:
1. De lo medido y calculado en la prctica: Qu informacin nos proporciona
los resultados, tanto en la tabla 3 y 4?
2. Hacer una comparacin entre los resultados obtenidos y el valor ideal para
los valores de la tabla 4.
3. Determinar el error relativo porcentual para cada valor de la tabla 4.
4. se puede disminuir el error experimental? Es posible mejorar el
experimento?
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PRACTICA N 11
DILATACION LINEAL
I. MARCO TERICO:
Cuando se eleva la temperatura de un
cuerpo aumenta la distancia media
entre sus tomos. Esto conduce a una
dilatacin de todo el cuerpo slido. El
cambio de cualquier dimensin lineal
del slido, tal como su longitud, ancho
o altura se llama dilatacin lineal. La
figura 1 representa una barra cuya
longitud acierta temperatura de
referencia pasa a ser L a una
temperatura ms alta T.
La distancia:
Es el aumento de longitud que resulta proporcional a la longitud inicial y
prcticamente proporcional al aumento de temperatura:
Esto es:
Usando (1) y (3) tenemos:
Luego:
Donde es el coeficiente de proporcionalidad y recibe el nombre de coeficiente
de dilatacin lineal cuyo valor se define como variacin relativa de longitud que
experimenta un cuerpo cuando la temperatura se eleva 1C.
De (5) despejamos :
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Este coeficiente depende de la naturaleza de la sustancia.
Sea la longitud inicial a la temperatura , de un tubo metlico que despus
de calentarlo alcanza la longitud a la temperatura T. Se demuestra que el
coeficiente de dilatacin . Del metal est dado por la relacin (6). Donde L es
la variacin en longitud del tubo y T es la variacin de temperatura del mismo.
II. OBJETIVOS:
Objetivos generales:
Estudiar y analizar la dilatacin lineal de un cuerpo metlico
Objetivos especficos:
Demostrar que los cuerpos se dilatan cuando se eleva la temperatura.
Demostrar que la dilatacin depende de la sustancia.
Determinar el coeficiente de dilatacin lineal
III. MATERIALES Y EQUIPOS:
Dilatmetro
Sensor de temperatura
Tacho con salida lateral
Una manguera ltex
Regla de 100 cm
Varilla metlica de aluminio u otro metal
Una cocina elctrica
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rejilla de asbesto
Tapn de hule
Un LabQuest2.
IV. PROCEDIMIENTO:
1. Monte la cocina elctrica y junto con el tacho con unos 200 ml de agua.
2. Seleccione la varilla metlica a la que se le medir el coeficiente de
dilatacin volumtrica. Mida su longitud con la regla.
3. Coloque la varilla en el dilatmetro, asegurndose de que quede bien
asentada.
4. Con el tapn conectado a la manguera de ltex tapar el tacho, y el otro
extremo de la manguera de ltex conectar a la varilla metlica, de
modo que cuando la cocina encienda y el agua empiece a evaporase el vapor
de agua pase libremente por dicha manguera hasta ingresar a la varilla
metlica. Permitiendo la libre dilatacin de esta.
5. Verifique que este sistema est bien ensamblado para que ello no contribuya
al error experimental.
6. Ajstese la aguja micromtrica lateral tratando de que este, se encuentre
integrado al aparato y marque cero. En caso de no poderse ajustar a cero,
anote el valor que seala para que se reste a las lecturas que tome durante el
desarrollo del experimento. Esta parte es importante porque la aguja
micromtrica permitir medir los cambios de longitud del material.
7. Coloque el termmetro en el aparato como se indica en la figura y deje que
ste alcance el equilibrio trmico con la varilla. Una vez que este equilibrio
se ha alcanzado, anote la temperatura que marca. Esta ser .
8. Encienda la cocina y espere a que el vapor del agua en ebullicin lleve a la
varilla hasta una temperatura mxima.
9. A continuacin apague la cocina y deje que la varilla se enfre libremente.
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10. Repetir todo el procedimiento pero registrando
diferencias de longitudes y temperaturas hasta alcanzar la temperatura
mxima
11. Registrar los datos obtenidos en la tabla 1.
12. En caso de que inicialmente la aguja micromtrica no haya marcado cero,
realice la operacin resta entre el valor inicial y la cantidad obtenida.
V. TABLA DE DATOS:
Tabla 1: coeficientes de dilatacin tericos
Sustancia Coeficiente de dilatacin ()(1/C)
Aluminio Latn Cobre Vidrio Hierro
Tabla 2: valores experimentales para una varilla
N T
1
2
3
4
5
6
7
8
VI. PROCESAMIENTO DE DATOS:
Usamos los datos de la tabla 2 y las ecuaciones (1) y (2) para determinar
los respectivos valores de las variaciones de temperatura, longitud y
anotamos en la tabla 3.
Finalmente con los valores de la tabla 2 y la ecuacin (6) determinamos
el valor del coeficiente de dilatacin para cada variacin de temperatura
y para cada longitud y anotamos en la tabla 3.
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Tabla 3
N T L
1
2
3
4
5
6
7
8
VII. ANLISIS Y RESULTADOS:
1. Grafique en Excel o el dispositivo labQuest2 usando los datos de la tabla 3
L versus T para el respectivo metal usado en la prctica, luego linealizar
dicha grafica.
2. De la grafica linealizada obtener la ecuacin emprica.
Ecuacin emprica: ____________________
3. Una vez determinado el valor de la pendiente. De la ecuacin (3) se observa
que despejando :
4. De la tabla 3 tomamos el valor promedio de los valores de .
5. El resultado obtenido, comprado con el valor terico de en la tabla 1 Est
dentro de la tolerancia del experimento? Determine el error relativo
porcentual.
6. Es posible mejorar el experimento?
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PRACTICA N 12
CURVA DE ENFRIAMIENTO DE NEWTON
I. MARCO TEORICO:
Cuando existe una diferencia de temperatura entre un cuerpo y el medio
ambiente que lo rodea, se produce un fenmeno llamado equilibrio trmico, es
decir, las temperaturas del cuerpo y medio ambienten alcanzan el mismo valor.
En el caso en el que un sistema (el medio ambiente) sea lo suficientemente
grande, de tal forma que pueda absorber cualquier cantidad de energa de los
cuerpos en contacto con l sin alterar sus parmetros termomtricos, se
denomina a este sistema como foco trmico.
La situacin que se presenta en la experiencia ser la de un cuerpo a temperatura
elevada en contacto con un foco trmico, que ser el aire de la habitacin que
rodea el sistema. Es un dato experimental que la evolucin se realizar en el
sentido de una transferencia de energa entre el cuerpo y el foco trmico (aire
del laboratorio). La energa intercambiada en este proceso se efecta en forma
de calor y se comprueba experimentalmente que existen leyes empricas de
singular simplicidad en el estudio de enfriamiento de los cuerpos. Una de ellas
fue desarrollada por Newton y lleva su nombre.
Isaac Newton (1641-1727) es reconocido por sus numerosas contribuciones a la
ciencia. A los 60 aos de
edad, acept un puesto
como funcionario nacional
y se desempe como
responsable de la Casa de
Moneda de su pas. All
tena como misin
controlar la acuacin de
monedas. Probablemente
se interes por la
temperatura, el calor y el
punto de fusin de los
metales motivado por su responsabilidad de supervisar la calidad de la
acuacin.
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Utilizando un horno a carbn de una pequea cocina,
Newton realiz el siguiente experimento. Calent a rojo un bloque de hierro. Al
retirarlo del fuego lo coloc en un lugar fro y observ cmo se enfriaba. Sus
resultados dieron lugar a lo que hoy conocemos con el nombre de ley de
enfriamiento de Newton, que se describe como:
Donde la derivada de la temperatura respecto al tiempo representa
la rigidez
del enfriamiento, T es la temperatura instantnea del cuerpo, k es una constante
que define el ritmo del enfriamiento y es la temperatura ambiente, que es la
temperatura que alcanza el cuerpo luego de un cierto tiempo.
Si un cuerpo se enfra a partir de una temperatura inicial hasta un la ley de
Newton puede ser vlida para explicar su enfriamiento. Integrando la ecuacin
(1) y teniendo en cuenta los criterios respectivos:
Despejando convenientemente
Esta ecuacin representa la evolucin de la temperatura en el tiempo. Es decir,
esta ley establece que el enfriamiento de un cuerpo es proporcional, en cada
instante, a la diferencia con la temperatura ambiente. Entonces, siendo la
temperatura inicial con que introducimos un cuerpo en un ambiente a una
temperatura , al cabo de un tiempo t la temperatura del cuerpo es:
Donde es constante de tiempo de enfriamiento, y es particular de cada cuerpo.
Dicha constante est relacionada con k de la siguiente manera:
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II. OBJETIVOS:
Objetivos generales:
Estudiar y analizar experimentalmente la curva de enfriamiento de
newton y la ley cero de la termodinmica.
Objetivos especficos:
Estudiar el comportamiento de la temperatura de un lquido caliente
que se enfra hasta alcanzar la temperatura del medio ambiente.
Determinarla ecuacin emprica de la ley de enfriamiento de
Newton.
Determinar la constante de enfriamiento .
III. MATERIALES Y EQUIPOS:
01 LabQuest2
Sensor de Temperatura Vernier
Vaso de precipitacin
Cocina elctrica.
IV. PROCEDIMIENTO:
1. Sumerja el sensor de temperatura en agua o aceite (un litro o medio litro,
segn se le indique) caliente hasta que la temperatura del mismo alcance la
mxima posible (80 C); anote esta temperatura inicial
2. Conecte el Sensor de Temperatura en el interfaz Vernier en el LabQuest.
3. retire la cocina y deje enfriar el lquido, registrando la temperatura cada 2
minutos.
4. Con los datos obtenidos construya una tabla de valores.
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V. TABLA DE DATOS:
Tabla 1: tiempo y temperatura
N t(s) T(C) N t(s) T(C)
1 16
2 17
3 18
4 19
5 20
6 21
7 22
8 23
9 24
10 25
11 26
12 27
13 28
14 29
15 30
VI. PROCESAMIENTO DE DATOS:
De acuerdo a los valores mostrados en la tabla 1 y Teniendo en cuenta
adems que:
Luego halle los valores correspondientes al y anotamos en la tabla
2.
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TABLA 2. T y ln (T)
VII. ANLISIS Y DISCUSIN DE RESULTADOS:
1. Con los datos de la tabla1 grafique T vs t, Es esta curva, una curva de
enfriamiento de newton?
2. Con los datos de la tabla 2 grafique en Excel Puesto que,
esta grfica es el resultado del proceso de Liberalizacin, determine el valor
de la pendiente y del intercepto.
N T(s) T ln (T)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
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3. Usando el valor de la pendiente y comparando con la ecuacin (2)
determinar el valor de k.
4. Una vez determinado el valor de k determinamos la constante de tiempo de
enfriamiento del proceso estudiado.
5. Aplicando las funciones inversas respectivas a la ecuacin anterior,
determine la ecuacin emprica que relaciona .
6. Es posible mejorar el experimento?