Fisica General
Andresunal21 de Febrero de 2014
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INTRODUCCIÓN
La presente práctica de laboratorio de Física General abarca cinco temáticas entre
las cuales tenemos: Proporcionalidad Directa y medición, Cinemática y fuerzas,
Movimiento armónico y pendular, así mismo se describe el desarrollo de los
ejercicios propuestos para cada tema, teniendo en cuenta la guía tutorial,
registrando en tablas los datos obtenidos, presentando las gráficas y los cálculos
pertinentes.
También verificaremos la relación de proporcionalidad entre diferentes magnitudes,
aprenderemos a utilizar los instrumentos de medición en el cual trabajaremos con
el Calibrador y el Tornillo Micrométrico, estudiaremos el Movimiento Uniforme
Variado, comprobando algunas leyes de la Cinemática, también el Movimiento
Uniforme Acelerado comprobando la leyes del movimiento uniforme (caída libre) y
por ultimo trabajaremos las Fuerzas y Energía Mecánica.
OBJETIVOS
Generales:
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Calcular la relación de proporcionalidad entre la variación de volumen y masa
del agua.
Aprender a manejar instrumentos de medición precisa de longitudes que se
usan en el laboratorio.
Comprobar de manera práctica algunas leyes de la cinemática.
Calcular la constante de elasticidad de un resorte.
Aplicar los principios de conceptos de vectores y sumatorias de fuerzas para
sistemas en equilibrio.
Específicos:
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Aprender a registrar y procesar datos experimentales en un laboratorio.
Tener en cuenta la importancia del buen trato de los elementos de un
laboratorio.
Aplicar los conceptos físicos teóricos en diversos casos de la vida cotidiana.
PRÁCTICA N° 1
PROPORCIONALIDAD DIRECTA Y MEDICIÓN
Objetivos:
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Comprender los fenómenos físicos y una capacidad operativa experimental.
Comprobar la relación de proporcionalidad entre diferentes magnitudes.
Aprender a manejar los instrumentos de medición que se utilizan en el
laboratorio y en algunas empresas para la medida de longitudes.
Fundamentación teórica
Medir es comparar con un patrón de medida. En la medida está siempre presente
el error, los cuales se clasifican de diferentes formas y están relacionados con los
aparatos de medida. Los resultados de las medidas se presentan en forma de
gráficas y estas se deben interpretar.
Definición de balanza
Instrumento que sirve y se utiliza para medir o pesar masas o un cuerpo.
Básicamente, una balanza es una palanca de primer género de brazos iguales, la
cual a partir del establecimiento de una situación de equilibrio entre los pesos de los
dos cuerpos permite realizar las mencionadas mediciones.
El rango de medida y precisión de una balanza puede variar desde varios
kilogramos (con precisión de gramos), en balanzas industriales y comerciales; hasta
unos gramos (con precisión de miligramos) en balanzas de laboratorio.
Las balanzas se clasifican según su resolución de la siguiente manera.
La medición de longitudes.
Una unidad de medida es una cantidad estandarizada de una determinada magnitud
física. En general, una unidad de medida toma su valor a partir de un patrón o de
una composición de otras unidades definidas previamente. Las primeras se
conocen como unidades básicas o de base (o, no muy correctamente,
fundamentales), mientras que las segundas se llaman unidades derivadas. Un
conjunto consistente de unidades de medida en el que ninguna magnitud tenga más
de una unidad asociada es denominado sistema de unidades.
Las mediciones pueden efectuarse empleando diversos instrumentos de medida,
tales como un medidor electrónico, un termómetro o un metro. Toda medida física
es incierta. El grado de incertidumbre depende del instrumento de medición y de la
habilidad del individuo que la usa.
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Medición de Masas y Pesos: Balanza, Báscula.
Medición del Tiempo: Reloj, Cronometro.
Medición de Dimensiones Longitudinales: Micrómetro, Nonio, Regla.
Medición de la Temperatura: Termómetro, Pirómetro.
Medición de Velocidad: Velocímetro, Anemómetro.
Medición de Circuitos Eléctricos: Amperímetro, Voltímetro, Óhmetro.
Medición de la Presión: Barómetro, Manómetro.
La precisión depende de la fabricación, aplicación y calibración de cada instrumento.
Primera Parte.
Recursos utilizados:
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Una probeta graduada de 100 ml.
Un vaso plástico.
Balanza.
Agua.
Procedimiento:
1. Identifique los objetos que usará en la práctica. Defina que es una balanza.
2. Calibre el cero de la balanza.
3. Determine la masa de la probeta y tome este valor como m0.
Peso de la probeta vacía es 93.2 g = M0
4. Vierta 10 ml, 20 ml, 30 ml, hasta llegar a 100 ml, de líquido en la probeta y
determine en cada caso la masa de la probeta más el líquido MT.
a. Determine correctamente cuál es la variable independiente.
Como variable independiente: la masa.
b. Determine la variable dependiente.
Como variable dependiente: el volumen.
5. Calcule la masa del líquido ML sin la probeta para cada medición.
6. Registre estos resultados en la siguiente tabla.
V(ml)
Mt(g)
Ml(g)
10
126,7
9,8
20
135,3
18,4
30
144,8
27,9
40
154,6
37,7
50
164,6
47,7
60
174,2
57,3
70
185,2
68,3
80
195,2
78,3
90
205,7
88,3
100
215,3
98,4
7. Trace una gráfica Masa vs Volumen.
VOLUMEN VS MASA
120
100
VOLUMEN (ML)
80
60
40
20
0
0
20
40
60
MASA (G)
80
100
120
8. Calcule la constante de proporcionalidad.
C= ∆Y/∆X, o sea las variaciones en dos puntos del volumen y la masa.
Para dos datos aleatorios sería:
C = (100-50) / (98,4-47,7) = 0,9861
Informe:
1. La densidad de un líquido puede ser afectada por causas ambientales,
vamos a considerar algunas:
a. Temperatura: A mayor temperatura la densidad de un líquido es
menor, pasando de un estado sólido donde la densidad es mayor a un
estado gaseoso donde la densidad es menor, esto es debido a que el
incremento de temperatura aumenta también la energía cinética de las
moléculas de agua, las cuales cada vez se separan más.
b. Presión: A mayor presión aumenta la fuerza de cohesión entre las
moléculas de agua, se reduce el espacio entre ellas y por ende
aumenta la densidad, efecto contario a menor presión, tanto así que
si logramos llegar a un punto de presión atmosférica cero, lograríamos
a temperatura ambiente volver el agua de estado líquido a gaseoso.
2. Como lo son:
a. Ley de Ohm: La diferencia de potencial es directamente proporcional
a la corriente: V = I * R
b. Ecuaciones de la cinemática como la velocidad que es directamente
proporcional a la distocia recorrida, la aceleración es directamente
proporcional a la variación de la velocidad.
V= ∆X/∆tA= ∆V/∆t
c. La ecuación de Einstein: E= m * c2
3. Las mismas leyes descritas anteriormente, las podemos describir como
relaciones inversamente proporcionales; de la Ley de Ohm deducimos que
la corriente es inversamente proporcional a la resistencia, en las ecuaciones
cinemáticas, deducimos que la velocidad y la aceleración son inversamente
proporcionales al tiempo, en un movimiento circular, la frecuencia es
inversamente proporcional al periodo.
4. Al graficar los datos obtenemos una ecuación lineal de la forma:
V=0,98 ML * (-0,470)
Donde 0.983 es la pendiente de la gráfica, para nuestro caso este valor sería
la constante de proporcionalidad y se calcula de la siguiente forma: C=
∆Y/∆X, o sea las variaciones en dos puntos del volumen y la masa.
Para dos datos aleatorios sería:
C = (100-50) / (98,4-47,7) = 0,9861
En teoría este dato debería ser 1, puesto que la razón de cambio es 1 a 1,
debido a que 1ml de agua pesa 1 g.
Los datos recolectados de la práctica nos dan como gráfica una línea recta,
con esto podemos concluir que son directamente proporcionales.
El dato -0,470 resultante de la ecuación, es el corte de la gráfica con el eje
Y, en teoría debiera ser cero puesto que para los datos iniciales de volumen
= 0, la masa también es = 0, nuestro dato es diferente
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