Temas selectos de Física I · 2020. 8. 26. · Temas selectos de Física I. 1 NOMBRE DEL DOCENTE: _____ NOMBRE DEL ESTUDIANTE ... de los usuarios ni afecten al buen uso de las instalaciones.

Temas selectos de Física I

1

NOMBRE DEL DOCENTE: __________________________________________________________

NOMBRE DEL ESTUDIANTE: ________________________________________________________

NO. DE CUENTA: _________________________________ GRUPO: _________________________

SEMESTRE: ______________________________________ FECHA: __________________________

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C O N T E N I D O

C O N T E N I D O ........................................................................................................................................................... 2

PRESENTACIÓN ............................................................................................................................................................. 3

RECONOCIMIENTOS ...................................................................................................................................................... 4

REGLAMENTO DE USO DE LABORATORIOS ....................................................................................................................... 5

NORMAS DE HIGIENE Y SEGURIDAD PARA LABORATORIOS ................................................................................................ 8

GUÍA DE PRIMEROS AUXILIOS....................................................................................................................................... 11

RÚBRICA DE EVALUACIÓN ............................................................................................................................................ 13

PRÁCTICA 1. MEDICIONES I. (SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES DE MEDIDA) ......................................................... 14

PRÁCTICA 2. MEDICIONES II ........................................................................................................................................ 23

PRÁCTICA 3. DISTANCIA Y DESPLAZAMIENTO ................................................................................................................ 32

PRÁCTICA 4. EQUILIBRIO DE FUERZAS COLINEALES Y DE FUERZAS ANGULARES O CONCURRENTES ...................................... 36

PRÁCTICA 5. VECTORES ............................................................................................................................................... 43

PRÁCTICA 6. DINÁMICA ROTACIONAL .......................................................................................................................... 51

PRÁCTICA 7. MÁQUINAS SIMPLES (POLEAS) ................................................................................................................. 55

PRÁCTICA 8. CANTIDAD DE MOVIMIENTO ANGULAR ...................................................................................................... 63

PRÁCTICA 9. SIMULACIÓN 1. ADICIÓN DE VECTORES ..................................................................................................... 69

PRÁCTICA 10. SIMULACIÓN 2. CAMBIOS Y FORMAS DE ENERGÍAS .................................................................................. 73

PRÁCTICA 11. SIMULACIÓN 3. CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA MECÁNICA ...................................................................... 78

RECURSOS BIBLIOGRÁFICOS ................................................................................................................................. 85

3

PRESENTACIÓN

El modelo educativo de la Universidad del Valle de México, pone en el centro al estudiante como el

actor principal para que ocurra el proceso enseñanza aprendizaje, para el desarrollo de sus

competencias este modelo presenta las asignaturas de ciencias experimentales donde no solo se

conoce la teoría de los fenómenos naturales, también fomenta una serie de prácticas que contribuirán

a que el estudiante se acerque a la experimentación en situaciones controladas.

El propósito de las prácticas en los laboratorios es familiarizar al estudiante con la metodología de

trabajo de las ciencias, proporcionarle un ambiente donde tenga oportunidad de encontrarse con

sustancias e instrumentos que lo motiven a experimentar.

Es en el laboratorio donde se facilita el trabajo en equipo, se da lugar a un proceso de constante

integración, comunicación, investigación, construcción de ideas, surgimiento de nuevas preguntas, es

donde las actividades experimentales propician la reorganización de conocimientos y facilitan el

alcanzar un aprendizaje significativo.

Para lograr tales fines, se propone este manual que, reforzará el desarrollo de competencias

requiriendo de la participación y guía del profesor, así como el constante apoyo del responsable de

laboratorio, en el caso de que esa figura exista.

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Cada una de las siguientes prácticas ha sido elegida y propuesta por un grupo de especialistas que

tienen la experiencia necesaria para determinar que son procedimientos adecuados para realizar en el

laboratorio; en cada una se tuvo cuidado especial de garantizar que ninguna de las actividades

desarrolladas utilice sujetos experimentales animales o humanos vivos, así como posibles muestras de

los mismos, atendiendo a la NOM-0871 y a la Ley de Protección a los animales2.

El formato que se presenta en éste grupo de experiencias de laboratorio coincide con lo planteado en

los programas de estudio; esto es, se trata de que el estudiante sea capaz de desarrollar en cada una

de las sesiones prácticas una serie de habilidades y destrezas que le permitan ser competente y llegar

a la resolución de la problemática planteada para cada una de las sesiones de laboratorio.

RECONOCIMIENTOS

En la Vicerrectoría Institucional Académica de Preparatoria (VIAP), nos dimos a la tarea de hacer un

análisis de los manuales o de los materiales con los que se opera en cada plantel y con base en ese

análisis se realizó un diagnóstico que nos permitió identificar la propuesta del Campus que incluía la

mayoría de los elementos que consideramos son los mínimos indispensables. La VIAP reconoce el

esfuerzo de todos los Campus y hace un especial reconocimiento a la Academia de Ciencias

experimentales del Campus Cuernavaca y al Colegio de Bachilleres de Baja California Sur. La propuesta

seleccionada representa un primer acercamiento para homologar lo que se realiza a nivel nacional en

todos los Campus, sin embargo, es una propuesta que sin duda podrá ser mejorada.

1 NORMA OFICIAL MEXICANA NOM-087-SEMARNAT-SSA1-2002, PROTECCIÓN AMBIENTAL - SALUD AMBIENTAL - RESIDUOS PELIGROSOS BIOLÓGICOINFECCIOSOS- CLASIFICACIÓN Y ESPECIFICACIONES DE MANEJO. Publicado en el Diario Oficial de la Federación el 17 de febrero de 2003

2 Publicado en la Gaceta Oficial del Distrito Federal del 26 de febrero de 2002 Última reforma publicada en la Gaceta Oficial del Distrito Federal el 18 de diciembre de 2014.

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REGLAMENTO DE USO DE LABORATORIOS CAPÍTULO I

DISPOSICIONES GENERALES

Artículo 1. El presente reglamento es de observancia general y obligatoria para todos los usuarios de los

laboratorios de Química, Física y Bilogía de preparatoria en la Universidad del Valle de México para efectos

de este ordenamiento y con el objeto de abreviar su denominación se designará a los laboratorios con las

siglas lb.

Artículo 2. Los materiales y reactivos de las prácticas no deberán ser sacados del laboratorio

correspondiente salvo en los casos de siniestros peligro obras de reparación, mantenimiento, o limpieza.

Artículo 3. Los materiales y equipos sean cual fuere su naturaleza deberán ser utilizados con extrema

precaución.

Artículo 4. El laboratorio contara con un catálogo de prácticas programadas y autorizadas por la

academia correspondiente para la correcta ejecución y supervisión de las mismas.

Artículo 5. Para llevar a cabo una práctica en el laboratorio se deberá contar con la presencia del profesor

de la asignatura y de su auxiliar en caso de ser necesario, así como el uso de bata por los alumnos y

maestros.

Artículo 6. El curso escolar no habrá concluido hasta que los estudiantes hayan cubierto la última

práctica propuesta por la academia.

CAPÍTULO II.

USO DE LOS LABORATORIOS

Artículo 7. Podrán hacer uso del laboratorio en los horarios programados para la asignatura los

estudiantes que estén debidamente inscritos en los grupos respectivos.

Artículo 8. El número máximo de estudiantes que podrán intervenir en las prácticas del laboratorio

durante una misma sesión será de 30 alumnos.

Artículo 9. No se dará inscripción a ninguna asignatura en el semestre lectivo aquellos estudiantes que

adeuden cualquier equipo instrumento o material, reactivo o componente al laboratorio.

Artículo 10. En caso de existir algún adeudo de los mencionados en el artículo anterior el estudiante

deberá cubrirlo a la brevedad posible con las características y especificaciones del dañado mientras no

haya cumplido le será impedido el acceso a sus clases.

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Artículo 11. En caso de prácticas y/o proyectos de investigación que requieran de un apoyo adicional,

deberán solicitarlo con anticipación para su autorización.

Artículo 12. Se prohíbe la introducción de alimentos y bebidas al laboratorio.

Artículo 13. Dentro del laboratorio se prohíbe fumar o prender fuego no autorizado para realizar las

prácticas correspondientes.

Artículo 14. Por ningún motivo sé podrá prestar batas por parte del personal de laboratorios a los

alumnos.

Artículo 15. Las batas de los alumnos deberán ser 100% algodón, estar bordadas con su nombre en la

parte frontal.

CAPÍTULO III.

SISTEMA DE ACREDITACIÓN

Artículo 16. Un estudiante tendrá derecho a la evaluación final para acreditar una asignatura teórica

practica con base a los lineamientos porcentuales que fije el reglamento de evaluación.

Artículo 17. No se podrá asentar la calificación definitiva de una asignatura teórica práctica hasta que

no se haya cumplido con la totalidad de las prácticas.

Artículo 18. El peso que tendrán las practicas sobre la calificación que se asentará en la boleta del

estudiante será aquel estipulado de acuerdo al número de créditos en los planes y programas de estudio

vigentes es decir la evaluación sé hará en forma integral considerando las horas teórico prácticas de cada

asignatura y en la proporción que están fijadas en el reglamento correspondiente.

Artículo 19. En caso de que el profesor de prácticas sea distinto al de teoría el primero evaluara y enviara

las calificaciones al segundo en un plazo no mayor a tres días después de terminadas las labores del

laboratorio en cada periodo escolar.

CAPÍTULO IV.

OBLIGACIONES

Artículo 20. Los estudiantes tendrán las siguientes obligaciones:

I. Cumplir con las normas de higiene y seguridad establecidas para el laboratorio.

II. Presentarse a sus prácticas con bata blanca.

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III. Cuidar las instalaciones y equipos del laboratorio dándoles el uso adecuado.

IV. Presentarse puntualmente con el material requerido a la práctica a realizar.

V. Observar buena conducta dentro del laboratorio.

VI. Cumplir con el 80% de asistencias al laboratorio.

VII. Cumplir con el 100% de las prácticas establecidas.

VIII. Informar al profesor de los desperfectos que detecte en el uso de los equipos e

instalaciones.

IX. Entregar los reportes necesarios de cada práctica conforme lo señale el manual

correspondiente elaborado por la academia.

X. Deberá traer o prever lo necesario para guardar sus cosas en los lugares destinados

para ello ya que el personal no se hará responsable de la perdida de objetos de valor

en el área de laboratorios.

XI. Evitar el uso de teléfonos celulares y cualquier dispositivo electrónico de uso

personal dentro de los laboratorios.

XII. Solo alumnos del grupo podrán estar en los laboratorios para tomar su clase.

CAPÍTULO V.

SANCIONES

Artículo 21. Las sanciones a las que se harán acreedores los diversos miembros de la comunidad

universitaria por incumplimiento del presente reglamento serán aquellas que determine el comité de

honor y justicia del plantel y siendo faltas leves el rector del plantel

Artículo 22. Las sanciones podrán ser de dos tipos: temporales y definitivas.

Artículo 23. Las faltas cometidas a este reglamento podrán ser consideradas como:

A. Faltas graves son aquellas que ponen en riesgo la integridad física de

los usuarios y/o afecten al uso de instalaciones.

B. Faltas leves es decir aquella que no pongan en riesgo la integridad física

de los usuarios ni afecten al buen uso de las instalaciones.

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Artículo 24. Los estudiantes infractores de este reglamento se harán acreedores a las siguientes

sanciones:

1. Negativa a su reinscripción a la universidad si adeudan cualquier tipo de material

reactivo o componente de los equipos que formen parte integral de los laboratorios

de acuerdo a la información girada a la dirección de servicios escolares y rectoría del

plantel.

2. Reposición al día siguiente de ocurrido el hecho del equipo

desaparecido o destruido con las mismas características y normas de

calidad especificadas por el fabricante.

3. Pago de los daños causados por su negligencia en el uso de las instalaciones materiales

accesorios y equipos.

4. Baja del laboratorio en el caso de reincidencia en el hecho mencionado en la fracción

anterior.

5. Expulsión de la universidad en caso de robo y/o mutilación intencional de cualquier

componente reactivo o equipo debiendo además reponer lo substraído o destruido.

En aquellas situaciones no previstas por el presente reglamento la sanción será fijada por el comité de

honor y justicia del plantel.

NORMAS DE HIGIENE Y SEGURIDAD PARA LABORATORIOS

Para que el desarrollo de una práctica de laboratorio logre sus objetivos, deberán seguirse ciertas

normas de seguridad con el fin de evitar accidentes, algunos quizá con consecuencias graves.

Es por ello que, al realizar un experimento, debes seguir con mucho cuidado las instrucciones de tu

profesor y llevar a cabo los experimentos leyendo con atención en tu manual de prácticas las

operaciones a seguir para el éxito de las mismas.

9

A continuación, se numeran una serie de indicaciones.

1. Revise el procedimiento de cada práctica antes de entrar al laboratorio, de esta

forma podrá organizar debidamente su trabajo y será capaz de hacer un análisis más

cuidadoso de cuanto sucedió en ella.

2. Antes de iniciar la práctica cerciórate de que todas las llaves de las mesas de trabajo,

en especial las que están conectadas al gas, funcionen perfectamente y que no

existan fugas.

3. Verifica que la campana de extracción y regadera de presión funcionen.

4. Ubica los extintores y el botiquín.

5. Colócate tu bata de laboratorio, la cuál debe ser de manga larga, blanca y estar

limpia.

6. Cuando trabajes con sustancias que desprenden vapores tóxicos, se recomienda

usar lentes de seguridad o googles y trabajar en la campana de extracción.

7. No jugar o hacer bromas con los compañeros dentro del laboratorio.

8. En la mesa de trabajo debe estar únicamente el material y las sustancias con las

cuáles se va a experimentar, así como el manual de prácticas de cada uno.

9. No se debe comer o beber en el laboratorio, recuerda todas las sustancias que se

encuentran dentro del laboratorio son reactivos.

10. No se debe fumar o encender cerillos sin autorización.

11. Antes de encender el mechero, cerciórate primero de que esté lo suficientemente

alejado de sustancias volátiles o combustibles y en seguida prende el cerillo,

colócalo en la boca del mechero y luego abre la llave de gas.

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12. No intente efectuar experimentos que no se le hayan indicado porque puede

ocurrir un accidente.

13. Los tubos de ensayo deben calentarse por las paredes para evitar la expulsión de

su contenido. Evite dirigirlos hacia usted o sus compañeros.

14. Nunca sometas a calentamiento el material de precisión (matraces aforados,

probetas, etc.) porque se rompen fácilmente o se deforman.

15. Cuando diluyas un ácido viértelo con cuidado en agua y agítalo constantemente,

nunca haga la operación inversa pues se libera vapor casi explosivamente. “No des

de beber al ácido”.

16. Si cae en usted o en su ropa algún material corrosivo, a excepción del ácido

sulfúrico, lávese inmediatamente con agua en abundancia y llame al profesor.

17. Al percibir el olor de un líquido no coloques tu cara sobre la boca del recipiente, lo

debes colocar a 15 centímetros de tu cara y con tu mano abanica el aroma.

18. Antes de usar cualquier reactivo lee dos veces la etiqueta para estar seguro de su

contenido.

19. No cierres herméticamente los recipientes en los que haya desprendimiento de

gas.

20. Los ácidos en general son corrosivos, por lo que no deben desecharse en la tarja.

Es conveniente almacenarlos temporalmente en contenedores adecuados.

21. Usa los vidrios de reloj para pesar sustancias sólidas o semisólidas. Nunca peses

directamente en los platillos de la balanza.

22. Cuando por algún motivo no puedas finalizar tu experimento en el tiempo

estipulado, coloca etiquetas que indiquen el contenido de los matraces o frascos

que haya usado.

11

23. Los ácidos o sustancias corrosivas no se pipetean con la boca. Utiliza perillas para

pipeta diseñadas específicamente para estos casos.

24. Evite al máximo la contaminación de los reactivos. Una vez extraídos de su

recipiente no deberán regresarse a este, use una espátula o pipeta para cada

sustancia según corresponda.

Nota: Como medida de precaución adicional el profesor debe dar el visto bueno para el

inicio de cada experimento.

GUÍA DE PRIMEROS AUXILIOS ACETONA

La inhalación de vapores de acetona causa bronquitis crónica, en caso de ingestión es necesario lavar el

estómago, por lo que inmediatamente debes acudir al médico.

ÁCIDOS y ÁLCALIS (BASES)

La gestión de ácidos (clorhídrico, nítrico, sulfúrico, fosfórico y acético) y/o álcalis (sosa cáustica NaOH,

potasa cáustica KOH, cal y amoniaco) causa dolores estomacales, náuseas, vómitos y diarrea, en la

primera fase de acción. Suministra rápidamente, leche o clara de huevos y acude inmediatamente al

doctor, recuerda que el tiempo casi siempre es un factor clave.

Si accidentalmente te cae ácido en la ropa, seca y aplica hidróxido de amonio para neutralizar su efecto.

Sin un ácido cae sobre tu piel, rápidamente seca y lava con mucha agua para diluir. En caso de que te haya producido una quemadura leve aplica una solución de bicarbonato de sodio al 25 %, o bien cubre la herida con vaselina y una gasa para acudir al médico inmediatamente.

Si un ácido cae en tus ojos enjuaga con abundante agua y acude al médico lo más rápido posible

Si cae una base sobre tu ropa, aplica ácido acético diluido o ácido bórico.

Si una base cae sobre tu piel, seca y lava con abundante agua, si se considera necesario aplica una solución de ácido acético diluido o ácido bórico.

Si una base cae en tus ojos, lava con suficiente agua y acude al médico inmediatamente.

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ALCOHOL METILICO (Conocido como industrial)

La ingestión de este tipo de alcohol que no es comestible genera, algunas horas después de su ingestión,

trastornos digestivos (náuseas, vómitos, dolores abdominales, etc.), alteraciones nerviosas (dolor de

cabeza, vértigos, trastornos visuales), etc. Suministra al paciente bicarbonato de sodio en solución y

acude al médico.

AMONIACO

Los vapores del amoniaco son solubles en las secreciones de las vías respiratorias donde actúa como

cáustico y la solución acuosa de amoniaco ocasiona sobre todo intoxicaciones.

BROMUROS

Los bromuros utilizados corrientemente son los de calcio, sodio y potasio. La intoxicación por bromuros

se manifiesta por conjuntivitis, rinitis, anorexia, náuseas y a veces acné. Trastornos nerviosos como

somnolencia y menos frecuentemente excitación motora con alucinaciones. En casos como estos es

necesario acudir lo más pronto con el médico.

COBRE

La inhalación de cobre metálico provoca fiebre. La ingestión de sales de cobre (sulfato) provoca,

gastroenteritis suministra al paciente agua o leche para diluir el tóxico y llévalo con el médico para un

lavado de estómago. El sulfato de cobre causa diarreas verdes.

TETRACLORURO DE CARBONO

La ingestión de tetracloruro de carbono causa gastroenteritis crónica seguid de hepatitis tóxica. La

inhalación de dosis masivas causa edema de pulmón (poco frecuente) o un estado de narcosis.

En caso de ingestión es necesario practicar un lavado de estómago y en caso de inhalación, respiración

artificial, oxígeno, desvestir al intoxicado y lavarlo.

Estas son algunas recomendaciones que te hacemos y la forma en que debes actuar en el caso de que

alguien sufriera un accidente ingiriendo o inhalando alguna de las sustancias antes mencionadas.

Lo mejor es que siempre te conduzcas con cuidado y prudencia dentro del laboratorio.

13

RÚBRICA DE EVALUACIÓN A continuación, se presenta una rúbrica que permitirá evaluar de desempeño del estudiante en cada una de las

prácticas.

RÚBRICA DE VALORACIÓN DEL TRABAJO EXPERIMENTAL

ESCALA DE CALIFICACIÓN

EXCELENTE 2 Pts. ACEPTABLE 1 Pts. INSUFICIENTE 0 Pts.

1. Preparación

• Identifica todas las variables del

experimento, plantea sus objetivos.

• Buen proceso de preparación, muestra

profundidad en la investigación del tema.

• Incluye las referencias bibliográficas

• Identifica algunas de las variables

del experimento.

• Cumplido en la preparación

demuestra conocimiento del tema.

• No Identifica las variables del

experimento, necesita mucha revisión para

la tarea encargada.

2. Trabajo experimental

• Logra conectar su investigación en

diferentes aspectos de la práctica.

• Desarrolla la práctica experimental de

manera adecuada siguiendo los pasos

correctamente.

• Toma en cuenta la mayor parte de

las instrucciones.

• Requiere ayuda para desarrollar el

trabajo experimental

• No sigue correctamente las instrucciones,

desatiende al desarrollar el trabajo

experimental.

3. Participación

• Su participación es pertinente y activa, es

fundamental para la ejecución del

experimento y el buen desarrollo de cada uno

de los conceptos.

• Su participación es oportuna,

aporta buenos elementos y presta

atención a las diferentes

participaciones

• Su participación es oportuna, aporta

buenos elementos y presta atención a las

diferentes participaciones

• Está presente pero presta poca atención

a las distintas instrucciones para la

ejecución

de la práctica.

4. Reporte de Resultados

• Interpreta correctamente los resultados del

experimento.

• Presenta los datos en forma profesional

demostrando un nivel alto de comprensión

sobre el contenido.

• Interpreta con algunos errores los

resultados del experimento, tiene

errores en los cálculos, requiere de

alguna revisión para alcanzar el nivel

de excelente.

• Interpreta erróneamente los resultados,

comete muchos errores en los cálculos.

• La presentación de los datos es confusa

el trabajo no merece crédito.

5. Elaboración de

Conclusiones

• Elabora conclusiones válidas, bien

fundamentadas basadas en el correcto

análisis de la experimentación.

• Justifica que los explícita- mente que los

objetivos se hayan alcanzado o no.

• Elabora conclusiones parcial- mente

válidas, basadas en una

interpretación en parte correcta de

los resultados

• Menciona vagamente el logro de los

objetivos

• Elabora conclusiones no válidas, basadas

en una interpretación deficiente de los

resultados.

• No menciona en logro de objetivos, no

llega a ninguna conclusión.

14

PRÁCTICA 1. MEDICIONES I. (SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES DE MEDIDA)

COMPETENCIAS DISCIPLINARES BÁSICAS EN EL ÁREA EXPERIMENTAL

• Aplica la metodología apropiada en la realización de proyectos interdisciplinarios atendiendo

problemas relacionados con las ciencias experimentales.

• Diseña prototipos o modelos para resolver problemas, satisfacer necesidades o demostrar principios

científicos, hechos o fenómenos relacionados con las ciencias experimentales.

• Resuelve problemas establecidos o reales de su entorno, utilizando las ciencias experimentales para

la comprensión y mejora del mismo

CONSIDERACIONES TEÓRICAS

Una medición es el resultado de una operación humana de observación mediante la cual se compara

una magnitud con un patrón de referencia.

Por ejemplo, al medir el diámetro de una varilla, se compara el diámetro de la varilla con una regla

graduada y se lee en la escala. Por otro lado, al medir la velocidad de un corredor, se compara el tiempo

que tarda en recorrer una determinada distancia con el intervalo de tiempo registrado por un

cronómetro, y después se calcula el cociente de la distancia recorrida entre el valor leído en el

cronómetro.

Cuando alguien mide algo, debe tener cuidado para no producir una perturbación en el sistema que está

bajo observación. Por ejemplo, cuando se mide la temperatura de un cuerpo, se le pone en contacto con

un termómetro. Pero, cuando se les pone en contacto, se intercambia energía en forma de calor entre

el cuerpo y el termómetro, dando como resultado un pequeño cambio en la temperatura de ambos. Así,

el instrumento de medida afecta de algún modo a la magnitud o variable que se desea medir.

En consecuencia, toda medición es una aproximación al valor real y por lo tanto siempre tendrá asociada

una incertidumbre.

PATRONES DE MEDIDA

La existencia de diversos patrones de medida para una misma magnitud, ha creado dificultades en las

relaciones internacionales de comercio, en el intercambio de resultados de investigaciones científicas,

etc.

15

La selección y adopción de los patrones para medir las magnitudes físicas es el resultado de una

convención, y su definición es hasta cierto punto arbitraria, pero está condicionada a que cumpla los

siguientes requisitos:

• que sean reproducibles y

• que sean invariantes.

La primera condición garantiza su utilización universal y la segunda garantiza la universalidad de la

magnitud física que se mide.

En el Sistema Internacional de Unidades (SI), que es el que rige actualmente, se reconocen siete unidades

básicas: El metro (m), el kilogramo (kg), el segundo (s), el ampere (A), el kelvin (K), el mol (mol) y la

candela (cd).

Cada unidad básica está asociada a la magnitud de una variable física. Al medir a una variable, por

ejemplo, la altura de un edificio, se determina un intervalo donde dicha variable toma su valor. Este

intervalo depende de la resolución del aparato con el que se mide, y del cuidado que se tenga para hacer

la medición. Algunas variables, como el tiempo de oscilación de un péndulo, se tienen que medir varias

veces y con métodos estadísticos se determina el intervalo donde se encuentra el valor de la variable

medida (el periodo, en este caso).

OBJETIVO GENERAL

El alumno entenderá el concepto de medición.

OBJETIVOS PARTICULARES

1) El alumno comprenderá la necesidad de utilizar patrones estándares de medida.

2) El alumno entenderá el concepto de incertidumbre de una medición.

16

MATERIALES Y EQUIPO

CANTIDAD

MATERIALES Y EQUIPO

MATERIAL QUE PROPORCIONA

EL LABORATORIO

MATERIAL QUE PROPORCIONA EL ESTUDIANTE

1 1 1

1 1 1 1 1 1 2

Varilla metálica Riel de aire con su móvil Vaso de precipitado graduado en 10 mL Probeta graduada en mL Cronómetro Vernier Vaso desechable Barra de madera Conjunto de clavos Reglas; una graduada en cm y la otra graduada en mm

* *

*

*

*

*

* * * *

PROCEDIMIENTO 1

Realizar las siguientes mediciones utilizando patrones no estándares, seleccionados convenientemente:

1) Medir la longitud de una varilla.

2) Medir el tiempo que tarda en pasar el móvil del riel de aire entre dos marcas, cuando éste

se encuentra inclinado 5 º con respecto a la horizontal.

3) Medir el volumen de un vaso desechable.

4) Asentar los resultados de las mediciones en la tabla I.

17

RESULTADOS

Tabla I

Magnitud medida

Resultados Equipo 1

Resultados Equipo 1

Resultados Equipo 1

Resultados Equipo 1

Resultados Equipo 1

Resultados Equipo 1

Longitud de la varilla

Volumen del vaso

Tiempo de deslizamiento

CUESTIONARIO

1. ¿Se pueden comparar sus resultados con los resultados obtenidos por los otros equipos? ¿Por qué?

___________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________

2. ¿Considera usted que en la sociedad actual es conveniente, que cuando se mida una misma magnitud por diferentes personas, se utilicen patrones de medición diferentes? ¿Por qué?

___________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________

18

3. ¿Por qué los patrones estándares de medición deben cumplir con los requisitos de ser reproducibles e invariantes?

___________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________

PROCEDIMIENTO 2

Realizar las siguientes mediciones utilizando patrones estándares, mencionados en la tabla II:

1) Medir la longitud de una varilla.

2) Medir el tiempo que tarda en pasar el móvil del riel de aire entre dos marcas, cuando este se

encuentra inclinado 5º con respecto a la horizontal.

3) Medir el volumen de un vaso desechable.

4) Contar el número de clavos.

5) Asentar los resultados de las mediciones en la tabla II.

19

RESULTADOS

Tabla II

Magnitud medida

Patrón calibrado 1

Patrón calibrado 2

Patrón calibrado 3

Longitud de la barra

Regla en cm

Regla en mm

Vernier

Volumen del vaso

Vaso precipitado graduado

en 10 mL

Probeta graduada en mL

Probeta graduada en 0.1

mL

Tiempo de deslizamiento

Reloj

Cronómetro 1/10 s

Cronómetro (1/100s)

Número de clavos

CUESTIONARIO

1. ¿Encontró algún problema para determinar exactamente el número de clavos?, ¿Qué patrón de

medida utilizó para la determinación del número de clavos?

___________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________

2. ¿Pudo medir exactamente las magnitudes de la longitud de la varilla, el volumen del vaso y el tiempo

de deslizamiento del móvil entre las marcas?

___________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________

20

EXPLIQUE

3. ¿Cuál es la diferencia entre las tres mediciones de la longitud de la barra cuando utiliza patrones

diferentes?

___________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________

4. ¿Cuál es el efecto al utilizar patrones con diferente graduación sobre sus medidas del volumen del

vaso desechable?

___________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________

5. Si deseara conocer con mayor precisión las magnitudes de la longitud de la varilla y del volumen del

vaso ¿cuáles patrones utilizaría?

___________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________

6. En función de lo anterior, de manera general, ¿qué puede decir acerca de la precisión de sus

mediciones?

___________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________

21

FUENTES DE REFERENCIA BIBLIOGRÁFICA:

____________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

CONCLUSIONES

Explica sí se alcanzaron los objetivos de la práctica.

___________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________________

22

EVALUACIÓN DE LA PRÁCTICA

NOMBRE:


NÚMERO DE EQUIPO:



1. Preparación


3. Participación


5. Elaboración de

Conclusiones

CALIFICACIÓN:

REALIMENTACIÓN:

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PRÁCTICA 2. MEDICIONES II







la comprensión y mejora del mismo.


Todas las mediciones tienen asociada una incertidumbre que puede deberse a los siguientes factores:

• La naturaleza de la magnitud que se mide.

• El instrumento de medición.

• El observador.

• Las condiciones externas.

Cada uno de estos factores constituye por separado una fuente de incertidumbre y contribuye en mayor o menor

grado a la incertidumbre total de la medida. La tarea de detectar y evaluar las incertidumbres no es simple e

implica conocer diversos aspectos de la medición.

OBJETIVO GENERAL

El alumno determinará la incertidumbre de las mediciones.

OBJETIVOS PARTICULARES

1) El alumno determinará las incertidumbres a partir de los instrumentos de medición.

2) El alumno determinará las incertidumbres en mediciones indirectas.

3) El alumno comparará la medición de una magnitud realizada en forma directa y en forma indirecta.

4) El alumno determinará las incertidumbres con métodos estadísticos.

24

MATERIALES Y EQUIPO

CANTIDAD

MATERIALES Y EQUIPO


EL LABORATORIO


1

1 1

1 1 1 1 1 1

Regla graduada en mm (de 30 cm de largo). Embudo. Probeta graduada en ml (de 100 ml de capacidad). Balanza (de 0.1gr de resolución). Prisma rectangular. Vaso cilíndrico de acrílico. Soporte. Péndulo. Cronómetro

* *

*

* *

*

* *

*

PROCEDIMIENTO PARA ALCANZAR LOS OBJETIVOS PARTICULARES UNO Y DOS

MEDICIONES DIRECTAS

1. Mida las dimensiones del prisma: largo, alto y ancho.

2. Mida la masa del prisma (utilice una balanza).

MEDICIONES INDIRECTAS

3. Calcule el área de las caras del prisma (A = lado x lado).

4. Calcule el volumen del prisma (V = largo x ancho x alto).

5. Calcule la densidad del prisma (densidad = masa / volumen).

6. Determine las incertidumbres asociadas a cada una de las mediciones directas e indirectas.

7. Exprese sus mediciones en la forma x ± ∆x

8. Exprese sus mediciones utilizando cifras significativas.

9. Escriba todos sus resultados en la tabla I.

25

RESULTADOS

Tabla I

Magnitud Valor más probable

Incertidumbre Incertidumbre

relativa Resultado

Cifras significativas

Largo (cm)

Alto (cm)

Ancho (cm)

Masa (g)

Área de una cara (cm2)

Volumen (cm3)

Densidad (g/cm3)

CUESTIONARIO

a) ¿Cómo se determina la incertidumbre de una medición directa?

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

b) ¿Cómo se determina la incertidumbre de una medición indirecta?

_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

26

c) ¿Cómo podría reducir la incertidumbre en las mediciones reportadas en la tabla I?

_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

PROCEDIMIENTO PARA ALCANZAR EL OBJETIVO PARTICULAR TRES

1) Para medir directamente el volumen del cilindro, llénelo totalmente con agua y con la probeta mida su volumen.

2) Determine la incertidumbre asociada a su medición.

3) Anote sus resultados en la tabla II.

4) Para medir indirectamente el volumen del mismo cilindro, mídale las dimensiones internas (diámetro y altura) y calcule el volumen empleando la fórmula:

𝑽 = 𝝅𝒅𝟐

𝟒𝒉

5) Determine la incertidumbre del volumen calculado, utilizando la expresión:

∆𝑽 = 𝑽 (𝟐∆𝒅

𝒅+

∆𝒉

𝒉)

27

6) Anote sus resultados en la tabla II.

Tabla II

Magnitud Valor central x Incertidumbre ∆x Resultado (x ± ∆x)

Volumen (mL) Medición directa

Diámetro (cm)

Altura (cm)

Volumen (mL) Medición indirecto

CUESTIONARIO

1) ¿Si compara las mediciones, la directa y la indirecta, del volumen, qué observa? ____________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________

28

2) ¿Qué medición es la más precisa? ____________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________

3) ¿A qué se debe que la incertidumbre de la medición indirecta es mayor? ____________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________

PROCEDIMIENTO PARA ALCANZAR EL OBJETIVO PARTICULAR CUATRO

1) Mida al menos diez veces el periodo de un péndulo.

2) Calcule la media aritmética del periodo .

3) Determine la desviación media de la medición del periodo.

4) Determine la desviación estándar de la medición del periodo.

5) Escriba todos sus resultados en la tabla III.

29

RESULTADOS

Tabla III

Medición Periodo

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Promedio

Desviación Media

Desviación Estándar

CUESTIONARIO

1) ¿A qué atribuye que, en general, obtiene valores diferentes en las mediciones del periodo?

____________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________

30

2) Exprese el resultado de su medición en la forma T ± ∆T, utilizando la desviación media.

____________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________

3) Exprese el resultado de su medición en la forma T ± ∆T, utilizando la desviación estándar.

____________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________

4) Si en lugar de 10 hiciera 100 mediciones, ¿qué efecto tendrían los errores aleatorios en sus

resultados?

____________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________


___________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________

CONCLUSIONES


________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

__________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

__________________________________________________________________

31


NOMBRE:


NÚMERO DE EQUIPO:



1. Preparación


3. Participación


5. Elaboración de

Conclusiones

CALIFICACIÓN:

REALIMENTACIÓN:

32

PRÁCTICA 3. DISTANCIA Y DESPLAZAMIENTO









La distancia recorrida por un móvil es una magnitud escalar, ya que solo interesa saber cuál fue la

magnitud de la longitud recorrida por el móvil durante su trayectoria, sin importar en qué dirección lo

hizo. El desplazamiento de un móvil es una magnitud vectorial que corresponde a una distancia medida

en una dirección particular entre dos puntos: el de partida y el de llegada.

OBJETIVO

Determinar experimentalmente los valores de la distancia y la magnitud del desplazamiento de un móvil.

MATERIALES

CANTIDAD

MATERIALES Y EQUIPO


EL LABORATORIO


1 1 1 1 1

Regla graduada de un metro Transportador Cordón o mecate de 5 cm Gis Trozo de madera o palo

* * * * *

33

PROCEDIMIENTO

1) Marque en el piso una señal que le sirva como punto de partida. Identifique con sus compañeros el

norte, sur, este y oeste geográfico.

2) Pídale a un compañero que de cinco pasos al norte y tres pasos al este, marque en cada caso el punto

a donde llega.

3) Determine cuál es la distancia total recorrida por su compañero. Para ello, mida con la regla la

distancia que recorrió al dar los cinco pasos al norte y la distancia recorrida al dar los tres pasos al este.

Sume las dos distancias y encuentre el valor de la distancia total.

4) Determine el desplazamiento efectuado por su compañero. Para lograrlo, mida con la regla la

distancia que hay entre el punto de partida y el de llegada. La dirección la determinará al medir con un

transportador el ángulo que forma la recta que representa la distancia medida entre el punto de partida

y el de llegada respecto al este.

5) Trace en el piso un círculo cuyo radio sea de 5 m. para ello, utilice un cordón o mecate de 5 m, marque

lo que será el centro del círculo y fije con el dedo de un compañero un extremo del cordón o mecate, y

en el otro extremo de éste, ate un gis o un trozo de madera (dependiendo del tipo de piso) para que

marque el círculo al girar alrededor del centro de éste.

6) Señale sobre el círculo un punto de partida, colóquese en él y de cinco vueltas completas para que

regrese al mismo unto de donde partió. Calcule la distancia que recorrió. Recuerde que el perímetro de

un círculo es igual a 2r. ¿Cuánto vale el desplazamiento que efectuó?

CUESTIONARIO

¿Por qué el desplazamiento es cero, cuando al partir de un punto y después de recorrer una distancia

se regresa al mismo punto de partida?

____________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________

34

____________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________

¿Por qué no es lo mismo distancia que desplazamiento?

____________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________


___________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________

CONCLUSIONES


________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

__________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

__________________________________________________________________

35


NOMBRE:


NÚMERO DE EQUIPO:



1. Preparación


3. Participación


5. Elaboración de

Conclusiones

CALIFICACIÓN:

REALIMENTACIÓN:

36

PRÁCTICA 4. EQUILIBRIO DE FUERZAS COLINEALES Y DE FUERZAS ANGULARES O

CONCURRENTES









Para definir las magnitudes escalares solo se requiere la cantidad expresada en números y el nombre de

la unidad de medida. Ejemplos: longitud, masa y volumen. Las magnitudes vectoriales son las que, para

definirse, además de la cantidad expresada en números y el nombre de la unidad, necesitan que se

señale la dirección y el sentido. Ejemplos: desplazamiento, velocidad, aceleración y fuerza. Cualquier

magnitud vectorial puede ser representada en forma gráfica por medio de una flecha llamada vector.

Gráficamente un vector es un segmento de recta dirigido. Un vector cualquiera tiene las siguientes

características:

a) Punto de aplicación b) Magnitud c) Dirección d) Sentido

Un sistema de vectores es colineal cuando dos o más vectores se encuentran en la misma dirección o

línea de acción.

Un sistema de vectores es angular o concurrente cuando la dirección o línea de acción de los vectores

se cruza en algún punto, dicho punto constituye el punto de aplicación de los vectores. La resultante de

un sistema de vectores es aquel vector que produce el mismo efecto de los demás vectores integrantes

del sistema. El vector capaz de equilibrar un sistema de vectores recibe el nombre de equilibrante, tiene

la misma magnitud y dirección que la resultante, pero con sentido contrario. Para sumar magnitudes

37

vectoriales utilizamos métodos gráficos y analíticos, porque los vectores no pueden sumarse

aritméticamente por tener dirección y sentido.

El efecto que una fuerza produce sobre un cuerpo de pende de su magnitud, así como de su dirección y

sentido, por tanto, la fuerza es una magnitud vectorial. Para medir la intensidad o magnitud de una

fuerza se utiliza un instrumento llamado dinamómetro, su funcionamiento se basa en la Ley de Hooke,

la cual dice: dentro de los límites de elasticidad las deformaciones sufridas por un cuerpo son

directamente proporcionales a la fuerza recibida. El dinamómetro consta de un resorte con un índice y

una escala graduada; la deformación producida en el resorte al colgarle un peso conocido, se transforma

mediante la lectura del índice en la escala graduada, en un valor concreto de la fuerza aplicada. La unidad

de fuerza utilizada en el Sistema Internacional es el newton (N), en ingeniería es muy utilizado el llamado

kilogramo-fuerza (kgf): 1 kgf = 9.8 N.

OBJETIVO

Encontrar la resultante y la equilibrante de un sistema de fuerzas colineales y de fuerzas angulares o

concurrentes.

MATERIALES Y EQUIPO

CANTIDAD

MATERIALES Y EQUIPO


EL LABORATORIO


3 3 1 1 1 3 1 3

Dinamómetros Prensas de tornillo Regla graduada Transportador Argolla metálica Trozos de cordón Lápiz Tres hojas de papel

* *

* * * * * *

38

PROCEDIMIENTO

1) A la mitad de un lápiz ate dos cordones de tal manera que uno quede a la izquierda y otro a la derecha. Pídale a un compañero sujetar uno de los extremos y usted tire del otro, evitando mover el lápiz. ¿Qué se puede concluir de la magnitud de dos fuerzas que actúan sobre el lápiz? Para cuantificar la magnitud de las fuerzas enganche un dinamómetro en cada extremo de los cordones y vuelvan a tirar de ambos dinamómetros sin mover el lápiz. Registren las lecturas que marcan los dinamómetros. ¿Cómo son esas lecturas?

2) Sujete tres cordones a la argolla metálica como se observa en la siguiente figura 1. Con ayuda de

otros dos compañeros tire cada uno un extremo de los cordones, de tal manera que la argolla no se mueva. ¿Cuál es su conclusión acerca de las fuerzas que actúan sobre la argolla? Enganche un dinamómetro a cada extremo de los cordones y monte un dispositivo como el mostrado en la figura 2. Registre la lectura de cada dinamómetro cuando el sistema quede en equilibrio.

Figura 1

39

Figura 2

3) Coloque debajo de la argolla una hoja de papel y trace sobre ella las líneas correspondientes a las posiciones de los cordones. Anote en cada trazo la magnitud de la lectura de los dinamómetros, así como el ángulo que forman entre sí, medido con su transportador. Con los trazos hechos en la hoja y mediante una escala conveniente, represente el diagrama vectorial. Considere la fuerza F3, la cual se lee en el dinamómetro C, como la equilibrante de las otras dos fuerzas; F1 y F2. Compare la magnitud de F3, leída en el dinamómetro, con la obtenida gráficamente al sumar F1 y F2 por el método del paralelogramo. ¿Cómo son ambas magnitudes? Cualquiera de las otras dos fuerzas puede ser la equilibrante de las otras dos, por ello F2 es la equilibrante de F1 y F3, así como F1, es la equilibrante de F2 y F3.

CUESTIONARIO

1) ¿Qué condición se debe cumplir para que un cuerpo esté en equilibrio?

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

__________________________________________________________________

40

2) ¿Cómo lograron que el lápiz no se moviera?

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

__________________________________________________________________

3) ¿Qué sistema de fuerzas construyeron de acuerdo con el punto 1 de la actividad experimental?

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

__________________________________________________________________

4) ¿Cómo se determina la resultante de dos fuerzas concurrentes en forma gráfica?

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

__________________________________________________________________

5) ¿Cómo define a la resultante de un sistema de fuerzas?

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

__________________________________________________________________

6) ¿Qué características tiene la equilibrante de un sistema de fuerzas?

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

__________________________________________________________________

41

7) ¿Qué método gráfico utilizaría para sumar tres o más fuerzas concurrentes?

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

__________________________________________________________________

8) ¿Por qué decimos que cualesquiera de las fuerzas concurrentes pueden considerarse como la equilibrante de las otras fuerzas que forman el sistema?

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

__________________________________________________________________


___________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________

CONCLUSIONES


________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

____________________________________________________________

42


NOMBRE:


NÚMERO DE EQUIPO:



1. Preparación


3. Participación


5. Elaboración de

Conclusiones

CALIFICACIÓN:

REALIMENTACIÓN:

43

PRÁCTICA 5. VECTORES









La estática es la parte de la mecánica que estudia las condiciones bajo las cuales los cuerpos están en reposo.

Según este criterio, la estática es un caso particular de la dinámica, es decir; estudia aquellos cuerpos o sistemas

que no están en movimiento continuo.

Un sistema de vectores es concurrente cuando la dirección o línea de acción de los vectores se cruza en algún

punto, dicho punto constituye el punto de aplicación de los vectores. La resultante de un sistema de vectores es

aquel vector que produce el mismo efecto de los demás vectores integrantes del sistema. El vector encargado de

equilibrar un sistema de vectores recibe el nombre de equilibrante, tiene la misma magnitud y dirección que la

resultante, pero con sentido contrario. Para sumar magnitudes vectoriales empleamos métodos gráficos, como

el del paralelogramo o el del polígono, y métodos analíticos, porque los vectores no pueden sumarse

aritméticamente por tener dirección y sentido.

OBJETIVO

Resolver problemas de equilibrio de los cuerpos mediante el análisis de las variables que están involucradas en

el sistema de fuerzas concurrentes, por el método del paralelogramo.

44

EQUIPOS Y MATERIALES

CANTIDAD

MATERIALES Y EQUIPO


EL LABORATORIO


3 2 1 1 3 1 2 3 1 1 2 1

Dinamómetros Soportes universales Varilla metálica de 50 - 60 cm Plomada o juego de pesas Trozos de piola o cordón Argolla metálica Nuez doble Hojas milimétricas Lápiz Calculadora Transportadores Regla graduada

* * * *

*

* *

* * * * *

EXPERIMIENTO 1: Sujeta tres cordones a la argolla metálica como se ve en la figura 1, que se muestra a continuación. Con

ayuda de otros dos compañeros tire cada uno un extremo de los cordones, de tal manera que la argolla

no se mueva.

¿Cuál es tu conclusión acerca de las fuerzas que actúan sobre la argolla? Engancha un dinamómetro a

cada extremo de los cordones y registra la lectura de cada dinamómetro cuando el sistema quede en

equilibrio.

45

Debajo de las argollas coloca una hoja de papel y traza sobre ella las líneas correspondientes a las posiciones de

los cordones. Anota en cada trazo el valor de la lectura de los dinamómetros en la tabla 1, así como el ángulo que

forman entre sí, medido con el transportador. Con los trazos hechos en la hoja y mediante una escala

conveniente, representa el diagrama vectorial. Considera la fuerza F3, como la equilibrante de las otras dos

fuerzas: F1 y F2. Compara el valor de F3, leído en el dinamómetro, con el obtenido gráficamente al sumar F1 y F2

por el método del paralelogramo.

Tabla 1. Recolección de datos

FUERZAS ÁNGULO

DIAMETRO (Kgf)

OBSERVACIONES

F1

F2

F3

46

Engancha un dinamómetro a cada extremo de los cordones y monta un dispositivo como el mostrado

en la figura 2. Registra la lectura de cada dinamómetro cuando el sistema quede en equilibrio.

Considera las fuerzas que están involucradas en la figura 2, las cuales se leen en cada uno de los

dinamómetros y transportadores y anota las lecturas en la tabla 2.

Mueve hacia la derecha y a la izquierda la plomada y anota los datos arrojados por el dinamómetro y el

transportador, en la tabla 2.

47

Cálculos, mediciones y tablas:

Tabla 2. Recolección de datos

FUERZAS ÁNGULO ΣFx ΣFy

CUESTIONARIO

1. ¿Qué condición se debe cumplir para que un cuerpo esté en equilibrio?

____________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

2. ¿Cómo se determina la resultante de dos fuerzas concurrentes en forma gráfica?

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. ¿Cómo defines a la resultante de un sistema de fuerzas?

____________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

48

4. ¿Qué características tiene la equilibrante de un sistema de fuerzas?

____________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

5. ¿Qué método gráfico utilizarías para sumar tres o más fuerzas concurrentes?

____________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

6. ¿Por qué decimos que cualquiera de las fuerzas concurrentes puede considerarse como la equilibrante

de las fuerzas que forman al sistema?

____________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

7. ¿Cómo se clasifican los sistemas de fuerzas?

____________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

49


___________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________

CONCLUSIONES


________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

____________________________________________________________

50


NOMBRE:


NÚMERO DE EQUIPO:



1. Preparación


3. Participación


5. Elaboración de

Conclusiones

CALIFICACIÓN:

REALIMENTACIÓN:

51

PRÁCTICA 6. DINÁMICA ROTACIONAL






• Confronta las ideas preconcebidas acerca de los fenómenos naturales con el conocimiento científico

para explicar y adquirir nuevos conocimientos.



• Aplica medidas de seguridad para prevenir accidentes en su entorno y/o para enfrentar desastres

naturales que afecten su vida cotidiana.


Rotación es el movimiento de cambio de orientación de un cuerpo o un Sistema de referencia en el que

un objeto girando alrededor de un eje, experimenta fuerzas centrifugas y centrípetas en su trayectoria.

Por lo tanto, dichas fuerzas y centrifugas y centrípetas, involucran a variables como la velocidad de giro,

la masa del cuerpo que está girando y el radio de giro, entre mayor sea alguna de estas variables, el

objeto experimentara una mayor fuerza.

OBJETIVO

Visualizar el efecto de las fuerzas centrifugas y centrípetas que actúan en un cuerpo con movimiento

rotacional.

52

MATERIALES Y EQUIPOS

CANTIDAD

MATERIALES Y EQUIPO


EL LABORATORIO


2

50 cm

Masas de diferentes tamaños (100 y 200 gr) Hilo resistente (cuerda de pescar)

*

*

PROCEDIMIENTO 1:

1. El profesor mostrará un lugar adecuado para instalar el equipo, pudiendo ser en el salón de clases o el

laboratorio.

2. Primeramente se atraviesa el hilo a través del popote.

3. Se amarran las masas a los extremos de hilo

4. Se sujeta el popote de manera vertical con una mano asegurándose que el extremo de la masa chica quede

en el extremo superior.

5. Se empieza a realizar movimientos circulares en la mano que sujeta el popote y se observa que sucede en el

movimiento de las masas.

CUESTIONARIO

1. ¿Qué sucede con la masa más pesada localizada en la parte inferior al girar el popote?

___________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

2. Explica el fenómeno que observas con la masa más pesada ¿A qué se debe dicho movimiento?

___________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________

53

___________________________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

3. ¿Qué sucede si incrementas la velocidad de giro del popote?

___________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________

4. ¿Qué observas al hacerse el radio de giro más grande?

___________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________

5. Si incrementas la masa del objeto más pequeño (sin que exceda la masa del objeto más grande) ¿Qué

observas?

___________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________


___________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________

CONCLUSIONES


________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

54

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

____________________________________________________________


NOMBRE:


NÚMERO DE EQUIPO:



1. Preparación


3. Participación


5. Elaboración de

Conclusiones

CALIFICACIÓN:

REALIMENTACIÓN:

55

PRÁCTICA 7. MÁQUINAS SIMPLES (POLEAS)


• Evalúa las implicaciones de la ciencia y la tecnología, así como los fenómenos relacionados con el

origen, continuidad y transformación de la naturaleza para establecer acciones a fin de preservarla en

todas sus manifestaciones.








Las poleas son máquinas simples que pueden utilizarse para cambiar la dirección de una fuerza, reducir

la fuerza necesaria para mover una carga a cierta distancia o aumentar la rapidez a la cual la carga se

está moviendo, pero no cambian la cantidad de trabajo efectuado. Sin embargo, si se reduce la fuerza

efectiva requerida, la distancia que recorre la carga disminuye en proporción a la distancia que recorre

la fuerza. Los sistemas de poleas pueden contener una sola polea o combinación de poleas fijas y

móviles.

En una máquina ideal, en la que no hay fricción, toda la energía se transfiere y el trabajo de entrada del

sistema es igual al trabajo de salida. El trabajo de entrada es igual a la fuerza multiplicada por la distancia

que dicha fuerza recorre, Fede. El trabajo de salida es igual a la fuerza de salida (carga) multiplicada por

la distancia recorrida, Frdr. La ventaja mecánica ideal, VMI, del sistema de poleas puede encontrarse

dividiendo la distancia producto de la fuerza entre la distancia que la carga se desplaza. De tal modo,

VMI = de / dr. La máquina ideal tiene una eficiencia de 100 %. En el mundo real, sin embargo, las

eficiencias medidas son menores que 100%. La eficiencia se encuentra por medio de:

56

OBJETIVO

Encontrar la ventaja mecánica y la eficiencia de varios sistemas diferentes de poleas.

MATERIALES Y EQUIPOS

CANTIDAD

MATERIALES Y EQUIPO


EL LABORATORIO


1 2

1

1 1

3

2 metros 1

Poleas simples

Poleas dobles

Conjunto de masas métricas con gancho.

Dinamómetro.

Soporte universal u otro.

Nuez con varilla o gancho para colgar

Cuerda

Metro

* *

*

* * *

* *

PROCEDIMIENTO 1:

1. Monta el sistema de una polea fija, Como se muestra en la figura 1, (a).

2. Selecciona una masa que puedas medirse en tu dinamómetro, Registra el valor de tu masa en la tabla 1. Determina el peso, en newtons, de la masa que vas a levantar multiplicando su masa en kilogramos por la aceleración de la gravedad. Recuerda que W = mg.

57

3. Levanta con cuidado la masa jalándola con el dinamómetro. Mide la altura, en metros, que la masa se levanta. Anota este valor en la tabla 1. Calcula el trabajo de salida de la masa multiplicando su peso por la altura que se eleva. Registra este valor en la tabla 2.

4. Mediante el empleo del dinamómetro levanta la masa a la misma altura que se elevó en el paso 3. Pide a tu compañero de práctica que lea, directamente en el dinamómetro, la fuerza, en newtons, requerida para elevar la masa. (Si tu dinamómetro está graduado en gramos, en lugar de newtons, calcula la fuerza multiplicando la lectura expresada en kilogramos por la aceleración de la gravedad). Anota en la tabla 1 como la fuerza del dinamómetro.

Cuando estés levantando la carga con el dinamómetro, jala hacia arriba de manera lenta y uniforme, empleando la cantidad de fuerza mínima necesaria para mover la carga. Cualquier fuerza en exceso acelerará la masa y ocasionará un error en tus cálculos.

5. Mide la distancia, en metros, a lo largo de la cual la fuerza actuó para levantar la carga hasta la altura que se elevó. Registra este valor en la tabla 1 como la distancia, d, a lo largo de la cual actúa la fuerza. Determina el trabajo de entrada para levantar la masa multiplicando la lectura de la fuerza del dinamómetro por la distancia a lo largo de la cual actuó la fuerza. Anota el valor para el trabajo de entrada en la tabla 2.

6. Repite los pasos del 2 al 5 para una carga diferente.

7. Repite los pasos del 2 al 6 para cada uno de los diferentes arreglos de poleas en las figuras 1(b), 1 (c) y 1(d). Asegúrate de incluir la masa de la(s) polea(s) como parte de la masa levantada.

58

8. Cuenta el número de hilos elevadores de la cuerda utilizados para soportar el peso o carga en cada arreglo, del (a) al (d). Registra estos valores en la tabla 2.

Tabla 1.

ARREGLO DE

POLEAS

MASA LEVANTADA

(Kg)

PESO(W) DE LA MASA (N)

ALTURA (H) QUE SE LEVANTA LA

MASA (M)

FUERZA DEL DINAMÓMETRO

(N)

DISTANCIA (D) A LO LARGO DE LA CUAL

ACTÚA LA FUERZA (M)

A

B

C

D

Tabla 2

ARREGLO DE

POLEAS

TRABAJO DE SALIDA (WH/J)

TRABAJO DE ENTRADA

(WH/J)

VMI (de / dr)

VM NÚMERO DE

HILOS ELEVADORES

EFICIENCIA %

A

B

C

D

59

CUESTIONARIO

1. Encuentra la eficiencia de cada sistema. Anota los resultados en la tabla 2. ¿Cuáles son algunas razones posibles por las cuales la eficiencia nunca es del 100 %? ___________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________

Temas selectos de Física I · 2020. 8. 26. · Temas selectos de Física I. 1 NOMBRE DEL DOCENTE: _____ NOMBRE DEL ESTUDIANTE ... de los usuarios ni afecten al buen uso de las instalaciones.

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