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LABORATORIO DE FÍSICA BÁSICA
UNIVERSIDAD VERACRUZANA
MANUAL DE PRÁCTICAS DE
LABORATORIO DE
FÍSICA BÁSICA
Nombre
de
los
__________________________
___________________________
___________________________
____________________________
estudiantes:
Equipo:_______________________________________
Grupo y Carrera: _______________________________
Nombre de la Profesora_____________________________
Fecha_________________________
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LABORATORIO DE FÍSICA BÁSICA
UNIVERSIDAD VERACRUZANA
INDICE
Pag.
Introducción……………………………………………………………………………
3
Reglamento Interno para los laboratorios de la FCQ………………..……………
4
Medidas de Seguridad……………………………………………………………….
7
Recomendaciones a los alumnos…………………………………………………..
9
Formato de prelaboratorio…………………………………………………………..
10
Formato de reporte de la práctica………………………………………………….. 11
Prácticas a realizar:
1. Medición de longitudes con el vernier y el palmer
2. Equilibrio de Fuerzas Concurrentes Coplanares
3. Movimiento rectilíneo uniformemente variado
4. Tiro Parabólico
5. Leyes de Newton
6. Aceleración en un plano inclinado
7. Conservación de la Energía Mecánica
8. Rozamiento en un plano Inclinado
9. Equilibrio de rotación
10. Ley de Pascal
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INTRODUCCIÓN
Las prácticas que se encuentran desarrolladas en este manual, están apegadas al
programa de la Teoría de la experiencia educativa sobre la Física Básica dentro del
Modelo Educativo Integral y Flexible, con el objeto de que se complemente de una
manera práctica, el conocimiento adquirido en el aula, reforzando de esa manera el
aprendizaje que necesita todo el profesionista del área de la Física.
Para lograr ese objetivo este manual se ha diseñado de tal manera que inicialmente se
conozcan las medidas de seguridad esenciales; así como las instrucciones generales
para el manejo de los equipos que se utilizarán para ejecutar las prácticas de este
manual
Posteriormente se encuentran las prácticas que de acuerdo al programa, ilustran y
complementan los temas que se estudian en esta experiencia educativa tales como las
referentes a los conceptos de Ley Física, mediciones con algunos instrumentos,
posteriormente se presentan prácticas ilustrativas sobre los diversos desplazamientos y
movimientos, las características y mediciones de las fuerzas, los equilibrios que
producen entre éstas; la ley de Newton y finalmente se incluye una práctica sobre las
propiedades intensivas de la materia que son de gran aplicación en las industrias y en
los quehaceres donde interviene la Física.
En la realización de las prácticas de laboratorio se utilizarán y armarán diversos equipos
del área de mecánica con el fin de que los estudiantes se desenvuelvan en equipo
conociendo las bases fundamentales de esta disciplina de una manera tangible que les
ayude a comprender los principios y leyes físicas que rigen los fenómenos estudiados.
El lenguaje utilizado en este manual es de estilo sencillo y fácilmente comprensible para
los alumnos que inician formalmente su preparación profesional en el área de la
ingeniería, haciendo hincapié en aquellos detalles de gran utilidad cotidiana.
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REGLAMENTO INTERNO PARA LOS LABORATORIOS
DE LA FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS
CAMPUS COATZACOALCOS
TITULO PRIMERO
OBLIGACIONES DE LOS ALUMNOS EN LOS LABORATORIOS
Artículo 1. Conocer y cumplir el presente Reglamento.
Artículo 2. El horario fijado para realizar las prácticas de Laboratorio será señalado
exclusivamente por la Dirección de esta facultad.
Artículo 3. Los estudiantes estarán bajo la vigilancia del catedrático titular de la materia,
quien vigilará la puntualidad del inicio y terminación del tiempo destinado a cada
sesión para evitar interferir en el horario de otros grupos.
Artículo 4. Fuera del horario establecido el estudiante no podrá realizar su práctica si no
está autorizada y supervisada por el maestro o en su defecto por un Técnico
Académico.
Artículo 5. El estudiante deberá permanecer en el Laboratorio durante el desarrollo de
la práctica; su ausencia durante el tiempo estipulado para la práctica lo
desacreditará de la misma.
Artículo 6. Los laboratorios son de uso exclusivo de los alumnos que estén realizando
prácticas, por tanto, queda prohibida la entrada a personas ajenas a los mismos.
Artículo 7. El estudiante deberá estar protegido con el equipo básico de seguridad:
 Bata blanca de algodón y mangas largas.
 Anteojos de seguridad.
 Guantes de seguridad.
 Zapatos de piel con suela anti-derrapante.
Este equipo deberá portarlo al realizar cada práctica y durante el tiempo que
permanezca dentro del recinto del laboratorio.
Artículo 8. Los estudiantes deberán colocar sus útiles escolares en los anaqueles
destinados para este fin, con excepción de su manual de prácticas y su libreta de
anotaciones.
Artículo 9. En la realización de cada práctica, el estudiante contará con los primeros
quince minutos del establecido para solicitar el material y/o los reactivos necesarios
para su desarrollo.
Artículo 10. Dentro del Laboratorio está prohibido:
 Consumir alimentos
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 Fumar
 Alterar el orden
En caso de contravenir este artículo el estudiante deberá abandonar el recinto y no
acreditará la práctica.
Artículo 11. El estudiante deberá dejar limpia su área de trabajo después de haber
realizado su práctica, depositando correctamente la basura y desechos químicos
en los lugares indicados. Evitar tirar basura sólida en las canaletas centrales de las
mesas de trabajo.
Artículo 12. El estudiante cuidará la conservación general del laboratorio, todo
desperfecto ocasionado tanto en aparatos como en mobiliario será pagado por la
persona o personas responsables.
Artículo 13. Al finalizar el curso, el estudiante deberá entregar el material, equipos y
gavetas que haya solicitado al inicio del mismo (en buenas condiciones), en la
fecha señalada por los técnicos académicos.
TITULO SEGUNDO
USO DEL MATERIAL
Artículo 14. Los estudiantes formarán equipos de trabajo con el número de integrantes
que el titular de la materia acuerde.
Artículo 15. Al inicio del semestre cada equipo tiene derecho a solicitar en calidad de
préstamo, mediante un vale, material y gavetas que pueda proporcionarle el
Laboratorio.
Artículo 16. El material básico y gavetas que se requieran usar durante todo el semestre
se proporcionará en la primera semana de clases en el horario que se asigne a
cada materia.
Artículo 17. Se dispondrá de la llave de la gaveta sólo en el horario y durante el tiempo
que dure cada práctica. NO SE DEBERA SACAR DEL RECINTO DEL
LABORATORIO. La pérdida de la llave hará acreedor de una sanción al
responsable, el cual deberá realizar las gestiones necesarias para el cambio de la
cerradura dentro de las 24 horas siguientes.
Artículo 18. Al recibir el material, el estudiante verificará que esté limpio y en buenas
condiciones, de lo contrario, se harán las aclaraciones pertinentes en el vale para
que al final del semestre sea devuelto en las mismas condiciones en que le fue
entregado.
Artículo 19. El estudiante tendrá la precaución de que se borre de su vale el material
que solicito para la realización de sus prácticas.
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Artículo 20. El estudiante que adeude material al Laboratorio, deberá reponerlo con las
mismas especificaciones que le fue entregado, presentando la factura
correspondiente y dentro de la fecha límite . No se aceptará el costo del mismo.
Artículo 21. Por adeudos de material al laboratorio no se dará derecho a inscripción
al semestre posterior. Al finiquitar sus adeudos los alumnos que se encuentren en
esta situación podrán solicitar un vale de NO ADEUDO que les permita su nueva
inscripción.
TITULO TERCERO
EVALUACIÓN
Artículo 22. En todos los cursos de Laboratorio, el estudiante tendrá la obligación de
entregar la investigación del prelaboratorio, un interlaboratorio en hojas sueltas en
un folder y un reporte del postlaboratorio por cada práctica realizada, de acuerdo a
las instrucciones dadas por el titular de la materia que se trate.
Artículo 23. Para acreditar el Laboratorio, el estudiante debe cumplir con la realización
del 100% de las prácticas establecidas.
Artículo 24. Si por causa justificada el estudiante no realiza alguna práctica,
inmediatamente debe solicitar la reposición de la misma al Técnico Académico
correspondiente, quien le asignará un horario para dicha reposición.
Artículo 25. Las ponderaciones correspondientes al laboratorio se encuentran en los
programas de las Experiencia Educativa.
NOTA: CUALQUIER SITUACIÓN NO PREVISTA EN EL PRESENTE REGLAMENTO,
SERA RESUELTA POR EL H. CONSEJO TÉCNICO DE LA FACULTAD DE
CIENCIAS QUÍMICAS
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MEDIDAS DE SEGURIDAD EN EL LABORATORIO
Para que el desarrollo de una práctica de laboratorio logre sus objetivos, deberán
seguirse ciertas normas de seguridad con el fin de evitar accidentes al realizar un
experimento; los estudiantes deben seguir con mucho cuidado todas las instrucciones de
su profesor y del manual de prácticas.
A continuación se enumeran una serie de indicaciones:
I.
Antes de iniciarse las sesiones experimentales, el profesor o los encargados
de los laboratorios deben:
a.
Cerciorarse de que todas las llaves de las mesas de trabajo, en
especial las que están conectadas al gas, funcionen perfectamente y
no haya fugas.
b.
Asegurarse de que la campana de extracción de gases y la regadera
de presión tengan un buen funcionamiento.
c.
Dar a conocer la ubicación de los extintores, la regadera, el lavaojos,
el botiquín de primeros auxilios, y darles instrucciones para su manejo
en caso de emergencia.
d.
Revisar que todo el material de laboratorio, especialmente el de
vidrio, no este roto o estrellado.
II.
Antes de realizar la práctica, el estudiante debe ponerse la bata de trabajo, la
cual deberá ser de algodón.
III.
Cuando se trabaje con sustancias que desprendan vapores tóxicos, se
recomienda usar lentes de seguridad y trabajar en la campana de extracción.
IV.
Se prohíbe el uso de lentes de contacto en el laboratorio
V.
En la mesa de trabajo deben estar exclusivamente el material y las sustancias
con las cuales se va a experimentar, el manual de prácticas para seguir las
instrucciones y la bitácora de laboratorio.
VI.
No se debe ingerir alimentos, ni fumar en el laboratorio y menos durante la
realización de la práctica.
VII.
Antes de encender el mechero, cerciorarse primero de que esté lo
suficientemente alejado de sustancias volátiles o combustibles y en seguida
prender el cerillo, colocarlo en la boca del mechero y luego abrir la llave del
gas.
VIII.
Al usar un reactivo, leer la etiqueta del frasco para evitar equivocaciones que
puedan ser peligrosas.
IX.
Para agitar el contenido de un tubo de ensayo no debe taparse la boca del
tubo con el dedo, sino tomar con una mano el extremo abierto y con la otra
aplicar pequeños golpes en la parte inferior.
X.
Cuando se caliente cualquier dispositivo, para retirarlo del fuego deben
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utilizarse las pinzas adecuadas.
XI.
Al calentar sustancias en un tubo de ensaye, éste debe colocarse en forma
inclinada, nunca vertical, y orientado de tal forma que si ocurren proyecciones
no caigan sobre las personas que están en los alrededores, especialmente en
la cara.
XII.
Al calentar líquidos en tubos de ensaye, éstos no deben sostenerse
directamente sobre la flama, sino que deben retirarse de vez en cuando,
agitando en forma continua para facilitar la salida de burbujas de gas del
fondo del tubo y así evitar proyecciones.
XIII.
Al hervir líquidos en recipientes más grandes, debe agitarse el contenido con
una varilla de vidrio o añadir una o dos perlas para ebullición, con lo cual se
evitará alguna proyección.
XIV.
Nunca debe mezclarse el resultado de una reacción con el de otra si no está
indicado en las instrucciones de la práctica.
XV.
Cuando se desee diluir un ácido concentrado, nunca debe verterse al agua
sobre el ácido, sino al contrario; el ácido debe añadirse con sumo cuidado
deslizándose lentamente sobre las paredes del recipiente que contenga el
agua.
XVI.
Nunca debe probarse y menos ingerirse alguna sustancia química.
XVII.
Una sustancia química no debe olerse directamente y menos si se acaba de
calentar. En vez de ello, la muestra se coloca a unos 15 cm de la nariz y se
atraen los vapores abanicándolos con una mano.
XVIII.
Cuando se desprenden gases tóxicos en una reacción en cantidades que
pueden afectar el sistema respiratorio, será preciso realizar el experimento en
la campana de extracción, además de evitar una exposición prolongada a
dichos gases.
XIX.
Para trabajar con tubos de vidrio será preciso redondear los extremos filosos
directamente en la flama del mechero.
XX.
Para introducir un tubo de vidrio o un termómetro (previamente humedecido)
en tapones horadados, debe sostenerse el tapón con una mano y con la otra
empujar poco a poco el tubo o el termómetro, haciéndolo girar como si fuera
un sacacorchos para evitar su rompimiento y, por lo tanto cortaduras en las
manos.
XXI.
En caso de sufrir un accidente al manipular el equipo de trabajo, debe
acudirse inmediatamente con el profesor y de ser necesario con él medico.
XXII.
Al término de la práctica se debe: Lavar, entregar y/o guardar el material que
se utilizó; cerrar perfectamente los frascos de los reactivos y cerciorarse de
que queden bien cerradas todas las llaves, especialmente las de gas. (13)
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RECOMENDACIONES A LOS ALUMNOS
El estudiante debe:
Revisar cuidadosamente las condiciones en que recibe los equipos, con el
fin de deslindar responsabilidades antes de utilizarlos.
Leer el procedimiento de las prácticas antes de ejecutarlas.
Manejar con mucho cuidado las diferentes piezas y accesorios que se van a
utilizar. Si hubiera alguna duda consultar con el docente encargado o con el
personal de apoyo del laboratorio.
Entender plenamente los fenómenos físicos que se van a presentar antes de
realizarlos para llevar a cabo las mediciones correspondientes en las
mejores condiciones de su ejecución.
Observar minuciosamente y críticamente cada uno de los eventos ocurridos
y registrarlos cuidadosa y ordenadamente en su bitácora de laboratorio, así
como los datos numéricos de las mediciones efectuadas, y todo aquello que
se considere necesario, señalando el número y nombre de la práctica así
como la fecha en que se realizaron las anotaciones.
Consultar los libros de texto o investigar en Internet antes y después de la
ejecución de las prácticas para comprender él porque de las operaciones
que se han de ejecutar, así como para aclarar las dudas que surjan al
realizar sus experimentos, para llegar a sus propias conclusiones.
Después de elaborada la práctica de laboratorio, desarmar el equipo,
limpiarlo si es necesario y entregarlo cuidadosamente al personal de apoyo
del laboratorio, vigilando que sea borrado el material del vale respectivo.
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FORMATO DE PRELABORATORIO
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CaMPUS: Coatzacoalcos, ver.
fac. de ciencias Quimicas
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Nombre de la Práctica
Número de la Práctica
Nombre
de
los
integrantes
__________________________
___________________________
___________________________
____________________________
del
equipo:
Número de Equipo:____________
Grupo y Carrera: _______________________________
Nombre de la Profesora_____________________________
Fecha_________________________
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PRÁCTICA No. 1
MEDICIÓN DE LONGITUDES CON EL
VERNIER Y EL PALMER
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OBJETIVO
Aprender a medir longitudes pequeñas con una mayor precisión mediante el uso del
vernier y el palmer.
FUNDAMENTO
Cuando se desea conocer el largo de una mesa, lo ancho de una ventana, la altura del
piso al techo de una habitación o cualquier otra longitud, generalmente se utiliza un
metro o una regla, cuyas divisiones mínimas están hechas en milímetros. Por tanto,
esa es su máxima precisión, pero cuando la medición que se realiza queda entre 2
divisiones, se debe estimar, aproximadamente, con la vista, de cuantas décimas de
milímetros se trata. Sin embargo, en muchas ocasiones se requiere de una mayor
precisión cuando se desean conocer las dimensiones pequeñas de algunos cuerpos,
como el espesor de la pared de un cilindro, el diámetro de un alambre, el diámetro
externo o interno de un tubo, o la profundidad de una perforación pequeña y en donde
el uso de una regla graduada no satisface las necesidades de medición. Se puede
emplear entonces el calibrador vernier cuya aproximación es de una décima de mm o el
calibrador palmer también llamada micrómetro o tornillo micrométrico, cuya
aproximación es de una centésima de mm. La realización de esta actividad
experimental permitirá al estudiante aprender a manejar estos útiles instrumentos de
medición.
CUESTIONARIO DE PRELABORATORIO
1- ¿Qué instrumento de medición es de mayor precisión, el vernier o el palmer?
Justifique su respuesta.
2- ¿Por qué es recomendable repetir varias veces la misma medición?
3- ¿Qué se entiende por valor promedio de una medición?
4- Diga que instrumento utilizaría: regla graduada, vernier o palmer, para hacer las
siguientes mediciones con la mayor precisión posible. A) espesor de una
moneda, B) altura de una puerta, C) diámetro de un balín, D) diámetro interior de
un tubo metálico, E) espesor de una placa de vidrio, F) diámetro de un balón de
fútbol soccer, G) Una pequeña profundidad en una roca.
MATERIAL EMPLEADO
Un vernier
Un palmer
Algunos cuerpos pequeños para ser medidos (tornillo, alambre, moneda, balín, tubo de
ensayo, hoja de papel, placa de vidrio, etc.)
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TIEMPO PARA EL DESARROLLO DE LA PRÁCTICA
Dos horas
PROCEDIMIENTO
USO DEL VERNIER
1. Se observa el vernier, y se identifica el nombre de sus partes al compararlo con
la figura 2.1 (a). Se comprueba la existencia de 2 escalas, una fija y la otra móvil.
La fija esta dividida en milímetros y la móvil en 10 partes iguales.
2. Se juntan totalmente las 2 puntas del vernier y se hace coincidir el 0 de la escala
móvil con el de la escala fija; se observará que las 10 divisiones de la móvil
corresponden a 9 mm de la fija, es decir cada división equivale a 9/10 de
milímetro. Ver figura 2.1 (b) En realidad este es el único detalle de construcción
del vernier.
3. Con el propósito de aprender el manejo del vernier, se observa la figura 2.1 (c).
La primera línea que corresponde al cero de la escala móvil indica en forma
directa la parte entera en cm de la medición. Si queda entre 2 líneas, la lectura
corresponde a la línea con menor valor (En la figura se lee 47 cm porque el cero
de la escala móvil queda entre las líneas 47 y 48). El vernier permite obtener la
cifra faltante a fin de conocer las décimas de cm. Para ello basta identificar qué
línea de la escala móvil coincide con alguna línea de la escala fija. En el ejemplo
la línea 3 de la escala móvil coincide con la línea 50 de la escala fija. (Por lo
tanto, la lectura completa es 47.3 cm)
4. Se determinan espesores, diámetros internos, externos y profundidades de
algunos objetos y se anotan los resultados en la bitácora. Se debe repetir cada
medición el mayor número de veces posible, si el resultado varía un poco de una
medición a otra, se obtiene el valor promedio.
5. Realice 10 mediciones de diferente objeto, deje que sus demás compañeros
realicen las mismas mediciones y obtengan el valor promedio.
6. Anote sus mediciones y la de los demás integrantes en la tabla de valores A1 y
calcule el promedio anotándolo en la columna que se especifica.
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USO DEL PALMER
7. El Micrómetro o palmer es un instrumento que consta, de un montante o cuerpo
en forma de U o herradura, presentando en uno de sus extremos una pieza
cilíndrica roscada interiormente, siendo el paso de esta rosca de ½ mm o de
1mm. El tambor tiene ya sea 50 o 100 divisiones (según su paso sea de ½ mm o
de 1 mm respectivamente) sobre su perímetro circunferencial en el extremo que
avanza sobre el cilindro graduado. Esta pieza presenta además en su superficie
externa una graduación longitudinal sobre una de sus generatrices de ½ en ½
milímetro. Ver figura 2.2 (a). Dentro de esta pieza se enrosca un tornillo, que al
girar una vuelta completa, introduce uno de sus extremos dentro del espacio
vacío de la herradura, avanzando por vuelta ½ mm o 1mm de acuerdo al paso
que posee. Solidario al tornillo por el otro extremo se encuentra un tambor que
por cada giro cubre a la pieza cilíndrica graduada una longitud igual al paso. El
extremo del tambor indica en su avance la longitud que se introduce el tornillo
dentro de la herradura. Esta última tiene en su extremo opuesto un tope fijo,
regulable, que cuando hace contacto con la punta del tornillo indica longitud cero.
Por tal motivo, cada división corresponderá a 0,01mm de avance o retroceso, lo
que da la apreciación del instrumento.
8. Se gira el tornillo del Palmer de tal manera que el extremo móvil haga contacto
con el tope fijo para que se obtenga la lectura de longitud cero. Se mueve el
tornillo en sentido contrario para que se separe del tope y se continúa girando
hasta que se pueda colocar el objeto que se desea medir en el espacio en U del
palmer.
9. Para realizar una lectura, se debe observar la escala longitudinal, sabiendo así la
medida con una apreciación de 0,5 mm, el exceso sobre esta medida se ve en la
escala del tambor con una precisión de 0,01 mm.
10. En la figura 2.2 (b) se ve un micrómetro donde en la parte superior de la escala
longitudinal se ve la división de 5 mm, en la parte inferior de esta escala se
aprecia la división del medio milímetro. En la escala del tambor la división 28
coincide con la línea central de la escala longitudinal, luego la medida realizada
por el micrómetro es: 5 + 0,5 + 0,28 = 5,78.
11. Al colocar algún objeto, se evita apretarlo demasiado para no dañar al
instrumento. Se hace la lectura y se repite la medición varias veces, si el
resultado varía un poco de una medición a otra, se obtiene el valor promedio de
ellas y se anota en la bitácora, identificando que instrumento se emplea, de que
cuerpo se trata y cual es el valor de la medida.
12. Para practicar el uso del palmer se miden varios objetos (10) y se comparan los
resultados con los realizados por los otros compañeros que hayan efectuado las
mismas mediciones para obtener el valor promedio
13. Registre en la tabla de valores A2 los valores medidos de cada integrante y
calcule el promedio siguiendo el formato de la Hoja de Reporte.
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HOJA DE REPORTE
TABLA DE VALORES A1 PARA MEDICIONES CON EL VERNIER
Descripción del objeto
1ª
2ª
3ª
4ª
5ª
Prome
dio
3ª
4ª
5ª
Prome
dio
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
TABLA DE VALORES A2 PARA MEDICIONES CON EL PALMER
Descripción del objeto
1ª
2ª
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
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ESQUEMAS PRACTICA NUM. 2
Figura 2.1 (a) Componentes del vernier
Figura 2.1 (b) La escala inferior equivale a 9 divisiones de la escala superior
Figura 2.1 (c) Detalle del vernier con una lectura de 47.3 cm
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Figura 2.2 (a) Componentes del Palmer
Figura 2.2 (a). Detalle del micrómetro, con una lectura de 5,78 mm
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PRÁCTICA NO. 2
EQUILIBRIO DE FUERZAS
CONCURRENTES coplanares
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PARTE 1.OBJETIVO
Encontrar la resultante y la equilibrante de un sistema de fuerzas concurrentes,
mediante el uso de dinamómetros y por el método del paralelogramo.
FUNDAMENTO
Para definir las magnitudes escalares solo se requiere la cantidad en números y el
nombre de la unidad de medida. Las magnitudes vectoriales son las que para
definirse además de la cantidad en números y el nombre de la unidad, necesita que
se señale la dirección y el sentido. Un vector cualquiera tiene las siguientes
características 1. Punto de aplicación, 2. Magnitud, 3. Dirección, 4. Sentido. Para
representar un vector gráficamente se necesita una escala, la cual es convencional
porque se establece de acuerdo con la magnitud del vector y el tamaño que se le
quiera dar.
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 que 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 el método grafico, como el
del paralelogramo o el del polígono, y métodos analíticos, porque los vectores no
pueden sumarse aritméticamente por tener dirección y sentido.
CUESTIONARIO DE PRELABORATORIO
1. ¿Qué condición se debe cumplir para que un cuerpo este en equilibrio?
2. ¿Qué características tiene la equilibrante de un sistema de fuerzas?
3. ¿Por qué decimos que cualquiera de las fuerzas concurrentes puede
considerarse como la equilibrante de las otras fuerzas que forman el sistema?
MATERIAL necesario del equipo
Hojas blancas
Regla
Transportador
Lápiz
Hilo resistente o cordel delgado
2 dinamómetros (proporcionados por el laboratorio)
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DESARROLLO DE LA ACTIVIDAD EXPERIMENTAL
Parte 1.
1. A la mitad de un lápiz se atan 2 cordones de tal manera que uno quede a la
izquierda y otra a la derecha. Se le pide a un compañero sujetar uno de los
extremos y se tira del otro, evitando mover el lápiz. ¿Qué se puede concluir del
valor de las 2 fuerzas que actúan sobre el lápiz?
2. Para cuantificar el valor de las fuerzas se engancha un dinamómetro en cada
extremo de los cordones y se vuelve a tirar de ambos dinamómetros sin mover el
lápiz. Se registran las lecturas que marcan los dinamómetros ¿Cómo son esas
lecturas?
3. Para evitar errores de tira y afloje de dos personas, ate uno de los cordones que
está unido a uno de los 2 dinamómetros a algo fijo, como por ejemplo un tubo, de
tal forma que cuando se jale del otro extremo. el dinamómetro fijo dará una
lectura más real (esa será la Equilibrante), puede cambiar de posición y de
tensión y tomar las dos lecturas.
4. Realice un total de 3 lecturas diferentes por diferentes tensiones y diferentes
ángulos con la horizontal y anótelas en la tabla RESULTADOS DE LA PRÁCTICA
Parte 1 que se encuentra en la Hoja de Reporte.
5. Plasme un gráfico de los vectores que se ejercen y sus equilibrantes en una hoja
de papel en blanco o milimétrica de los 3 ejercicios, anotando los ángulos con la
horizontal en un eje de coordenadas, no olvide poner la escala que utilice para la
representación de sus vectores.
6. Calcule el valor de la Equilibrante con los datos que obtuvo por el método
analítico y anótelo en la hoja de reporte.
RECOMENDACIONES
• TENGA LA PRECAUCIÓN DE NO EXCEDERSE EN LA TENSION QUE SE LE APLICA A EL
DINANOMETRO PARA NO REVENTAR EL HILO Y HECHAR A PERDER EL DINANOMETRO.
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PARTE 2.OBJETIVO DE LA PRÁCTICA
Verificar el equilibrio de fuerzas vectoriales y visualizar instantáneamente la relación entre vectores de
fuerzas mediante el aparato de equilibrio determinando el ángulo de aplicación de la fuerza.
INTRODUCCION
SUMA GRÁFICA DE VECTORES
Para realizar la suma gráfica de dos vectores, utilizamos el "método del paralelogramo". Para ello, trazamos
en el extremo del vector A, una paralela al vector B y viceversa. Ambas paralelas y los dos vectores,
determinan un paralelogramo. La diagonal del paralelogramo, que contiene al punto origen de ambos
vectores, determina
El vector SUMA. Puedes ver un ejemplo en el gráfico que va a continuación:
Si tenemos que sumar varios vectores, podemos aplicar el método anterior, sumando primero dos y a la
suma, añadirle un tercero y así sucesivamente. Pero también podemos hacerlo colocando en el extremo del
primer vector, un vector igual en módulo, dirección y sentido que el segundo. A continuación de éste,
colocamos un vector equivalente al tercero y así sucesivamente. Finalmente, unimos el origen del primer
vector con el extremo del último que colocamos y, el vector resultante es el vector suma. A continuación
damos un ejemplo con fuerzas concurrentes.
RESULTANTE DE VARIAS FUERZAS CONCURRENTES
Considere una partícula A sobre la que actúan varias fuerzas coplanares, esto es, varias fuerzas que están
contenidas en el mismo plano Fig. 2.6a como todas las fuerzas que se están considerando pasan por el
mismo punto A, también se dice que tales fuerzas son concurrentes. Los vectores que representan las fuerzas
que actúan sobre. A pueden ser sumados utilizando la regla del polígono Fig. 2.6b. Como el empleo de la
regla del polígono es equivalente a aplicar repetidamente la ley del paralelogramo, el vector R obtenido de
esta forma representa la resultante de las fuerzas concurrentes que se están considerando, esto es, R es un
solo vector que origina el mismo efecto sobre la partícula A que todas las fuerzas que actúan sobre eia.
Como se mencionó anteriormente, es irrelevante el orden en el cual se suman los lectores P, Q, y S que
representan a las fuerzas que se están considerando.
(Fig. 2.6 a)
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EQUIPO A UTILIZAR Y MONTAJE:
EQUIPO
Aparato de equilibrio
3 escalas para medir hasta 5 newton
(Dinamómetros)
2 bases
MATERIAL Y HERRAMIENTA
Juego de geometría
Lápiz
Hojas blancas
Etiquetas
Hilo resistente
MONTAJE
1. Adquiera una tabla cuadrada de madera de unos 60 cm lado e inserte varios clavos alrededor de la
tabla, unos 4 o 5 clavos por lado que sobresalga la cabeza del clavo sólo unos milímetros, lo
suficiente para poder enganchar uno de los lados de los dinamómetros.
2. Coloque en cada uno de los extremos de los hilos un dinamómetro como se muestra en la figura.
3. Sujete dos de los dinamómetros en las bases como ilustra la figura.
4. Identifique los dinamómetros como A y B en cada una de las bases utilizado una etiqueta
(recuerde que no importa cual sea A o B, el orden no altera el resultado).
Aparato de Equilibrio
22
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RECOMENDACIONES


AL ESTAR REALIZANDO LA PRACTICA NO ESTIRE LOS RESORTES MÁS DE LO QUE INDICA LA ESCALA
(NO APLIQUE FUERZAS MAYORES A 5 NEWTON).
TRATE SIEMPRE DE MANTENER LA FUERZA CONSTANTE PARA TENER UNA MAYOR DEFINICIÓN DE
LOS ÁNGULOS.
DESARROLLO DE LA PRÁCTICA
1. Enganche el dinamómetro A en uno de los clavos y con cuidado tome el dinamómetro B y
engánchelo a otro clavo de forma que se le aplique una fuerza de unos 4 N en el dinamómetro A y
una fuerza de unos 3 N en el dinamómetro B o menores, para no aplicar mucha fuerza, anote sus
fuerzas en la tabla.
2. Mueva la base de la periferia del disco del aparato de tal forma que el ángulo de aplicación entre
las 2 fuerzas A y B marquen algún ángulo que no concuerde con 90°, 180°, 270° o con 360°, anote
el ángulo que escogió.
3. Ahora tome el dinamómetro que está libre y jale suavemente, moviendo el dinamómetro
alrededor de la periferia, hasta que encuentre una magnitud y un ángulo tal que permita que las
fuerzas aplicadas por A y B en los pasos anteriores se conserven, (encontrando el equilibrio de las
fuerzas). Se sugiere tomar la vertical y la horizontal como ejes de coordenadas “x” e “y”.
4. Una vez equilibradas las fuerzas identifique la magnitud de la fuerza en el dinamómetro, y el valor
del ángulo en la escala del disco y anótelas, tome la dirección en base a la horizontal, las lecturas
de A y B como los dinamómetros fijos y E (Equilibrante) el tercer dinamómetro que ud jala.
5. Experimente dos pruebas más repitiendo los pasos anteriores cambiando los valores de las
magnitudes y los ángulos. No utilice los ángulos 0°, 90°, 180° o 270° y no repita los ángulos en las
demás pruebas.
6. Determine de manera analítica en una hoja aparte la fuerza resultante para cada una de las ternas.
7. Vacié los resultados en la tabla RESULTADOS EXPERIMENTALES Parte 2 que se encuentra en la Hoja de
Reporte.
8. Dibuje en una hoja en blanco o milimétrica los vectores que representen los datos que obtuvo, no
olvide su escala.
23
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HOJA DE REPORTE:
RESULTADOS DE LA PRÁCTICA Parte 1:
Fuerza aplicada
(magnitud)
1.
2.
3.
Dirección con la
horizontal Ө.
Equilibrante
magnitud
Dirección con la
horizontal Ө.
RESULTADOS EXPERIMENTALES Parte 2:
sistema
1
2
3
Dirección
fuerza
A
B
B
E
R
A
B
B
E
R
A
B
B
E
R
Magnitud
ANÁLISIS DE RESULTADOS:
Sistema
1
2
3
Resultados prácticos
fuerza de
equilibrio
MAGNITUD
MAGNITUD
Dirección
Sistema

Resultados teóricos
Fuerza de
equilibrio
MAGNITUD
Dirección

1
2
3
ANEXOS
Realice en una hoja aparte el razonamiento del método analítico y agregue el gráfico, entregue los resultados
a su profesora como su reporte de interlaboratorio.
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PRÁCTICA NO. 3
MOVIMIENTO RECTILÍNEO
UNIFORMEMENTE VARIADO
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OBJETIVO
1. A partir de un experimento, identificar las características del movimiento rectilíneo
uniformemente acelerado.
2. Interpretar las gráficas de velocidad vs tiempo
3. Relacionar la pendiente de la gráfica de velocidad contra tiempo con el concepto de
aceleración
4. Relacionar el área bajo la curva de velocidad contra tiempo con la distancia recorrida
FUNDAMENTO
Se tiene un movimiento rectilíneo uniformemente variado (M.R.U.V.) si la velocidad
experimenta cambios iguales cada unidad de tiempo. En este movimiento el valor de la
aceleración permanece constante al transcurrir el tiempo. Galileo Galilei fue el primero en
hacer estudios acerca del M.R.U.V. experimentando con un plano inclinado y con una bola,
al usar un plano inclinado lograba una aceleración de la bola más lenta que si se dejara caer
libremente.
CUESTIONARIO DE PRELABORATORIO
1. ¿Cuál es la diferencia entre un movimiento rectilíneo uniforme, un movimiento
rectilíneo no uniforme, un movimiento rectilíneo con aceleración variable y un
movimiento rectilíneo uniformemente acelerado?¿Cuáles son las condiciones
para que se obtengan estos movimientos?
2. Represente, para cada tipo de movimiento que se mencionó arriba, con una
gráfica.
3. ¿Cuál es el significado físico de la curva que se debe obtener al graficar los
datos de la distancia contra el tiempo?
4. ¿Cuál es el significado de la pendiente de las gráficas: distancia vs tiempo;
velocidad vs tiempo.
5. ¿Qué se debe obtener al graficar los datos de la velocidad media contra los del
tiempo transcurrido?
6. ¿Qué significa el área bajo la curva de velocidad contra tiempo?
Equipo necesario:

Carro dinámico (ME 9430)

Súper polea con prensa

Riel para carro dinámico

Base y barra de soporte (ME-9355)

Porta pesas y juego de masas

Cronometro

Cuerda

Cinta métrica
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Procedimiento
1. Nivele el riel ubicando el carro en él y observando si se mueve. Ajuste el perno
de nivelación ubicado en un extremo del riel; súbalo o bájelo, hasta que el carro
permanezca en reposo.
2. Ubique la polea en el extremo del riel tal como se indica en la figura 7.1. Ponga el
carro en el riel; ate una punta de una cuerda en el orificio del extremo del carro y
en la otra punta, amarre un portapesas. La cuerda debe ser de un largo tal que el
carro golpee el bloque de detención antes que el portapesas llegue al suelo.
3. Empuje el carro hasta que el portapesas llegue a la polea pero dejando que esté
suelto o sea, que el portapesas no se encime en la polea. Tome esta posición
como posición cero o de partida para que siempre lo posicione en el mismo
lugar.
4. Haga pruebas para definir cuanta masa se necesita en el portapesas para que el
carro tarde unos 2 segundos en completar su recorrido. Dado que existe un
tiempo de reacción, un intervalo de tiempo menor, significaría mucho error. Sin
embargo, si el carro se mueve muy lentamente, el roce también causa mucho
error, generalmente es suficiente solamente con el portapesas.
5. Ubique el carro contra el tope desplazable en el extremo del riel en que está la
polea y mida la distancia desde la posición de inicio y el tope y anótela como d1
en la tabla 4.1
6. Mida el tiempo un mínimo de 5 veces, con diferentes cronometradores y anote
estos valores en la tabla.
27
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7. Repita estos pasos con diferentes distancias dn y anótelas en la tabla
8. Con los datos anteriores calcule la velocidad para cada evento, anote esta cifra
en la tabla 4.2, vaya llenando la tabla con los datos que se piden, de forma
análoga como se realizó en clases.
9. Con los datos anteriores, realice gráficas de: distancia vs tiempo; velocidad vs
tiempo; aceleración vs tiempo.
10. Realice observaciones de sus resultados en cada gráfica en su video
11. Si los resultados no son los que esperaba, explique a qué podría deberse.
12. Entregue a la profesora la HOJA DE RESULTADOS llenando las tablas a
continuación con los resultados que se piden en hojas sueltas como
interlaboratorio.
13. Una vez calificado, tome una foto o bien prosiga con su video tomando este
resultado.
28
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HOJA DE RESULTADOS
TABLA 4.1
DISTANCIA
cm
tiempo 1
tiempo 2
tiempo 3
tiempo 4
tiempo 5
Promedio
Evento 1
d1 =
Evento 2
d2 =
Seg
seg
seg
seg
seg
seg
Evento 3
d3 =
Seg
Seg
Seg
Seg
Seg
Seg
Evento 4
d4 =
Seg
Seg
Seg
Seg
Seg
Seg
Evento 5
d5 =
Seg
Seg
Seg
Seg
Seg
Seg
seg
seg
seg
seg
seg
seg
TABLA 4.2
Distancia
Tiempo
Velocidad
media
Aceleración
Evento 1
Evento 2
Evento 3
Evento 4
Evento 5
ANEXOS:
Agregue hojas con las 3 gráficas: distancia vs tiempo, velocidad vs tiempo,
aceleración vs tiempo, en base a su cuadro de datos; realícelo en Excel y entréguelo
en la siguiente clase al comenzar la clase, de no hacerlo no tendrá calificación en su
interlaboratorio aunque halla reportado sus datos en el laboratorio.
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PRÁCTICA NO. 4
TIRO PARABÓLICO
30
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OBJETIVO



Que el alumno prediga y verifique el alcance de distancia de una pelota lanzada en un
ángulo
Que el alumno prediga donde aterrizara la pelota en el suelo, cuando esta es lanzada de
una mesa sobre un ángulo
El alumno determinara la velocidad inicial de la pelota lanzándola horizontalmente y
midiendo la altura del lanzador.
FUNDAMENTO
El tiro parabólico es un ejemplo de movimiento realizado en dos dimensiones o sobre
un plano. Algunos casos de cuerpos cuya trayectoria corresponde a un tiro parabólico
son: proyectiles lanzados desde la superficie de la tierra o desde un avión, el de una
pelota de futbol al ser despejada por su arquero. El tiro parabólico es el resultante de la
suma vectorial de un movimiento horizontal uniforme y de un movimiento vertical
rectilíneo uniformemente variado. El tiro parabólico puede ser de 2 clases:
1. Horizontal: se caracteriza por la trayectoria de un cuerpo al ser lanzado en forma
horizontal al vacío, el camino seguido es curvo resultado de 2 movimientos
independientes: uno horizontal con velocidad constante y el otro vertical el cual
se inicia de 0 y va aumentando su velocidad en la misma proporción de otro
cuerpo que se dejara caer del mismo punto en el mismo instante. La forma de la
curva descrita es abierta simétrica respecto a un eje y con un solo foco es decir
una parábola.
2. Oblicuo: Se caracteriza por la trayectoria seguida por un cuerpo cuando es
lanzado a una velocidad inicial que forma un ángulo con el eje horizontal, tal es el
caso de la trayectoria de una pelota de fútbol al ser despejada por un portero.
CUESTIONARIO DE PRELABORATORIO
1. Explique que es un movimiento horizontal o semiparabólico, ¿Cuáles son sus
características?
2. Qué interpretación física se le da a la gráfica obtenida de y contra x? explique
3. ¿Cómo se interpreta el principio de independencia del movimiento horizontal y
del movimiento vertical seguido por una esfera de acero en un tiro parabólico?
4. Describa el comportamiento de 2 esferas que caen libremente desde la misma
altura y al mismo tiempo, pero una se suelta y la otra recibe un impulso
horizontal: cuánto dura cada uno en llegar en comparación con la otra y explique
por qué.
Lista de material y Reactivos


Lanzador de proyectil y pelota plástica
Plomada
Papel carbón
Papel blanco
31
LABORATORIO DE FÍSICA BÁSICA

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Cinta o metro
Técnica de la práctica:
Parte A: determinación de la velocidad inicial de la pelota
Sujetar con abrazadera el lanzador de proyectil a una mesa robusta cerca del final de la
mesa y ajustar el ángulo del lanzador a 0 grados (horizontal).
Colocar la pelota plástica en el lanzador del proyectil y lo amartilla a la posición de
alcance largo (posición 1).
2. Jale el cordón para lanzar la pelota y localizar donde la pelota golpea el piso, en esta
posición, repita varias veces esta acción hasta estar seguros dónde golpea la pelota.
3. Adhiera un pedazo de papel blanco en el piso sujetándola con cinta de pegar por los 4
lados. Coloque un pedazo de papel carbón encima del papel blanco y pegue con una
cinta adherible sólo por una parte de la hoja de papel carbón de forma que se pueda
levantar y observar dónde dejó la marca cuando golpea la pelota en la hoja ya que
cuando la pelota golpea el piso, esto dejara una señal sobre el papel blanco.
4. Realice 5 tiros y vaya identificando cada tiro con el número que le corresponde. No retire
el papel con las marcas hasta que las mida. Cronometre aparte el tiempo que estuvo en
el aire y anótelo en la tabla.
5. Mida la distancia vertical inferior de la pelota donde abandona el lanzador o sea desde la
boca del lanzador hasta el piso. Registre esta distancia en la tabla A5.1.
6. Usar una plomada para encontrar el punto en el suelo que está directamente bajo el
punto de liberación sobre el lanzador y marque esta posición como de partida para medir
la distancia horizontal. Mida la distancia horizontal a lo largo del piso desde el punto
indicado de liberación hasta el borde de la marca en el papel blanco. Registre en la tabla
A5.1.
7. Realizar la medición horizontal a cada uno de los 5 puntos y registre estas distancias en
tabla A5.1.
8. Encontrar el promedio de las 5 distancias y registre en la tabla A5.1.
9. Realice los mismo pasos ahora con las otras 2 posiciones del cañón (medio y bajo
alcance)
10. Utilizando la distancia vertical (altura dy) y la distancia media horizontal (dx), calcule el
tiempo de vuelo y la velocidad inicial de la pelota en las 3 posiciones del cañón. Registre
en la tabla A5.2. Recuerde que es un Tiro Horizontal donde la velocidad inicial en “y” es
cero y se tomaría como una caída libre para poder calcular el tiempo.
11. Con el dato calculado del tiempo, sustitúyalo en la fórmula de velocidad inicial en “x” y
calcule esta velocidad inicial y regístre en la Tabla A5.2.
1.
32
LABORATORIO DE FÍSICA BÁSICA
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Parte B: predicción del alcance de la pelota lanzada en un ángulo.
Ajustar el ángulo del lanzador de proyectil a un ángulo entre 30 grados y registre este
ángulo en la tabla B5.1.
1. Colocar la pelota plástica en el lanzador del proyectil y lo amartilla a la posición de
alcance largo (posición 1).
2. Lanzar la pelota para localizar donde la pelota golpea el piso, de forma similar que en la
Parte A inciso 3.
3. Realice 5 tiros. No retire el papel con las marcas hasta que las mida. Cronometre el
tiempo que estuvo en el aire y anótelo en la tabla B5.1
4. Mida las distancias horizontales y registre en la tabla B5.1
5. Realice los anteriores pasos con los ángulos 45° y 60°.
6. Llene la tabla B5.2 con los datos de la parte A y los promedios de la distancia horizontal
de la parte B.
7. Utilizando la distancia horizontal y la distancia vertical y la velocidad inicial encontrada
en la primera parte de este experimento en la posición 1, calcule el tiempo de vuelo total
de forma analítica calculando primero la velocidad inicial en “x” y después con la
distancia horizontal y registre en la tabla B5.2.
8. Compare los resultados obtenidos de los tiempo cronometrados en la práctica con los
calculados, ¿Difieren?.
9. Calcule el % de error y exprese a qué puede deberse.
33
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HOJA DE RESULTADOS
TABLA A5.1
Distancia 1
alto
Tiempo
medido
Distancia 2
Medio
Tiempo
medido
Distancia 3
Bajo
Tiempo
medido
Evento 1
Evento 2
Evento 3
Evento 4
Evento 5
Promedio
TABLA A5.2
Posición
Distancia
promedio
Altura (y)
medida
Tiempo
calculado
Velocidad inicial
calculada
% de Error de
Tiempo
1
2
3
¿A qué cree que se debe el % de error? Explique
34
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TABLA B5.1
30°
Distancia
45°
Tiempo
Distancia
60°
Tiempo
Distancia
Tiempo
Evento 1
Evento 2
Evento 3
Evento 4
Evento 5
Promedio
TABLA B5.2
Grados
Distancia
horizontal medida
Distancia
vertical
medida
Velocidad Inicial
de la parte A
Tiempo total
calculado en la
parte B
% de error del
tiempo
30°
45°
60°
CUESTIONARIO DE POSTLABORATORIO.1.- ¿Sus resultados obtenidos son iguales a los calculados? ¿Si? ¿No? Por qué?
Explique.
2.- Si existe diferencia entre los resultados calculados y los medidos ¿cómo podrían
minimizarse los errores de medición?
3.- ¿Cómo interfiere la fricción en sus resultados? Explique
ANEXOS.Análisis, cálculos y resultados
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PRÁCTICA No. 4
LEYES DE NEWTON
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OBJETIVO
Comprobar experimentalmente los efectos de la fuerza y la masa sobre la aceleración
de los cuerpos.
FUNDAMENTO
Un cambio en la velocidad de un cuerpo efectuada en la unidad de tiempo recibe el
nombre de aceleración. Así el efecto de una fuerza desequilibrada sobre un cuerpo
produce una aceleración. Cuanto mayor sea la magnitud de la fuerza aplicada mayor
será la aceleración, por lo tanto podemos decir que la aceleración de un cuerpo es
directamente proporcional a la fuerza aplicada. Cuando una fuerza constante se aplica
a un cuerpo se observa que la aceleración experimentada por dicho cuerpo es
inversamente proporcional a su masa.
CUESTIONARIO DE PRELABORATORIO
1.
2.
3.
4.
5.
¿Cómo se define la aceleración de un móvil?
¿Cómo se define la fuerza?
¿Qué se entiende por fuerza neta o fuerza resultante?
¿Cómo se define la fricción?
¿Qué entiende por fuerza de fricción estática y por fuerza de fricción dinámica?
PRIMERA PARTE
Equipo necesario:
 Carro dinámico con masas (ME-9430)
 Riel para carro dinámico
 Cronómetro
 Cinta métrica
Objetivo:
El objetivo es mostrar como la aceleración de un objeto se relaciona con la masa y la
fuerza.
Procedimiento
1. Nivele el riel ubicando el carro en él y observando si se mueve. Ajuste el perno de
nivelación ubicado en un extremo del riel; súbalo o bájelo, hasta que el carro
permanezca en reposo.
2. Para desarrollar cada uno de los siguientes ensayos, comprima el émbolo con
resorte y ubique el carro en reposo en un extremo con el émbolo dirigido hacia el
37
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tope final. Ahora libere el émbolo golpeando con una regla el botón del carro.
Observe la aceleración resultante. Este es un experimento cualitativo.
Fuerza variable:
1. Realice el primer ensayo con el émbolo comprimido en la primera traba (la menor
compresión) y luego haga dos ensayos más, incrementando la fuerza aplicada al
carro comprimiendo en la 2ª y 3ª traba, ya que incrementa la compresión del
resorte del émbolo.
2. Anote las observaciones en una hoja de Reporte al comparar lo que sucede en
las 3 diferentes fuerzas resolviendo el siguiente análisis.
Masa variable:
1. Para estos ensayos, siempre el resorte del émbolo estará comprimido al máximo.
2. Observe la aceleración relativa del carro vacío y del carro cuando se le van
agregando masas (pesas), realícelo con 3 diferentes pesos.
3. Anote las observaciones en la Hoja de Reporte al comparar lo que sucede en
los 3 diferentes casos resolviendo el Análisis de los Datos de la Primera Parte.
SEGUNDA PARTE.Equipo necesario:










Carro dinámico (ME 9430)
Súper polea con prensa
Riel para carro dinámico
Base y barra de soporte
Porta pesas y juego de masas
Cronometro
Balanza
cuerda
Bloque de detección de madera o metal
Cinta Métrica
Objetivo:
El objetivo es verificar la segunda ley de Newton, F = ma.
Teoría:
De acuerdo con la segunda ley de Newton, F = ma. F es la fuerza neta actuando sobre
el objeto de masa m y a es el resultado de la aceleración del objeto.
38
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Para un carro de masa m1 en el riel con una cuerda que pasa por una polea y une a
una masa m2 (véase figura 7.1), la fuerza neta F en el sistema (carro y masa colgada)
es el peso que cuelga, F = m2g, asumiendo que el roce es insignificante.
Acordándose de la segunda Ley de Newton, esta fuerza neta es igual a ma, donde m
es la masa total que está siendo acelerada, que en este caso es m1+m2.
Este experimento verificará si m2g es igual a (m1+m2)·a, cuando el roce se desprecia.
Para obtener la aceleración, el carro partirá desde el reposo y el tiempo (t) será el que
se mida al recorrer una cierta distancia (d). Entonces, por d = ½ a·t2, la aceleración se
puede calcular usando
a=
(Suponiendo a constante)
2d
t2
Procedimiento
1. Nivele el riel ubicando el carro en él y observando si se mueve. Ajuste el perno
de nivelación ubicado en un extremo del riel; súbalo o bájelo, hasta que el carro
permanezca en reposo
2. Mediante una balanza determine la masa del carro y anótela en la tabla 6.1 de la
Hoja de Reporte
3. Ubique la polea en el extremo del riel tal como se indica en la figura 7.1. Ponga el
carro en el riel; ate una punta de una cuerda en el orificio del extremo del carro y
en la otra punta, amarre un portapesas. La cuerda debe ser de un largo tal que el
carro golpee el bloque de detención antes que el portapesas llegue al suelo.
39
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4. Empuje el carro hasta que el portapesas llegue a la polea teniendo cuidado de
que el portapesas no se encime en la polea sino que quede suelta. Anote esta
posición en la tabla 6.1.Esta será posición de partida para todos los ensayos.
5. Haga pruebas para definir cuanta masa se necesita en el portapesas para que el
carro tarde unos 2 segundos en completar su recorrido. Dado que existe un
tiempo de reacción, un intervalo de tiempo menor, significaría mucho error. Sin
embargo, si el carro se mueve muy lentamente, el roce también causa mucho
error. Anote las masas colgantes en la tabla 6.1.
6. Ubique el carro contra el tope desplazable en el extremo del riel en que está la
polea y anote la posición final del carro en la tabla 6.1.
7. Mida el tiempo un mínimo de 5 veces y anote estos valores en la tabla 6.1
Análisis de los datos:
1. Calcule el tiempo promedio y anótelo en la tabla 6.1
2. Calcule la distancia total recorrida, haciendo la diferencia entre las posiciones
inicial y final del carro, anotadas en la tabla 6.1.
3. Calcule la aceleración y anótela en la tabla 6.2.
4. Para cada caso, calcule el producto masa total por aceleración; anótelos en la
tabla 6.2.
5. Para cada caso, calcule la fuerza neta actuando sobre el sistema y anótela en la
tabla 6.2.
6. Calcule la diferencia porcentual entre Fneta y (m1+m2)·a y anótela en la tabla
6.2.
40
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HOJA DE REPORTE
Entregue en hoja anexa el siguiente Análisis
Análisis de los Datos de la Primera Parte:
1. Describa detalladamente el movimiento que resulta cuando se comprime el
resorte en diferentes niveles y se libera.
2. Describa detalladamente el movimiento cuando se utilizan diferentes masas.
3. ¿Qué ocurre con la aceleración en los dos casos?
4. ¿A qué conclusión llega en los dos casos?
5. ¿Qué relación existe entre la fuerza, la aceleración y la masa?
6. ¿A qué conclusión llega con lo observado?
Tabla 6.1
Masa
carro m1
Masa
colgante
m2
Ensayo
1
Ensayo
2
Ensayo
3
Ensayo
4
Ensayo
5
Tiempo
promedio
Posición inicial de la partícula:_____________
Posición final:_____________
Distancia total (diferencia de posición):____________
Tabla 6.2
Masa de carro
aceleración
(m1+m2)a
Fnet=m2g
% diferencia
Realice el siguiente cuestionario en hoja anexa y entréguelo junto con los datos de las
tablas
CUESTIONARIO DE POSTLABORATORIO
1. Los datos del experimento, ¿verifican que F = ma? Explique.
2. Considerando las fuerzas de roce, ¿qué fuerza esperaría Ud. que fuese mayor:
el peso colgante o la masa total resultante, cuya aceleración se mide? ¿Muestran
los resultados de este experimento, que una es mayor que la otra?
3. ¿Por qué la masa en F = m·a no es igual a la masa del carro?
4. Dibuje un diagrama de fuerzas sobre el bloque
5. Si hubiese fricción, dibuje el diagrama de las fuerzas incluyendo las de roce
sobre el bloque.
6. Cuando se calcula la fuerza sobre el carro, se hace el producto masa por
gravedad, ¿por qué no está incluida la masa del carro?
41
LABORATORIO DE FÍSICA BÁSICA
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PRÁCTICA NO. 5
ACELERACION EN UN PLANO
INCLINADO
42
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ACELERACION EN UN PLANO INCLINADO
Objetivo:
El objetivo es estudiar cómo se relaciona la aceleración de un objeto con el ángulo de
inclinación de un plano, y además, obtener la aceleración de gravedad.
Teoría:
Un carro sobre un plano inclinado, descenderá por él debido a la gravedad. La
aceleración de gravedad actúa fuertemente hacia abajo, tal como lo indica la figura 8.1.
La componente de la gravedad paralela a la superficie del plano, es g·sen θ y es la
aceleración neta del carro si se desprecia el roce.
Para medir la aceleración, el carro debe partir desde el reposo y el tiempo (t) será el
que tarde en recorrer cierta distancia (d). Entonces por d = ½ at2, la aceleración puede
calcularse usando:
𝑎=
2𝑑
𝑡2
Luego un gráfico de aceleración vs sen θ, dará una recta con pendiente igual a la
aceleración de gravedad g.
Cuestionario de Prelaboratorio:
1.- Investigue el valor de la gravedad en su ciudad.
2.- ¿Por qué un cuerpo se precipita hacia abajo en un plano inclinado si la dirección del
vector gravedad no tiene la misma dirección por la que se desplaza?
3.- ¿Qué factores intervienen en el movimiento de un objeto en un plano inclinado?
43
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Equipo necesario:

Base y barra de soporte (ME 9355)

Carro dinámico (ME 9430)

Riel para carro dinámico

Cronómetros

Cinta métrica

Papel para graficar

Soporte universal
Procedimiento:
1. Monte el riel como se indica en la figura 8.2, levantando unos 10 cm el extremo
de él riel que no tiene el tope fijo.
2. Ponga el carro contra el tope fijo y anote esta posición final del carro en la parte
inferior de la tabla 8.1.
3. Suba el carro ahora hasta el extremo alto del riel y anote la posición inicial del
carro en la parte inferior de la tabla 8.1.
4. Suelte el carro desde el reposo y cronometre el tiempo que tarda en golpear el
tope final inferior. Varios integrantes del equipo debe operar el cronómetro con
todo la precisión que se pueda y anotando la media de los cronometristas.
5. Repita estas medidas 10 veces.
6. Anote los valores en la tabla 8.1 Baje el riel 1 cm y repita paso
7. Repita el proceso para un total de 5 ángulos, bajando cada vez, 1 cm el riel.
44
LABORATORIO DE FÍSICA BÁSICA
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Análisis de los Datos:
1. Calcule el tiempo promedio para cada ángulo.
2. Calcule distancia total recorrida haciendo la diferencia entre las posiciones inicial
y final del carro, anotadas abajo de la tabla 8.1.
3. Calcule las aceleraciones usando los datos anotados en la tabla 8.2.
4. Mida la hipotenusa del triángulo formado por el riel y la mesa y úsela para
calcular el ángulo de inclinación en cada una de las alturas y anótelas en la tabla
8.2.
5. Grafique en Excell aceleración vs. sen (θ). Trace la mejor recta y calcule su
pendiente. (Está pendiente debe de ser igual a g) imprímala y anexe a su hoja de
Resultados.
6. Calcule la diferencia porcentual entre la pendiente y g y anote los datos en la
Hoja de Reporte que entregará a la profesora.
7. Al final de la práctica sólo entregue los datos que se piden en las dos tablas en
su Hoja de Resultados; la gráfica que debe ser realizada en Excell y los demás
cálculos que se piden, se darán íntegros en la siguiente clase al comienzo de
ésta, junto con la Hoja de Reporte que se proporcionó en el laboratorio, si no es
entregada ese día, se tomará como no realizada, y no tendrán calificación en
ese rubro.
8. No olvide Tomar fotos de todos sus resultados incluyendo su gráfica para
sumarlo a su video.
Cuestionario de Postlaboratorio:
1. Su tiempo de reacción, ¿provoca errores mayores para ángulos pequeños o
grandes? Explique
2. Si la masa del carro se duplica ¿cómo afecta esto a los resultados? Pruébelo.
3. ¿A qué se debe la diferencia entre sus resultados y el valor real? Explique.
4. Si las superficies del plano inclinado y el carro fueran de material diferente,
¿existiría diferencia en los resultados? Explique su respuesta
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HOJA DE RESULTADOS
Tabla 8.1
Posición inicial del carro=______________
Posición final del carro=______________
Diferencia de Distancias total (d)=_____________
ALTURA DEL RIEL
10 cm
9 cm
8 cm
T
I
E
M
P
O
7 cm
6 cm
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
promedio
Tabla 8.2
Hipotenusa=______________
ALTURA
Angulo de inclinación
SEN θ
ANEXOS:
En hoja milimétrica realice la gráfica que se pide en el inciso
Pendiente:______________
% diferencia:_______________
46
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PRÁCTICA No. 6
CONSERVACION DE LA ENERGIA
MECANICA
47
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OBJETIVO DE LA PRÁCTICA
Comprobar por medio de la experimentación los principios de la conservación de la energía mecánica
utilizando para esto el aparato del riel de la conservación de la energía.
CUESTIONARIO
1. Defina: Energía, Trabajo, Energía Cinética, Energía Potencial, Energía Mecánica.
2. Investigue las fórmulas de cada una de ellas
3. Defina la “Ley de la Conservación de la Energía” y escriba la fórmula de la Conservación de la
Energía Mecánica.
4. ¿Qué son las Fuerzas Conservativas?
5. Realice un esquema de fuerzas sobre un plano inclinado y haga la relación con el equipo de la
práctica.
EQUIPO A UTILIZAR Y MONTAJE
EQUIPO
Riel de la conservación de la energía
Pelota de 1.75 pulg. de diam. de plastico.
Pelota de 1 pulg. de diam. de metal
MATERIAL Y HERRAMIENTA
Ninguna
MONTAJE
Este aparato viene ya ensamblado listo para su uso, como lo muestra el siguiente esquema.
RECOMENDACIONES

ASEGÚRESE QUE ESTÉ LIBRE EL ESPACIO ALREDEDOR DEL APARATO.

AL TRANSPORTARLO ASEGÚRESE DE NO MELLAR O DOBLAR LA VÍA DE ALUMINIO.

AEGURESE QUE LAS MEDICIONES DEL EQUIPO SEAN LAS QUE ESTAN ANOTADAS, DE
OTRA FORMA ANÓTELAS EN SUS APUNTES Y CALCULE EL ÁNGULO DE LOS 2 PLANOS.
48
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DESARROLLO DE LA PRÁCTICA
1. Determine el punto de origen (de salida donde suelte la pelota) para tomarlo como la altura de
partida y mida a partir de ahí, la distancia de la vía de aluminio hasta el punto más bajo y tómelo
como distancia.
2. Suelte la pelota de plástico desde el punto que tomó como origen, de la vía más larga y con un gis
marque hasta donde llega en la rampa más corta. Anote la altura en esta rampa.
3. Repita el paso anterior 5 veces tomando la medida de la altura y registre en la tabla 8.1 y
calculando la altura promedio al final y registre.
4. Calce el mueble del lado de la vía más larga y repita los pasos del 1 al 3 y anote los resultados en
la tabla 8.1..
5. Repita los pasos del 1 al 4 con la pelota de metal.
6. Repita los pasos anteriores, en la misma secuencia ahora con la vía más corta y registre sus
resultados en la tabla 8.2.
7. Si la pelota de plástico pesa______ grs. Y la rampa más larga tiene_____
cm. De largo,
determine la magnitud y la clase de energía que tiene la pelota al principio y al final de la rampa
más larga. Recuerde utilizar las fórmulas de la conservación de la energía.
8. Repita el paso 7 con la pelota de metal sí esta pesa__________ grs.
9. Determine la energía de ambas pelotas al principio y al final de ambas rampas.
10. Determine la velocidad al final de la rampa en base a la ecuación de la conservación de la
energía.
DATOS GENERALES
Masa de la pelota de plástico _______________
Masa de la pelota de metal ________________
Valor de la gravedad_____________________
TABLA 8.1 VIA LARGA
Pelota
Altura (1) que
alcanza
Altura (1) que
alcanza
Altura (1) que
alcanza
Altura (1) que
alcanza
Altura (1) que
alcanza
Promedio
de altura
alcanzada
De plástico
De metal
Con calce
de plástico
Con calce
de metal
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TABLA 8.2 VIA CORTA
Pelota
Altura (1) que
alcanza
Altura (1) que
alcanza
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Altura (1) que
alcanza
Altura (1) que
alcanza
Altura (1) que
alcanza
Promedio
de altura
alcanzada
De plástico
De metal
Con calce
de plástico
Con calce
de metal
RESULTADOS EXPERIMENTALES
PASO
Energia Potencial de la
pelota de metal sin calso
máxima altura
E.P. de la pelota a la
altura alcanzada al
final del movimiento
velocidad
calculada al pié
de la rampa
Energía Cinética al pié de
la rampa
Energia Potencial de la
pelota de metal con calso
máxima altura
E.P. de la pelota a la
altura alcanzada al
final del movimiento
velocidad
calculada al pié
de la rampa
Energía Cinética al pié de
la rampa
Energía Potencial de la
pelota de plástico sin calso
máxima altura
E.P. de la pelota a la
altura alcanzada al
final del movimiento
velocidad
calculada al pié
de la rampa
Energía Cinética al pié de
la rampa
Energía Potencial de la
pelota de plástico con
calso máxima altura
E.P. de la pelota a la
altura alcanzada al
final del movimiento
velocidad
calculada al pié
de la rampa
Energía Cinética al pié de
la rampa
Rampa
larga
Rampa
corta
Rampa
larga
Rampa
corta
Rampa
larga
Rampa
corta
Rampa
larga
Rampa
corta
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ANÁLISIS DE RESULTADOS
PELOTA
RAMPA CORTA
MAGNITUD DE ENERGIA
RAMPA LARGA
MAGNITUD DE ENERGIA
PRICIPIO
PRINCIPIO
FINAL
FINAL
TIPO DE ENERGÍA
PRINCIPIO
FINAL
METAL
PLÁSTICO
CUESTIONARIO DE POSTLABORATORIO
1. Haga sus observaciones de cada paso y haga una comparación entre cada uno de ellos.
2. ¿hay una diferencia entre las velocidades en cada caso al pié de cada rampa? si, no, explique por
qué, ¿a que cree que se deba?
3. Las EP al principio y al final del movimiento son iguales? Si, no, explique por qué?
4. Se cumple la Ley de la conservación de la Energía?
ANEXO.1. Realice en hojas aparte, esquemas de la práctica con el diagrama de las fuerzas que actúan sobre
cada una de las pelotas.
2. Efectúe cálculos obteniendo los resultados que obtuvo en la práctica, pero ahora por leyes de
Newton.
3. Plasme el proceso paso a paso y obtenga los resultados.
4. Haga una comparación entre obtener el resultado por la conservación de la Energía y por las
Leyes de Newton.
5. Entregue este anexo por equipo a la profesora en la siguiente clase y exponga sus observaciones
para una disertación entre los 2 métodos.
BIBLIOGRAFÍA






MANUAL DEL RIEL DE LA CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA
MARCA CENTRAL CIENTIFIC Coa. FABRICACIÓN U.S.A.
FISICA GENERAL DE HECTOR PEREZ MONTIEL
FISICA GENERAL DE SEARS – ZEMANSKY
FISICA MODERNA DE H.E. WHITE
FISICA GENERAL DE LA SERIE SCHAUM.
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PRÁCTICA No. 7
rozamiento en un plano
inclinado
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OBJETIVO DE LA PRÁCTICA
Estudiar fuerzas friccionantes; En particular medir el coeficiente de fricción cinética, y el coeficiente de
fricción estática en 5 superficies (madera, caucho, vidrio, agua aceite) utilizando un plano inclinado con
protector.
INTRODUCCIÓN
FRICCIÓN
La fricción es la fuerza que se opone al movimiento y aparece como consecuencia del contacto entre las
superficies. Concretamente en la superficie de desplazamiento (a través de la cual se mueve el objeto).
Nosotros aprendemos pronto que se requiere una fuerza para arrastrar un cuerpo a lo largo de una superficie
horizontal, donde no existe ninguna fuerza resistiéndose debido a la gravedad y aunque la velocidad es
uniforme no existe aceleración. Esta fuerza se llama fuerza de fricción.
Hay dos tipos de fuerza de fricción. Cuando el cuerpo esta en reposo, y cuando el cuerpo esta en
movimiento. Cuando el cuerpo esta en reposo la fuerza de fricción varia desde cero a un cierto valor
limitado por la fuerza requerida para empezar el movimiento. Esta fuerza requerida para empezar el
movimiento es entonces mayor que la fuerza exigida para mantener la velocidad constante después de que el
cuerpo esta en movimiento.
Los factores de los que depende la fricción son:
1. La naturaleza de las superficies y particularmente incluso de la presencia de rastros ligeros de
lubricantes.
2. La fuerza de fricción es directamente proporcional a la fuerza que presiona sobre la superficie.
La fricción no depende de:
1. Del área de contacto
2. De la velocidad de una superficie a otra.
La experiencia muestra que la fuerza tangencial F necesaria para mantener la velocidad uniforme de un
cuerpo es proporcional a la fuerza normal N que presiona las dos superficies. Figura 1
Por lo tanto: FαN o F=µkN Donde µk es una constante para un par particular de superficies y se llama,
coeficiente cinético (Deslizamiento) de fricción.
µ K= F / N
55
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Debe notarse que F es sólo la fuerza de fricción. Si el cuerpo resbala con velocidad uniforme en un plano
inclinado, (Fig. 2)
La fuerza adicional F1 es necesaria para el cuerpo, que depende de la gravedad y el total de la fuerza a lo
largo del plano es F1 + F. Nótese también la fuerza normal N, es representada por el vector y que es
solamente un componente del peso. En otro caso como el freno en una rueda la fuerza norma! no tiene
ninguna conexión con el peso. Empezando la fricción (estática) el coeficiente de fricción de arranque jik es
la proporción de la fuerza Fs requerida para que el cuerpo este presionado a la superficie con la fuerza
normal N.
µk =Fs/N
Porque los coeficientes de fricción son proporciones de fuerzas y los coeficientes están libres de miembros.
Si un cuerpo está en reposo en un ángulo inclinado y la inclinación es lentamente incrementada, el peso" de
la componente normal decrece y el componte tangencial se incrementa en el mismo ángulo particular 6 fig.
3. La componente del peso w seno 8 paralelo al plano viene a igualar la limitante de la fuerza F del arranque
de fricción y el cuerpo empieza a deslizarse hacia abajo. Este ángulo 0 se llama ángulo de reposo limitado.
Para este ángulo
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La fricción rodante es la resistencia causada principalmente por la deformación producida donde una rueda o
cilindro empuja contra la superficie en la que rueda. La faerza de fricción rodante varía inversamente con el
radio del rodillo, y es menos o más rígida que la superficie. La fricción rodamiento ordinariamente es mucho
más pequeña que la fricción corrediza.
EQUIPO A UTILIZAR Y MONTAJE
EQUIPO
Tabla de fricción; constituida por dos bloques de
madera unidos en los extremos con bisagras para
libre movimiento angular, con regla para medir
ángulos entre las tablas y una polea para libre
deslizamiento del cordel que une a las cargas con
los bloques.
MATERIAL Y HERRAMIENTA
Trapo o franela.
MONTAJE
La tabla con protector viene ensamblada para su uso, solo colocará el hilo que sujeta los bloques con el porta
pesos como se muestra en el esquema siguiente:
RECOMENDACIONES
 TENGA CUIDADO AL COLOCAR LOS PESOS DE QUE NO CAIGAN AL SUELO PARA EVITAR
ABOLLADURAS, LO MISMO QUE LOS BLOQUES.
 COLOQUE LA TABLA EN LA ORILLA DE LA MESA PARA QUE EL PESO QUEDE COLGANDO
LIBREMENTE.
DESARROLLO DE LA PRÁCTICA
MÉTODO
Se hacen mediciones de la fuerza o fuerzas necesarias para mantener la velocidad constante de un cuerpo
predeterminado erf una superficie uniforme y también de la fuerza de fricción necesaria para empezar el
movimiento del cuerpo. La fuerza normal es medida en cada caso y el coeficiente de fricción calculado en la
fuerza normal, y el área de contacto en condiciones de superficie que son variadas, estudiar la influencia de
cada fuerza de fricción.
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PROCEDIMIENTO
1. Mida y registre el peso de cada uno de los bloques de fricción (partida 12).
2. Coloque la superficie del tablero en forma horizontal.
3. Tome un bloque, amárrele un cordón y el otro extremo (del cordón) amárrelo a un porta pesas,
como indica la figura 4. Asegúrese que el cordón este en paralelo a la tabla.
4. Coloque las pesas necesarias en el porta pesos para que el bloc empiece a deslizarse y anote el
peso agregado (sistema 1).
5. Ahora cambie de posición el bloque, colóquelo de costado de manera que la superficie de
contacto sea diferente a la superficie usada en el paso anterior. Y repita el paso 4 anotando el peso
que agregó para empezar el movimiento (sistema 2).
6. Retire el bloque de madera, y coloque una superficie de caucho sobre la tabla, y repita los pasos 2,
3, y 4 .Registre el peso mínimo necesario para empezar el movimiento del bloc (sistemas).
7. Retire la superficie de caucho y coloque una placa de vidrio sobre la tabla y repita los pasos 2, 3, y
4. Registre el peso mínimo necesario para empezar el movimiento del bloc (sistema 4).
8. Repita el paso 7 pero ahora agregue una película de agua sobre la superficie de vidrio. Registre el
peso mínimo necesario para empezar el movimiento del bloc (sistema 5).
9. Repita el paso 7 pero ahora agregue una película de aceite sobre la superficie de vidrio. Registre el
peso mínimo necesario para empezar el movimiento del bloc (sistema 6).
10. Retire la placa de vidrio, eleve la tabla 30°, repita el paso 3 y agregue el peso mínimo necesario
para empezar el movimiento ascendente del bloc (sistema7).
11. Calcule analíticamente las fuerzas con las que se logró el movimiento de los bloques en los
diferentes sistemas y regístrelos en la tabla de resultados.
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RESULTADOS EXPERIMENTALES
SISTEMA
1
2
3
4
5
6
7
WT
ÁNGULO
FUERZA
ANÁLISIS DE RESULTADOS
sistema fuerzas Obtenidas
Ángulo
e
fuerzas
Calculadas
Ángulo
9
US
Mk
1
2
3
4
5
6
7
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PRÁCTICA No. 8
EQUILIBRIO DE ROTACIÓN
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OBJETIVO
Experimentar con el movimiento de una fuerza y comprobar las condiciones de
equilibrio de rotación.
FUNDAMENTO
Una condición necesaria para el equilibrio es que la fuerza neta que actúe sobre un
cuerpo debe ser cero.
Para que un cuerpo extendido se encuentre en equilibrio estático, debe satisfacerse una
segunda condición. Ésta comprende un par de torsión neto que actúe sobre el cuerpo
extendido
Considere una fuerza F que actúa sobre un cuerpo rígido. El efecto de la fuerza
depende de la ubicación de su punto de aplicación P. El vector r es el vector de posición
de este punto con respecto a O, el par de torción asociado con la fuerza F alrededor de
O está dado por la ecuación
τ=rxF
El vector τ es perpendicular al plano formado por r y F. Se puede usar la regla de la
mano derecha para la dirección de τ. Por lo tanto en la figura 11.1, τ está dirigido
saliendo de la página hacia el lector.
Figura 11.1. Una fuerza F actúa
sobre un cuerpo rígido en el punto P
Como se puede ver en la figura, la tendencia de F a hacer rotar el objeto alrededor de
un eje que pase por O depende del brazo de momento d, así como de la magnitud de F.
Un objeto está en equilibrio rotacional cuando la aceleración angular de un cuerpo
rígido es cero. La condición necesaria para el equilibrio rotacional es que el par de
torción neto alrededor de cualquier eje debe ser cero. Ahora tenemos dos condiciones
necesarias para equilibrio de un objeto:
1. La fuerza externa resultante debe ser igual a cero:
ΣF=0
61
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2. El par de torsión externo resultante alrededor de cualquier eje debe ser cero:
Στ=0
La primera condición es un enunciado de equilibrio de traslación: nos dice que la
aceleración lineal del centro de masa del cuerpo debe ser cero cuando se vea desde un
marco de referencia inercial. La segunda condición es un enunciado de equilibrio de
rotación, y nos dice que la aceleración angular alrededor de cualquier eje debe ser cero.
CUESTIONARIO DE PRELABORATORIO
1. Cuando una balanza aritmética se encuentra en equilibrio de traslación ¿Cómo
se puede explicar que la resultante de las fuerzas que actúan sobre ellas sea
cero?
2. ¿Qué es el par de torción?
3. ¿Cuál es la diferencia entre el equilibrio estático y el equilibrio rotacional?
MATERIAL EMPLEADO
Un soporte metálico
Una regla de madera de 100 cm de largo.
Una pinza para sujetar la regla
Una pesa de 20 g
Una pesa de 30 g
Una pesa de 50 g
Una pesa de 100 g
Una pesa de 200 g
TIEMPO PARA EL DESARROLLO DE LA PRÁCTICA
Dos horas
PROCEDIMIENTO
1. Se ensambla un dispositivo con los materiales tal y como se muestra en la figura
11.2.
2. Se cuelga una pesa de 50 g en el brazo derecho a una distancia R1 de 30 cm del
punto de equilibrio; la pesa provocara que la regla gire en el mismo sentido que
las manecillas del reloj. Se equilibra dicha fuerza con una pesa de 100 g la cual
deberá ser colocada a la izquierda del punto de equilibrio de la regla. Se anota su
brazo de palanca R2 en el cuadro 11.1
62
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3. Se retiran las pesas anteriores y ahora se coloca una pesa de 200 g del lado
izquierdo a una distancia R2 de 10 cm del punto de equilibrio. La pesa provocará
que la regla gire en sentido contrario a las manecillas del reloj. Se equilibra el
peso con una pesa de 50 g que deberá ser colocada a la derecha del punto de
equilibrio de la regla; se anota su brazo de palanca R1 en el cuadro 11.1.
4. Se retiran las pesas anteriores y se coloca ahora una pesa de 20 g del lado
derecho a una distancia R1 de 30 cm del punto de equilibrio. Se equilibra dicha
fuerza con una pesa de 30 g a la izquierda del punto de equilibrio de la regla: se
anota su brazo de palanca R2 en el cuadro 11.1
F1 (g)
R1 (cm)
F1,R1
(g cm)
F2 (g)
R2 (cm)
F2,R2
(g cm)
F1,R1
F2,R2
CUADRO 11.1 EQUILIBRIO DE ROTACION (EXPERIMENTAL)
ESQUEMA PRACTICA No. 11
Figura 11.2
63
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PRÁCTICA No. 9
LEY DE PASCAL
VASOS COMUNICANTES
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OBJETIVO DE LA PRÁCTICA
Verificar por medio de la experimentación como la gravedad influye en la presión, comprendiendo la ley
fundamental de la hidrostática utilizando el tubo para demostrar la ley de Pascal.
INTRODUCCIÓN
En la siguiente figura se encuentran tres recipientes, cada uno con la misma área en el fondo y la misma
altura del liquido. Cada recipiente tiene una misma fuerza la cual actúa sobre su fondo, aun cuando los tres
contienen cantidades muy distintas de líquido.
En el vaso A, las fuerzas ocasionadas por la presión del líquido sobre la superficie lateral, actúan
horizontalmente hacia fuera y las fuerzas en las paredes que el vaso ejerce sobre el líquido, también son
horizontales. Los lados no contribuyen a sostener el peso del líquido. En la cubeta B los vectores normales a
las paredes laterales tienen componentes, de modo que la fuerza ejercida sobre el líquido tienen
componentes hacia arriba, suficientes para sostener al fluido sobre las paredes.
El fondo solo sostiene la columna de liquido directamente arriba de él. En el matraz C, las fuerzas que
ejercen las paredes, tienen componentes hacia abajo. El fondo debe sostener el peso del fluido y también
equilibrar las fuerzas que ejercen las paredes del matraz sobre el fluido.
= 1000 kg/cm3
Agua
La presión del líquido es la misma sobre los fondos de los tres recipientes.
PRINCIPIO DE PASCAL:
La presión aplicada a un fluido encerrado se transmite sin disminución a cada punto del fluido y de las
paredes del recipiente que lo contiene.
Este principio no permite determinar el valor de las presione del fluido en un punto de él; para ello es
necesario establecer las condiciones de equilibrio entre las fuerzas de superficie que lo afectan, que se deben
a las presiones que recibe el fluido, y las fuerzas de volumen debidas a su peso.
EQUIPO A UTILIZAR Y MONTAJE
EQUIPO
1 tubo para demostrar la ley de Pascal
MATERIAL Y HERRAMIENTA
Agua
RECOMENDACIONES
 NO GOLPE EL TUBO
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DESARROLLO DE LA PRÁCTICA
1.- Añada agua al tubo de Pascal.
2.- Espere a que se igualen los niveles como indica la figura 1.
3.- Mida las alturas, para cada forma de las salidas del tubo.
4.- Observe y haga sus conclusiones.
66
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PRÁCTICA No. 10
ANALISIS CUALITATIVO DE LA
TRANSFERENCIA DE CALOR POR
MEDIO DE ONDAS
ELECTROMAGNETICAS
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OBJETIVO DE LA PRACTICA.Realizar un análisis cualitativo de la transferencia de calor por medio de ondas
electromagnéticas, utilizando el juego del set de temperatura y el radiómetro de
Crookes
INTRODUCCION.Realizar una investigación bibliográfica sobre la transferencia de calor por Radiación.
CUESTIONARIO DE PRELABORATORIO:
1.- Explique cómo se trasmite el calor por radiación
2.- ¿Qué son las ondas electromagnéticas y cuál es su relación en esta transmisión?
3.- ¿Qué es el Radiómetro de Crookes?¿para qué se utiliza?¿cómo funciona?
4.- Explique qué es un cuerpo negro
EQUIPO Y MATERIAL
1 Radiómetro de Crookes
Mechero Bunsen
2 recipientes
2 termómetros
Set de calor y temperatura
2 soportes con tela de asbesto
2 vaso de precipitado de 1000 ml
PARA TRAER POR EQUIPO
Pedazo de frazada negra
Cerillos
hielo
RECOMENDACIONES
TOME LAS PRECAUCIONES NECESARIAS AL MANEJAR EL RADIOMETRO DE
CROOKES: ESTE EQUIPO SE ENCUENTRA AL VACIO Y ES POSIBLE UNA
IMPLOCION
No golpee los termómetros
En base a un recipiente caliente deduzca cuales otras precauciones se deben tomar.
TECNICA PARTE 1.RADIACION ENLOS RECIPIENTES
1. Ponga suficiente agua a hervir en uno de los vasos de precipitados
2. Cuando ha llegado al punto de ebullición, con mucha precaución vacíe el agua caliente
en cantidades iguales en los 2 recipientes del set de calor.
3. Coloque un termómetro a cada uno de los vasos. Anote a qué temperatura se encuentra
cada uno en la tabla 1
4. Observe que sucede con las temperaturas de los recipientes y vaya registrando los
datos que se piden en los tiempos que se indican.
5. Mientras en el otro vaso de precipitados ponga agua con el hielo para que empiece a
bajar la temperatura de éste y déjelo enfriar aparte.
6. Una vez que se hayan registrado todos los tiempos que se piden para los vasos con
agua caliente, vacíe con cuidado el agua de estos recipientes y enjuague con agua
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corriente de la llave para que tome la temperatura ambiente, para proceder con el
siguiente paso.
7. Llene cada uno de los recipientes con el agua helada (agua con hielo) que tiene en el
otro vaso de precipitados, en partes iguales previamente homogenizada.
8. Coloque un termómetro a cada uno de los vasos. Anote la temperatura a la que se
encuentra, en la tabla de resultados de la tabla 2.
9. Grafique la temperatura con respecto al tiempo, de cada uno de los recipientes y de
cada experimento.
RESULTADOS EXPERIMENTALES:
AGUA CALIENTE
TIEMPO
T0
T1 5 minutos
T2 10 minutos
T3 15 minutos
T4 20 minutos
T5 25 minutos
AGUA FRIA
TIEMPO
T0
T1 5 minutos
T2 10 minutos
T3 15 minutos
T4 20 minutos
T5 25 minutos
TEMPERATURA
TIEMPO
T0
T1
T2
T3
T4
T5
TEMPERATURA
5 minutos
10 minutos
15 minutos
20 minutos
25 minutos
TIEMPO
T0
T1
T2
T3
T4
T5
TEMPERATURA
TEMPERATURA
5 minutos
10 minutos
15 minutos
20 minutos
25 minutos
GRAFICAS:
OBSERVACIONES:
CONCLUSIONES:
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TECNICA PARTE 2.RADIOMETRO DE CROOKES:
1. Se toma el Radiómetro de Crookes y la frazada y se busca un área donde los rayos del
sol puedan incidir sobre el radiómetro.
2. Se coloca el radiómetro en una parte plana y se cubre completamente con la frazada sin
permitir que reciba en su interior la luz.
3. Se espera unos minutos considerando que las paletas del radiómetro se encuentren
completamente inmóviles cuando se empezó el experimento.
4. Se destapa levantando la frazada y se observa que sucede.
5. Explique qué pasó y cuál es su fundamento.
Rayos del sol
RADIOMETRO DE CROOKES
OBSERVACIONES:
CONLUSIONES:
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PRÁCTICA No.
ENERGIA
ELECTROMAGNETICA
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OBJETIVO DE LA PRACTICA:
Cuantificar la cantidad de energía electromagnética que radia el sol, utilizando el horno
Caldera Solar.
FUNDAMENTO:
PRESION DE RADIACIÓN.- Cuando una onda electromagnética es absorbida por una
superficie perpendicular a la dirección de propagación, la variación por unidad de
tiempo de la cantidad de movimiento es igual a la fuerza que ejerce sobre la superficie.
Así la fuerza por unidad de área o presión es igual a S/n. Si la onda se refleja
totalmente la variación de la cantidad de movimiento es el doble de grande y la presión
es 2S/c. Por ejemplo el valor de S para la luz solar directa es aproximadamente 1.4
KW/m2 y la presión correspondiente sobre la superficie completamente absorbente es:
1.4 x 103 w/m2
= 4.7 x 106 Pa
P=
3 x
108
m/s
P = 47 x 10-6 N/m2
S = vector Poynting (intensidad de radiación
Proporciona el flujo de energía a través de un área transversal, perpendicular a la
dirección, por unidad de área
w / m2
INTRODUCCION:
Investigación bibliográfica sobre energía electromagnética y su transmisión, los tipos de
ondas electromagnéticas.
CUESTIONARIO DE PRELABORATORIO:
¿Qué es la Energía Térmica de un cuerpo radiante?
Defina frecuencia y longitud de onda
¿Cuál es la velocidad de la luz?
Investigue el espectro electromagnético y ponga un gráfico de éste con sus longitudes
de onda y sus frecuencias
5. ¿Qué es la Potencia Solar?
6. ¿Qué es la Constante Solar y cuál es su valor?
1.
2.
3.
4.
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EQUIPO Y MATERIAL
Caldera Solar (horno) (necesario dia soleado)
Agua
1 termómetro
Cronómetro
Caldera Solar o Plato Solar
IMPORTANTE RECOMENDACIONES:
NO FIJAR LA VISTA EN EL CENTRO DEL ESPEJO PARABOLICO (PLATO SOLAR)
PUEDE CAUSAR DAÑOS AL OJO
NO DERRAMAR AGUA EN EL CENTRO DEL ESPEJO
EL ESPEJO LLEGA ALCANZAR ALTAS TEMPERATURAS
TECNICA
1. Prepare un vaso con agua, téngalo a la mano.
2. Para el buen resultado de este experimento, debe realizarse en un día soleado.
3. Coloque el plato en una superficie nivelada y dirija o bien oriente, el espejo hacia la
direcciión del sol.
4. Una vez colocado, posiciona el vaso que lleva en el interior el plato solar para que pueda
recibir el agua que va a dicionarse.
5. Vierta con mucho cuidado para que no haya derrames, el agua en el interior del vaso del
plato solar, tome en cuenta el volumen para que no se derrame al introducir el
termómetro.
6. Accione el cronómetro y tome la temperatura inicial del agua.
7. Espere unos minutos y observe que sucede
8. Tome la lectura del tiempo y la temperatura a la cual el agua empieza a hervir.
9. Calcule en hoja anexa, la energía que se encontró en el plato.
TEMPERATURA
TIEMPO
POTENCIA QUE
ABSORBIO EL AGUA
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LABORATORIO DE FÍSICA BÁSICA
UNIVERSIDAD VERACRUZANA
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PRÁCTICA No.
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PRÁCTICA No.
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