Universidad de Colima

Dirección General de Educación Media Superior

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Presentación

Este manual de prácticas es uno de los primeros frutos del Nuevo Modelo Educativo que se implanta actualmente en la Universidad de Colima, orientado al

desarrollo de competencias en los estudiantes.

Se elaboró en conjunto con el Nuevo Programa de Física II y con la Guía de Trabajo Independiente, por una comisión de profesores universitarios, cuyos

rasgos más distintivos son: su amplia experiencia docente en el bachillerato, su decidida participación y compromiso con la implantación del nuevo modelo, y la

completa disponibilidad para invertir su tiempo libre en interminables jornadas de trabajo conjunto.

Además de ser revisadas y reestructuradas conforme al nuevo programa de la asignatura, las prácticas incorporan nuevos elementos, entre los que vale la pena

destacar el uso de la computadora e internet en el laboratorio y la inclusión de la evaluación del trabajo experimental con instrumentos alternativos como listas de

cotejo, rúbricas y escalas estimativas, por lo que es indispensable e imperativo adecuar los espacios de laboratorio a las necesidades del nuevo modelo educativo.

Somos partidarios de la inclusión de simulaciones por computadora para el aprendizaje de la física, y aquí se proponen varias actividades de ese tipo, porque

las investigaciones demuestran la eficacia de las simulaciones por computadora para la comprensión conceptual; sin embargo, estamos seguros que muchos

objetivos de aprendizaje no pueden ser alcanzados de otra forma que no sea el trabajo real de laboratorio, por lo que el trabajo experimental sigue siendo

indispensable para el desarrollo de competencias específicas relacionadas con las incertidumbre que se cometen al medir cantidades reales o en aquellas

relacionadas con el funcionamiento de aparatos y equipo. Por lo tanto, dependerá de los objetivos de la práctica de laboratorio, la conveniencia de utilizar solamente

una simulación o la necesidad de combinar una simulación con equipos reales.

Por último, y no menos importante, recordemos que para la ciencia, lo cierto son los resultados experimentales, bien hechos y verificados por distintos

procedimientos, razón por la cual todas las prácticas mantienen los elementos esenciales del método científico.

El laboratorio es el lugar donde los estudiantes aprenden los primeros pasos como científicos. Un buen trabajo de laboratorio es el que puede determinar, entre

otras cosas, la diferencia para que un estudiante se sienta interesado o rechazado por la ciencia.

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Lineamientos de Seguridad para el laboratorio de física II Estimado estudiante. Con la finalidad de garantizar tu integridad física y de aprovechar tu estancia en el laboratorio te

recomendamos observar las siguientes medidas: a) Llevar siempre la bata y los equipos de protección individual exigidos según el tipo de trabajo

que se realice. b) No efectuar actividad alguna sin autorización previa o no supervisada por el maestro. c) Asegúrate de desconectar equipos, cerrar llaves de agua y gas al terminar el trabajo. d) Evita comer o beber dentro del laboratorio. e) Llevar el pelo recogido, no usar pulseras, colgantes, mangas anchas, bufandas, etc., f) Evitar el uso de sandalias u otro tipo de calzado que deje el pie al descubierto. g) Cargar a una de las computadoras del equipo de trabajo la página http://phet.colorado.edu

para desarrollar las simulaciones en laboratorio h) Traer su manual de prácticas de laboratorio i) Conocer la ubicación de los elementos de seguridad que haya en el laboratorio: extintor y salidas de emergencia, etc. j) Mantener el orden y la limpieza. Cada persona es responsable de la zona que tiene asignada y todos lo somos de los lugares

comunes. k) Verificar, antes de retirarse, que el lugar de trabajo quede limpio. Guardar en su lugar todos los elementos usados.

Cuidados en trabajos con corriente eléctrica

1) Una recomendación general es usar calzado de goma para que no pase corriente a tierra por nuestro cuerpo. Además, nunca tocar las conexiones de cobre de ningún equipo aunque no esté conectado.

2) En el Laboratorio, se suelen usar adaptadores para enchufes. Hay que tener en cuenta que cuando se usan, puede desconectarse la tierra del equipo.

3) Verificar la adecuada conexión a tierra 4) Para evitar el riesgo de choque eléctrico se sugiere un eliminador de corriente con salida de 12 volts y 3

amperes 5) No conectar a la corriente ningún circuito hasta que el maestro lo revise. 6) Evitar jugar con los circuitos.

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Contenidos

Presentación………………………………………………………………………………………………………….….. pág. 2 Lineamientos de seguridad para el laboratorio…………………………………………………………….….…… pág. 3

Primera Unidad de Competencia

Práctica 1: Propiedades de la materia………………………………….………………………………..……….. pág. 6

Práctica 2: Volumen desplazado y densidad…………………………………………………………………. pág. 14

Práctica 3: Principio de Arquímedes …………………………………………………………………………… pág. 22

Práctica 4: Presión y principio de Pascal…………………………………………….…………………………. pág. 28

Práctica 5: Calor específico……………………..…………………………………….………………………….. pág. 36

Segunda Unidad de Competencia

Práctica 6: Ondas……………………………………………………………………………...…………………… pág. 44

Práctica 7: Fenómenos ondulatorios…………………………………………………………………………… pág. 54

Práctica 8: Sonido “formas de transmisión, cualidades y fenómenos acústicos………………………………….. pág. 62

Tercera Unidad de Competencia

Práctica 9: Cargas eléctricas……………………………………………………………………………….…….. pág. 71

Práctica 10: Corriente eléctrica…………………………………………………………………………….……. pág. 77

Práctica 11: Circuitos eléctricos…………………………………………………………………………….……. pág. 84

Práctica 12:Circuitos en serie, en paralelo y mixtos……………………………………………………………pág. 92

Práctica 13: El sismógrafo…………………………………………………………………………………….……pág. 99

Evaluación personal del desempeño en el laboratorio …………………………………………….....pág. 105

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Práctica No.1 Propiedades de la materia

Propósito: Aplicar los conocimientos teóricos adquiridos y comprueba algunas propiedades generales y específicas de la materia.

Desempeño a lograr: Diferencia las propiedades físicas de la materia mediante el desarrollo de los experimentos

Ideas previas: ¿Cómo se forman los estados de la materia? ____________________________________________________

_______________________________________________________________________________________

¿Por qué se unen los átomos? _______________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________

Antecedentes

Materia es todo lo que tiene masa y ocupa un lugar en el espacio Si la materia tiene masa y ocupa un lugar en el espacio significa que es cuantificable, es decir, que se puede medir.

Todo cuanto podemos imaginar, desde un libro, un auto, el computador y hasta la silla en que nos sentamos y el agua que bebemos, o incluso algo intangible como el aire que respiramos, está hecho de materia.

Los planetas del Universo, los seres vivos como los insectos y los objetos inanimados como las rocas, están también hechos de materia.

Propiedades de la Materia

Una propiedad de la materia es una cualidad de la misma que puede ser apreciada por los

sentidos, por ejemplo el color, la dureza, el peso, el volumen, etcétera Estas, y otras

propiedades se clasifican en dos grandes grupos:

a) Extensivas o generales: Son aquellas que varían con la cantidad de materia considerada

b) Intensivas o específicas: Son aquellas que no varían con la cantidad de materia

considerada

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Para entender los diferentes estados en los que la materia existe, es necesario entender algo llamado Teoría Molecular Kinética de la Materia. Uno de los conceptos básicos de la teoría argumenta que los átomos y moléculas poseen una energía de movimiento, que percibimos como temperatura. Mientras más energía hay en una sustancia, mayor movimiento molecular y mayor la temperatura percibida.

Los sólidos se forman cuando las fuerzas de atracción entre moléculas individuales son mayores que la energía que causa que se

separen. Las moléculas individuales se encierran en su posición y se quedan en su lugar sin poder moverse. A medida que la temperatura de un sólido aumenta, la cantidad de vibración aumenta, pero el sólido mantiene su forma y volumen ya que las moléculas están encerradas en su lugar y no interactúan entre sí

Los líquidos se forman cuando la energía (usualmente en forma de calor) de un sistema aumenta y la estructura rígida del estado sólido se rompe. Aunque en los líquidos las moléculas pueden moverse y chocar entre sí, se mantienen relativamente cerca, como los sólidos. Usualmente, en los líquidos las fuerzas intermoleculares unen las moléculas que seguidamente se rompen.

A medida que la temperatura de un líquido aumenta, la cantidad de movimiento de las moléculas individuales también aumenta. Como resultado, los líquidos pueden “circular” para tomar la forma de su contenedor pero no pueden ser fácilmente comprimidas porque las moléculas ya están muy unidas. Por consiguiente, los líquidos tienen una forma indefinida, pero un volumen definido.

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Los gases se forman cuando la energía de un sistema excede todas las fuerzas de atracción entre moléculas. En el estado gaseoso, las moléculas se mueven rápidamente y son libres de circular en cualquier dirección, extendiéndose en largas distancias. A medida que la temperatura aumenta, la cantidad de movimiento de las moléculas individuales aumenta.

Los gases se expanden para llenar sus contenedores y tienen una densidad baja. Debido a que las moléculas individuales están ampliamente separadas y pueden circular libremente en el estado gaseoso, los gases pueden ser fácilmente comprimidos y pueden tener una forma indefinida.

Los plasmas son gases calientes e ionizados. Los plasmas se forman bajo condiciones de extremadamente alta energía, tan alta, en realidad, que las moléculas se separan violentamente y sólo existen átomos sueltos.

Más sorprendente aún, los plasmas tienen tanta energía que los electrones exteriores son violentamente

separados de los átomos individuales, formando así un gas de iones altamente cargados y energéticos.

Debido a que los átomos en los plasma existen como iones cargados, los plasmas se comportan de manera diferente que los gases y forman el cuarto estado de la materia. Los plasmas pueden ser percibidos simplemente al mirar para arriba; las condiciones de alta energía que existen en las estrellas, tales como el sol, empujan a los átomos individuales al estado de plasma.

Materiales y recursos:

2 Vasos de precipitados de 100 ml Vaso de precipitados de 250 ml Un trozo de cera Mechero 20 monedas de 50 centavos o de peso. Soporte Universal con nuez y rejilla de alambre Una lata pequeña Termómetro 1 Hielo Pipeta Una cápsula de porcelana pequeña o vasito dosificador para medicina Alcohol Aceite de oliva

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Diseño experimental

Experimento 1

Llenen totalmente de agua un vaso de precipitado y con cuidado introduzcan en él poco a poco las monedas.

¿Qué propiedad general están comprobando en este experimento? ______________________________________________________________________________ ¿Por qué propiedad de líquidos se forma el menisco en la parte superior? ______________________________________________________________________________ Experimento 2

Monten el dispositivo como se muestra en la figura sobre la rejilla del Soporte Universal, coloquen una lata y dentro de ella agreguen la

cera, mediante el mechero suminístrenle calor y en cuanto empiece a fundirse, midan la temperatura cuidando que el termómetro no

toque las paredes del recipiente.

Escriban el valor que marca el termómetro. _______________ Investiguen en la bibliografía el punto de fusión de este material y comparen con su resultado. _______________

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Experimento 3

Coloquen sobre el fuego un vaso de precipitado que contenga hielo sin dejar de moverlo, en el momento que se empieza a fundir

mide la temperatura y regístrenla: ______________

¿Cómo se le llama a esta temperatura? ____________________________________________________________________

Mantengan el vaso de precipitado en el fuego y vuelvan a medir la temperatura en el momento que inicie a hervir el agua, regístrenla:

______________

¿Cómo se le llama a esta temperatura? ____________________________________________________________________

¿Si en el vaso de precipitado tuviéramos el doble de agua se modificaría el valor registrado? _____

¿Qué relación tiene el punto de ebullición con la presión atmosférica, y con la altura?

Por lo anterior podemos decir que dichas temperaturas pertenecen ¿a qué propiedades?

____________________________________________________________________________________________________

Experimento 4

Coloquen una servilleta sobre la mesa y dejen caer sobre ella una gota de agua. ¿Qué pasa con la gota?

Coloquen sobre un papel encerado una gota de agua. ¿Qué pasa con la gota?

Explica lo que ocurrió en cada caso:

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Experimento 5

Se llena la cápsula con aceite de oliva y se coloca en el fondo del vaso. En este último se vierte,

con precaución, el alcohol necesario para que la cápsula quede totalmente sumergida en él. Luego, se

va añadiendo, poco a poco, agua por la pared del vaso hasta casi al borde.

Explica las causas que producen los cambios en los fenómenos observados en la práctica

¿Por qué el aceite adopta la forma esférica dentro del vaso?

Valora tu aprendizaje

Responde teniendo en cuenta las propiedades de la materia:

1. ¿Por qué, si colocamos un objeto en un lugar, no podemos colocar simultáneamente otro en el mismo sitio?

_______________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________

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2. ¿Por qué puedo cortar una hoja de papel?

_______________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________

3. A partir de las propiedades de la materia, explica por qué se congela el agua:

______________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________

4. ¿Por qué al ir a la “Piedra lisa” y comprar una varita para hacer burbujas de jabón con forma de estrellitas o de cualquier otra

figura, al final siempre queda una burbuja esférica?

_______________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________________

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Reflexión argumentada.

____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________

Fuentes de consulta: http://www.visionlearning.com/library/module_viewer.php?mid=120&l=s# http://ciam.ucol.mx/villa/materias/RMV/quimica%2007/primera%20parcial/quimica%20materia/Propiedades%20de%20la%20Materia%20I.htm fisicageneralbst.com/practicas.php

Héctor Fernández Serventi. "Química general e inorgánica". Losada S. A., Buenos Aires.

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Práctica No. 2 Volumen desplazado y densidad

Propósito: Determinar por medio de desplazamiento de líquido el volumen de un objeto, la densidad y el peso específico de algunos

sólidos y líquidos

Desempeño a lograr: Analiza el comportamiento de los diferentes materiales de acuerdo a su densidad, el peso específico y sus

propiedades

Ideas previas: Si introduces totalmente en agua dos tubos de ensayo cerrados, del mismo volumen pero diferente masa

Explica cuál de los dos desplazará más líquido y porque: _________________________________________

______________________________________________________________________________________

¿Para qué sirve el cálculo de la densidad y el peso específico? ____________________________________

______________________________________________________________________________________

¿Cómo puedo diferenciar las sustancias que aparentemente son iguales? ___________________________

______________________________________________________________________________________

Antecedentes

El volumen de un prisma rectangular es fácil de calcular. Simplemente se mide su longitud, su anchura y su altura. Luego, se multiplica la longitud por la anchura y por la altura. Pero, ¿cómo harías para calcular el volumen de un objeto de forma irregular, como un tornillo o una piedra? Una forma es usar el método de desplazamiento. Sumergiendo el objeto en agua y midiendo el volumen de agua desplazado. El volumen desplazado equivale al volumen del objeto. Si divides la masa del objeto entre su volumen, el resultado es una propiedad importante llamada densidad.

La densidad se define como el cociente entre la masa de un cuerpo y el volumen que ocupa. Así, como en el S.I. la masa se mide en kilogramos (kg) y el volumen en metros cúbicos (m3) la densidad se medirá en kilogramos por metro cúbico (kg/m3). Esta unidad de medida, sin embargo, es muy poco usada, ya que es demasiado pequeña. Para el agua, por ejemplo, como un kilogramo ocupa un volumen de un litro, es decir, de 0,001 m3, la densidad será de: 1000 kg/m3

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La mayoría de las sustancias tienen densidades similares a las del agua por lo que, de usar esta unidad, se estarían usando siempre números muy grandes. Para evitarlo, se suele emplear otra unidad de medida el gramo por centímetro cúbico (gr./cm3), de esta forma la densidad del agua será: 1 g/cm3

Las medidas de la densidad quedan, en su mayor parte, ahora mucho más pequeñas y fáciles de usar. Además, para pasar de una unidad a otra basta con multiplicar o dividir por mil.

La densidad de un cuerpo está relacionada con su flotabilidad, una sustancia flotará sobre otra si su densidad es menor. Por eso la madera flota sobre el agua y el plomo se hunde en ella, porque el plomo posee mayor densidad que el agua mientras que la densidad de la madera es menor, pero ambas sustancias se hundirán en la gasolina, de densidad más baja.

La densidad es una característica de cada sustancia. Al referirnos a líquidos y sólidos homogéneos, su densidad, prácticamente, no cambia con la presión y la temperatura; mientras que los gases son muy sensibles a las variaciones de estas magnitudes.

El peso específico de un fluido se calcula como su peso sobre una unidad de volumen (o su densidad por g). En el sistema internacional se mide en Newton / metro cúbico.

PESO ESPECÍFICO

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Materiales y recursos:

Balanza granataria Cordel Dos tubos de ensayo iguales, con tapón (o dos recipientes pequeños que tengan tapa y se puedan sumergir en una probeta de 250 o 500 ml) Probeta graduada de 250 ml Cinta masking tape Regla graduada en mm Un vernier Cuerpos sólidos regulares (cubo de madera, un bloque de plastilina) Cuerpos irregulares (una piedra, un trozo de corcho) Alcohol Aceite de cocina Agua

Diseño experimental

Experimento 1 Tu profesor ha preparado dos tubos de ensayos iguales, pero con diferente masa. Ata un cordel a cada uno y utiliza la balanza para

encontrar sus masas. Masa tubo ligero__________________, Masa tubo pesado___________________

Coloca 2/3 partes de agua en una probeta graduada y adhiere de forma vertical un pedazo de cinta, marcando el volumen del líquido

dentro de la probeta. Posteriormente coloca el tubo ligero dentro de la probeta y marca el volumen nuevamente. Saca el tubo ligero.

Antes de colocar el tubo más pesado dentro de la probeta, realiza la predicción de lo que sucederá al sumergirlo dentro de la probeta,

¿se desplazará más, menos o la misma cantidad de agua? _____________________________________________________

Coloca el tubo pesado dentro de la probeta ¿desplaza más, menos o la misma cantidad de agua? _______________________

Explica por qué ________________________________________________________________________________________

El volumen que desplaza un objeto sumergido completamente ¿depende de su masa o de su volumen? __________________

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Experimento 2

Para determinar la densidad en los sólidos utilizaremos la relación: Densidad () = Masa / Volumen

Lo primero que haremos será medir la masa del sólido en la balanza.

Para determinar el volumen:

Cuerpos regulares: Aplicaremos la fórmula que nos permite su cálculo. Si es necesario conocer alguna de sus dimensiones

las mediremos con el calibre, la regla o el instrumento de medida adecuado.

Cuerpos irregulares: En un recipiente graduado agregaremos agua y anotaremos su nivel. Luego, sumergiremos totalmente

el objeto y volveremos a anotar el nuevo nivel, La diferencia de niveles será el volumen del sólido.

Todas las medidas se realizarán, por lo menos, tres veces y se calcula la media aritmética para reducir errores.

Con la ayuda de la balanza granataria, midan la masa a cada uno de los cuerpos sólidos, regulares e irregulares y anótelos en los

espacios correspondientes de la tabla 1 posteriormente, tomando en cuenta la forma de los cuerpos regulares y utilizando la ecuación

correspondiente en cada caso calculen el volumen de cada uno de ellos anotando los resultados en la tabla 1.

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Para determinar el volumen de los cuerpos irregulares agreguen un volumen determinado de agua en una probeta y posteriormente

introduzcan el cuerpo irregular determinen la diferencia de volumen y encontraran el volumen del objeto. Anotar los resultados en los

espacios correspondientes de la tabla 1. Calculen la densidad y el peso específico en cada caso.

Tabla 1

CUERPO MASA (g) VOLUMEN ( cm3) DENSIDAD

(g/ cm3)

PESO

ESPECÍFICO

(N/m3)

Experimento 3 Para calcular la densidad en los líquidos con la ayuda de la balanza midan la masa de una probeta, agrégale 50 ml de alcohol, midan

la masa de la probeta con el alcohol y calculen la diferencia para conocer la masa del alcohol anotándolo en el espacio

correspondiente de la tabla 2, repitan esto para los otros dos líquidos y calculen la densidad y el peso especifico de cada uno.

Todas las medidas las realizaremos, por lo menos, tres veces y calcularemos la media aritmética para reducir errores

NOTA: En lugar de usar una probeta, se puede usar un matraz aforado.

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Tabla 2

LIQUIDO MASA (g) VOLUMEN ( cm3) DENSIDAD

(g/ cm3)

PESO ESPECÍFICO

(N/m3)

Valora tu aprendizaje

1. Realiza una comparación entre los valores de la densidad y peso específicos concentrándolos en una tabla que contenga

los valores obtenidos de bibliografía y los experimentales. Si son iguales o diferentes justifica tu respuesta

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

2. En un tubo de ensayo se colocaron 5 ml de alcohol y 5 ml de agua coloreada con azul de metileno. ¿Cómo quedarían

acomodados en el tubo de ensayo?

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

3. Si en un tubo de ensayo agregas 5 ml de tres sustancias y después de unos segundos la sustancia roja queda en el centro, la

amarilla en la superficie y la transparente en la zona más profunda, escribe ¿Cuál de las sustancias tiene mayor

densidad?

__________________________________________________________________________________________________

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4. Si dentro de un tubo de ensayo se agrega 5 ml de una sustancia cuya densidad es de 1g/cm3 y 50 ml de otra sustancia con una

densidad de 0.8 g/cm3, ¿Cómo quedarían acomodadas?

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

5. ¿Qué tipo de propiedades son la densidad y el peso específico?

__________________________________________________________________________________________________

6. Investiga y explica con tus palabras los métodos para determinar la densidad

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

7. Explica porque es importante el conocer la densidad de las sustancias en la industria.

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

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Reflexión argumentada.

____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________

Fuentes de consulta http://es.scribd.com/doc/2520386/2008-ejercicios-repaso-densidad http://www.cam.educaciondigital.net/fisica/2ES/Peso%20especifico%20y%20presion.pdf

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Práctica No. 3 Principio de Arquímedes

Propósito: Comprobar experimentalmente el principio de Arquímedes.

Desempeño a lograr: Comprende por medio de la experimentación la importancia y aplicación del principio de Arquímedes.

Ideas previas: ¿Qué se necesita para que un cuerpo flote en un líquido? __________________________________________

__________________________________________________________________________________________

¿Por qué un barco que tiene toneladas de masa puede flotar en el agua? _______________________________

__________________________________________________________________________________________

Antecedentes:

Principio de Arquímedes

El principio de Arquímedes afirma que todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje vertical y hacia arriba igual al peso de fluido

desalojado.

La explicación del principio de Arquímedes consta de dos partes como se indica en las figuras:

1. El estudio de las fuerzas sobre una porción de fluido en equilibrio con el resto del fluido. 2. La sustitución de dicha porción de fluido por un cuerpo sólido de la misma forma y dimensiones.

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Materiales y recursos:

Una Probeta de 100 ml Un dinamómetro Un vaso de vidrio transparente o vaso de precipitados de 250 ml Plastilina Un hilo cáñamo o pabilo Cristalizador de 500 ml 400 g de sal Cuchara 2 huevos crudos

Diseño experimental

Experimento 1

A. Toma 50 g de plastilina, forma un cilindro, colócale un cordel y sumérgelo completamente en una probeta de 100 ml que contenga

60 ml de agua, ¿Qué volumen ocupa el cilindro? Anota este y los demás resultados en la tabla I. Considerando que la densidad

del agua es de 1g/ml, obtén la masa y el peso del líquido desalojado. ¿flota o se hunde la plastilina?

Toma un dinamómetro calibrado y cuelga el cilindro para medir el peso en el aire, luego, sumerge el cilindro en la probeta con

agua sin tocar las paredes ni el fondo y mide el peso dentro del agua.

Calcula la fuerza de flotación ejercida sobre el cilindro, usa la siguiente fórmula:

Fuerza de flotación = peso objeto en aire - peso objeto dentro del líquido.

Compara la fuerza de flotación obtenida con el peso del líquido desplazado. ¿Cómo es la fuerza de flotación, mayor, menor o

igual al peso del volumen desplazado? ____________________________

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B. Moldea los 50g de plastilina para que floten en el agua, presenta un procedimiento para determinar el agua desalojada por la

plastilina flotante. Explica

_________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________

¿Qué volumen desplaza? ¿Qué masa de agua desaloja?¿Flota o se hunde?. Calcula la fuerza de flotación usando el dinamómetro

y la fórmula.

Observa que si pesas con un dinamómetro la plastilina moldeada dentro del agua, el valor será de cero, pues flota sobre la

superficie (puedes usar hilo amarrado a la plastilina flotante). ¿cómo es la fuerza de flotación ejercida sobre la plastilina flotante en

relación con el peso del volumen desplazado?(igual, mayor o menor) Explica.

_________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________

TABLA DE RESULTADOS I PLASTILINA EN

FORMA DE MASA

(g) PESO

(N) VOLUMEN DE LÍQUIDO

DESALOJADO (ml) PESO DEL LÍQUIDO DESALOJADO (N)

PESO DENTRO DEL LÍQUIDO (N)

FUERZA DE FLOTACIÓN SOBRE EL OBJETO (N)

¿FLOTA O SE HUNDE?

CILINDRO

OBJETO

FLOTANTE

¿En qué caso desplazó más agua la plastilina? ¿En forma de cilindro o flotando? ____________________________

Explica tu respuesta: ________________________________________________________________________________

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Experimento 2

1. Mide la masa de un huevo, y la masa y volumen del agua usada en un vaso transparente.

Primero coloca el huevo dentro del agua, y observa que éste se hunde, mide la cantidad de

líquido desplazado (puedes usar una jeringa o pipeta para extraer el agua). Anota el volumen

desplazado por el huevo.

Saca el huevo del vaso con agua, y agrega suficiente sal como para que el huevo quede

sumergido pero sin tocar el fondo (mide la masa de sal agregada).

2. Saca nuevamente el huevo del agua salada y agrega más sal al vaso de tal manera que quede una parte del huevo flotando sobre

la superficie del líquido. Anota la nueva masa de agua + sal, y su volumen final.

3. Realiza los cálculos necesarios para determinar la densidad del huevo, la del agua sin sal, la del agua con poca sal y la del agua

con mucha sal. Compara los valores y explica si existe alguna relación entre la flotabilidad de un cuerpo y la densidad de éste y la

del líquido.

CALCULOS:

Densidad huevo:___________________________

Densidad agua:____________________________

Densidad agua poca sal _____________________

Densidad agua mucha sal ____________________

Explica la relación de la flotabilidad con la densidad

____________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________

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Valora tu aprendizaje

1. ¿Qué se comprueba en el experimento uno? Explica

_______________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________

2. ¿Qué entiendes por empuje?

_______________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________

3. Explica el principio de Arquímedes

_______________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________

4. Una piedra tiene un peso en el aire de 100 N, si al sumergirla en agua el volumen desplazado pesa 20N, ¿Cuánto pesa la

piedra dentro del agua?

5. ¿Cuántas toneladas de agua de mar debe desplazar un barco anclado en el puerto de

Manzanillo, si su masa es de 100,000 toneladas?¿Cuántos litros de agua de mar desplazará,

considerando que la densidad del agua es de 1025 kg/m3?

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Reflexión argumentada.

____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________

Fuentes de consulta http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/fluidos/estatica/arquimedes/arquimedes.htm

http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/fluidos/estatica/arquimedes/arquimedes.htm

Prácticas de Física II 2 Lidia E. Rodríguez Flores

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Práctica No. 4 Presión y principio de Pascal

Propósito: Comprobar experimentalmente el principio de Pascal y estudiar una de sus aplicaciones “la prensa hidráulica”.

Desempeño a lograr: Comprende por medio de la experimentación la importancia y aplicación del principio de Pascal

Ideas previas: ¿Qué necesitas saber para poder calcular la presión que ejerce un objeto sobre una superficie? ____________

_______________________________________________________________________________________

¿Qué diferencia hay entre fuerza y presión? _____________________________________________________

¿Para qué sirve una prensa hidráulica? ________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________

Antecedentes:

La presión indica la relación entre una fuerza aplicada y el área sobre la cual actúa. En cualquier caso en que exista presión, una

fuerza actuará en forma perpendicular sobre una superficie. Matemáticamente la presión se expresa por:

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La presión hidrostática es aquella que origina todo líquido sobre el fondo y las paredes del recipiente que lo contiene. Esto se debe a la fuerza que el peso de las moléculas ejerce sobre un área determinada; la presión aumenta conforme es mayor la profundidad. La presión hidrostática en cualquier punto puede calcularse multiplicando el peso específico del líquido por la altura que hay desde la superficie libre del líquido hasta el punto considerado.

Donde:

= Presión hidrostática en N/m2

= densidad del líquido en kg/m3

= altura de la superficie libre al punto en metros (m)

= aceleración de la gravedad, igual a 9.8m/s2

La paradoja de Stevin señala lo siguiente: la presión ejercida por un líquido en cualquier punto del recipiente, no depende de la forma de éste ni de la cantidad del líquido contenido, sino únicamente del peso específico y de la altura que hay del punto considerado a la superficie libre del líquido. Principio de Pascal El francés Blaise Pascal (1623-1662) descubrió una propiedad importante en los líquidos, que se conoce como principio de Pascal: La presión aplicada a un líquido contenido en un recipiente se transmite con la misma intensidad a cualquier otro punto del líquido.

La causa de que la presión ejercida en un líquido se transmita íntegramente en todas direcciones es debida a que los líquidos son incompresibles. Por tanto, al aplicarles una presión y no poder reducirse de volumen, la transmiten en todas direcciones perpendiculares a las paredes del recipiente que los contiene.

La comprobación experimental de este principio puede hacerse con un matraz esférico con varios orificios pequeños, lleno de líquido y cerrado por medio de un émbolo. Al presionar con el émbolo, el líquido sale al mismo tiempo y con igual velocidad por todos los orificios.

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Materiales y recursos:

Bolsa jumbo de plástico Aspiradora Pabilo Charola de plástico circular o rectangular Jeringas de 3, 10 y 20 ml. Tubo delgado de plástico (cánula para suero) Jeringa de Pascal Bote vacío de plástico transparente de agua con tapa Tubo de ensayo pequeño Manguera transparente de plástico 80 cm de longitud Tabla de madera o pedazo de papel cascarón Cinta maskintape Globo

Diseño experimental

Experimento 1

Conecta a la aspiradora una bolsa jumbo de basura, colócala en el piso y párese una persona con poco peso al centro de la bolsa

sobre una charola o una superficie de un tamaño del triple o el cuádruple del área de sus zapatos. Prenda la aspiradora de tal

manera que inyecte aire a la bolsa, y observe lo que sucede. Repita el procedimiento anterior, pero ahora sin la charola. Observe.

Sugerencia: se pueden usar zapatillas para hacer más notorio el fenómeno.

Explica la diferencia observada en ambos casos.

____________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________

31

Explica cómo podrías calcular la presión ejercida por la persona parada en la bolsa. ¿Qué tendrías que considerar para hacer los

cálculos?

____________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________

Experimento 2

A continuación medirán la presión que se ejerce dentro de un globo.

Arma un manómetro casero utilizando un pedazo de manguera transparente de aproximadamente 80 cm

de longitud, colócala en forma de una U sobre una tabla o un papel cascarón, puedes pegar el tubo a la

tabla con cinta, con alambre o con agarraderas metálicas. Coloca agua coloreada dentro del tubo,

suficiente como para que se vean las partes verticales de la U con al menos dos centímetros de altura.

Coloca un pedazo de papel milimétrico o marca en cm en el extremo derecho de la manguera la altura

inicial del agua coloreada. Infla el globo y dale un par de vueltas en la boca de este para que no se le salga el aire al momento de

colocarlo en el tubo que forma la parte vertical de la izquierda, desamarra el globo y observa el nivel del agua en la parte vertical

derecha, marca la altura nuevamente y por diferencia calcula la altura de líquido que subió al colocar el globo.

Realiza el procedimiento tres veces para que calcules la media.

NOTA: trata de que el tamaño del globo sea el mismo en los tres casos.

Realiza el cálculo para medir la presión dentro del globo, considerando que la densidad del agua es de 1g/cm3=1000kg/m3, utiliza la

ecuación descrita en la introducción. No olvides usar las unidades adecuadas.

32

¿Cómo hubiera sido el experimento si en lugar de colocarle agua se le hubiera puesto mercurio?

_______________________________________________________________________________

¿Sería diferente la altura si se hiciera en Manzanillo o en la parte más alta del Volcán de Colima?

Explica.

_______________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

Experimento 3 Toma una botella de plástico, adiciónale agua hasta el borde, introduce de forma invertida un tubo

pequeño de vidrio al cual le agregaste aproximadamente la mitad de agua (puede estar coloreada). Si

está bien colocado el tubo, éste deberá flotar cerca de la superficie.

Tapa la botella y observa el comportamiento del tubo cuando presionas las paredes de la botella

(observa también dentro del tubo).

NOTA: si quieres medir la presión que ejerces en la botella, marca el tubo en centímetros antes de

colocarlo dentro de la botella, al presionar la botella ver la diferencia en la altura.

¿Qué explicación fundamentada puedes dar para explicar el fenómeno observado?

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

33

¿Qué relación encuentras entre este experimento con el principio de Pascal? ¿Y con el de Arquímedes?

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

Experimento 4 A continuación armarán una pequeña prensa hidráulica, con dos jeringas, una de 3 ml y otra de 10ml, unidas por sus puntas por

medio de un pedazo de tubo de cánula. Antes de unir con el tubo, llenar de agua la jeringa de 3 ml.

¿Hacia dónde se dirige la presión que se ejerce sobre el émbolo pequeño?

____________________________________________________________________________________________________

Ejerce una fuerza sobre el émbolo pequeño y observa. Antes de ejercer una fuerza sobre el émbolo mayor, ¿cómo será la fuerza

ejercida en el émbolo mayor con respecto al menor? (mayor, menor, igual) ________________________________________

Ejerce la fuerza sobre el émbolo mayor y siente la diferencia. ¿Cómo es la fuerza

ejercida sobre el émbolo mayor con respecto al menor?

_________________________________________

¿Cómo es la presión ejercida en el émbolo mayor con respecto al émbolo

menor?(menor, igual, mayor) _______________________.

Recuerda que no es lo mismo presión y fuerza.

¿Qué principio se aplica en este dispositivo? ___________________________

34

Ahora observa la distancia vertical recorrida ¿se recorre la misma distancia vertical en ambas jeringas? _______ ¿por qué?

____________________________________________________________________________________________________

¿Cambiará mucho la fuerza aplicada si se aumenta la diferencia en el tamaño de las jeringas? _________________________

¿Cómo crees que cambie la fuerza aplicada en el émbolo menor si se utiliza una jeringa del doble de tamaño en la jeringa mayor?

__________________________________

Comprueba tus predicciones, quitando la jeringa de 10ml y colocando la de 20 ml. (recuerda dejar llena la jeringa de 3 ml).

Explica brevemente tus descubrimientos con respecto a las fuerzas ejercidas en una prensa hidráulica.

____________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________

Valora tu aprendizaje. ¿En qué lugar será mayor la presión atmosférica, en Miramar playa de Manzanillo o en el volcán de nieve de Colima? Explica

____________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________

Explica lo que sucede en el interior de una olla de presión en un lugar como Manzanillo, ¿qué sucede con la presión dentro de la olla?

¿qué pasa con la temperatura?

____________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________

Menciona tres ejemplos de la vida cotidiana donde se pueda ver o aplicar el principio de Pascal

____________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________

¿Por qué se dice que la prensa hidráulica es un multiplicador de fuerzas?

____________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________

35

Reflexión argumentada.

____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________

Fuentes de consulta Héctor Pérez Montiel, Física General, Publicaciones CULTURAL, 2000. http://www.youtube.com/watch?v=inCePLZB2sQ

36

Práctica No. 5 Calor específico

Propósito: Determinar experimentalmente el calor específico de algunos materiales sólidos, usando agua como sustancia cuyo calor

específico es conocido.

Desempeño a lograr: Realiza cálculos para determinar el calor específico de diferentes metales.

Ideas previas: Si se tienen la misma masa de agua de mar y de arena y ambas se ponen a calentar al sol durante 2 horas: ¿Tendrán

la misma temperatura al final? ¿Por qué? ______________________________________________________

¿Qué es el equilibrio térmico? _______________________________________________________________

¿De qué formas se puede transferir el calor en los cuerpos? _______________________________________

_______________________________________________________________________________________

Antecedentes: El calor es la energía que se transfiere de un cuerpo con mayor temperatura a otro con menor temperatura. A partir de experimentos se ha observado que al suministrar la misma cantidad de calor a dos sustancias diferentes, el aumento de temperatura no es el mismo. En el laboratorio, los cambios de calor de los procesos físicos o químicos se miden con un calorímetro, que es un recipiente cerrado diseñado específicamente para este propósito. El estudio de la calorimetría, la medición de los cambios de calor, depende de la comprensión de los conceptos de calor específico y capacidad específica.

37

El calor específico (Ce) de una sustancia es la cantidad de calor necesario para elevar un grado Celsius la temperatura de un gramo de sustancia. La capacidad calorífica(C) de una sustancia es la cantidad de calor necesario para elevar un grado Celsius la temperatura de una determinada cantidad de sustancia. El calor específico es una propiedad intensiva, en tanto que la capacidad calorífica es una propiedad extensiva. Para calcular el calor específico se puede emplear la siguiente ecuación:

Donde: Ce= calor específico (cal/g°C) Q = Calor (cal) m = masa (en g) Tf = Temperatura final (°C) To = Temperatura inicial (°C)

Algunos valores de calor específico son:

Sustancia Ce en cal/g°C

Agua 1.00

Hielo 0.50

Hierro 0.113

Cobre 0.093

Aluminio 0.217

Vidrio 0.199

Plomo 0.031

De acuerdo a la tabla anterior, se observa que el agua tiene mayor calor específico, lo cual significa que necesita una mayor cantidad calor para elevar su temperatura que las demás sustancias.

38

Materiales y recursos:

2 globos Mechero de alcohol 3 Vasos térmicos de 500 a 1000 ml (se puede usar calorímetro) Balanza granataria Toallas de papel Termómetro Soporte universal Aro metálico Tela de asbesto Pinzas para soporte Trozo de 100 a 300 g de hierro (atado de clavos) con pabilo amarrado Trozo de 100 a 300 g de cobre (pedazo de tubo) con pabilo amarrado Plomada 100 a 300 g (trozo de plomo) con pabilo amarrado

Diseño experimental

Experimento 1

Se inflan dos globos del mismo tamaño, uno con aire y otro con agua, se coloca el que tiene aire sobre un aro metálico, se acerca el

mechero de alcohol y se observa.

Se toma el segundo globo inflado con agua, y se coloca también sobre el aro, se acerca el mechero.

¿Por qué la diferencia entre los dos globos al calentarlos?

____________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________

39

Experimento 2

1. Mide dentro de un vaso de unicel la masa del hierro, Colócalo dentro de otro vaso de unicel con suficiente agua fría hasta

cubrir el metal, tómale la temperatura después de 2 minutos (temperatura inicial).

2. Coloca un vaso limpio y seco de unicel sobre la balanza y agrégale agua a 80°C hasta que sean los mismos gramos que el

trozo de hierro. Mide la temperatura (temperatura del agua caliente). Si es posible úsalo con tapadera.

3. Saca el trozo de hierro del agua fría, sécala rápidamente y colócala dentro del agua caliente, espera de uno a dos minutos y

toma la temperatura del agua (temperatura final).

4. Considerando los valores que se tienen de masa de agua caliente, masa de hierro, temperatura inicial del agua caliente,

temperatura inicial del hierro, y temperatura final, calcula el valor del calor específico del metal considerando que:

La temperatura final del agua caliente y el metal es la misma.

El calor específico del agua es de 1cal/g°C.

El calor Q = m Ce (Tf - To)

La cantidad de calor cedido por el agua caliente - Qa es igual a la cantidad de calor ganado por el hierro frío Qm

Si se igualan los dos calores (cedido y ganado), se puede despejar el calor específico del metal:

Donde:

= calor específico del metal

= masa del agua caliente

= masa del metal frío

= temperatura final

= temperatura inicial del agua caliente.

= temperatura inicial del metal frío.

40

5.- Ahora, considere los otros metales que tienes disponibles, y realiza los pasos del 1 al 4 nuevamente.

Anotar en la siguiente tabla los resultados

Medición Plomo Cobre Fierro

Masa del metal (en g)

Temperatura inicial metal

Temperatura final

Masa del agua caliente (en g)

Temperatura inicial del agua caliente

Valor calculado de Ce

Error porcentual del cálculo

Valora tu aprendizaje:

1. Explica cuáles pudieron haber sido los errores cometidos durante el proceso, para determinar el calor específico del metal.

_______________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________

2. ¿Cuál es la diferencia entre calor y temperatura?

_______________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________

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3. Si tengo dos comales con la misma masa, uno de aluminio y otro de fierro ¿cuál de ellos se calienta con mayor rapidez al

suministrarle calor? ¿Por qué?

_______________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________

4. Sabemos que dos sustancias de igual masa no se enfrían con la misma rapidez, ¿Qué tiene que ver el calor específico con

esto? Explica.

_______________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________

5. Investiga cómo se determina (equipo y método) la cantidad de calorías que te proporciona un alimento.

_______________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________

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Reflexión argumentada ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________

Fuentes consultadas:

http://www.fiumsa.edu.bo/cef/webs/exper.htm#globo http://www.fisica.uson.mx/manuales/fluidos/fluidos-lab13.pdf http://200.13.98.241/~javier/practica5.pdf

43

44

Práctica No.6 Ondas

Propósito: Producir ondas en un tanque simulado para describir el movimiento ondulatorio y sus características

Desempeño a lograr: Utiliza software virtual para identificar mediante la simulación las características de las ondas.

Ideas previas:¿Qué es una onda mecánica? _________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________

¿A qué se debe que puedas escuchar tu música favorita?

_________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________

¿Cómo está formada la luz solar y como llega a la Tierra?

_________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________

Antecedentes Muchos fenómenos naturales se relacionan con el movimiento ondulatorio, estos fenómenos manifiestan propiedades de las ondas.

Una onda es una perturbación local de cualquier naturaleza que se propaga a través de un medio material o no material, como por ejemplo las radiaciones u ondas electromagnéticas.

De acuerdo con sus características y el medio en que se propagan, las ondas se pueden clasificar en ondas longitudinales y transversales. En las ondas longitudinales, el medio se desplaza en la dirección de propagación. Por ejemplo, el aire se comprime y expande en la misma dirección en que avanza el sonido.

45

En las ondas transversales, el medio se desplaza en ángulo recto a la dirección de propagación. Por ejemplo, las ondas en un

estanque avanzan horizontalmente, pero el agua se desplaza verticalmente. Los terremotos generan ondas de los dos tipos, que avanzan a distintas velocidades y con distintas trayectorias. Estas diferencias permiten determinar el epicentro del sismo.

El movimiento ondulatorio se observa cuando se agita una cuerda, en un estanque cuando se arroja una piedra, en las olas del

mar, en las cuerdas de una guitarra, etc. Nuestros sentidos perciben otros movimientos ondulatorios, aunque no los percibimos como tales, por ejemplo, cuando se escucha la radio o música, cuando se observa la luz. El tanque de ondas es un eficaz aparato de laboratorio que permite demostrar y explorar

los fenómenos ondulatorios. Una versión completa consta de una charola de vidrio con

patas, una brillante luz puntual sobre la charola que permite ver las sombras de las ondas

de agua bajo la charola.

Un estroboscopio sincronizado con la fuente de luz permite “congelar” las ondas

producidas por un motor eléctrico con una masa descentrada que produce las vibraciones.

Las cuales se pueden transmitir al agua introduciendo o sacando de ella una bola

pequeña o una tabla para producir ondas circulares u ondas planas.

Materiales y recursos:

Recipiente plano y extenso

Computadora, simulación PhET: “Wave Interference” (disponible en http://phet.colorado.edu)

46

Diseño experimental Experimento 1

1. Coloca el recipiente plano sobre tu mesa, vierte agua en el recipiente hasta la mitad de su capacidad.

2. Produce un pulso con tu dedo o dejando caer una gota de agua. Dibuja tus observaciones.

3. Ahora deja caer 2, 3, 4, 5 gotas de agua de manera constante. Traza tus observaciones.

4. Con cuidado coloca un trozo pequeño de papel sobre la superficie de agua en el recipiente y repite el paso anterior. Observa

que sucede con el papel.

¿Se desplaza sobre la superficie del agua?

______________________________________________________

¿Qué movimiento presenta?

______________________________________________________

5. Coloca varios trozos de papel sobre la superficie del agua y proporciona en forma constante varios pulsos.

Observaciones.

47

Análisis 1. Menciona y describe los elementos que conforman a una onda mecánica:

_______________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________

2. ¿Qué diferencias hay entre las ondas mecánicas y electromagnéticas? Cita dos ejemplos de cada una.

_______________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________

3. ¿Qué diferencias hay entre las ondas longitudinales y transversales?

_______________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________

4. Investiga que científico observo el movimiento pendular y qué procedimiento experimental llevo a cabo para estudiarlo.

_______________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________

48

Experimento 2 (simulación PhET: “Wave Interference)

PARTE A: CRESTAS Y VALLES 1. Al iniciar la animación, se puede observar una llave de agua goteando en un

tanque. Al caer las gotas producen las ondas en el tanque de agua.

2. Localice el control deslizador “RotateView” en el panel de control del lado derecho de la ventana. Arrastre

el deslizador a la derecha. Al hacerlo, gira la vista del tanque desde arriba hasta un costado.

3. Localice el botón “Pause” al fondo de la ventana. Intente detener la animación cuando la gota en la llave

alcance su mayor tamaño (o justo al desprenderse de la llave).

4. El botón “ShowGraph” abajo del agua azul del tanque. Haga clic para mostrar la gráfica. Observe que

coinciden la gráfica y el lado del que se ve el agua.

5. Deslice el control deslizador “RotateView” hacia el lado izquierdo de manera que se muestre el agua desde arriba.

a). En los espacios de abajo, dibuje el patrón de ondas como se observa de costado y desde arriba. En ambos casos indique

todos los elementos.

Vista lateral (como en la gráfica) Vista desde arriba

49

PARTE B: AMPLITUD

1. Detenga la animación. Localice el control deslizador “Frequency” bajo la llave. Ponga la frecuencia a su valor máximo,

deslizando el control hasta el tope a la derecha. Reinicie la animación haciendo clic en el botón Play sobre la pantalla.

2. Localice el control deslizador “Amplitude”. Deslice a varias posiciones (de izquierda a derecha) y observe el efecto que tiene en

la animación.

a) ¿Un cambio en el tamaño de las gotas de agua da por resultado un cambio en la amplitud? De ser así, explica la relación que

existe:

_______________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________

b).- ¿En qué difieren las ondas de gran amplitud de las ondas de pequeña amplitud?

_______________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________

c).- Revise sus dibujos (vista de perfil y vista desde arriba) de las ondas de arriba. Marque la amplitud de las ondas.

d).- ¿Cuál de las dos vistas (de perfil o desde arriba es más adecuada para representar la amplitud? Explique.

_______________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________

e).- ¿Qué sucede (en caso de que algo suceda) con la amplitud cuando se observa muy alejada de la fuente?

_______________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________

50

PARTE C: FRECUENCIA

1. Detenga la animación. Ponga la amplitud en su valor máximo deslizando hasta el tope a la derecha el control deslizable.

Restablezca la animación haciendo clic en el botón Play sobre la pantalla.

2. Mueva el control deslizable de frecuencia a varias posiciones (de izquierda a derecha) y observe cómo afecta esto a la

simulación.

a).- ¿En qué difieren las ondas de gran frecuencia de las ondas de pequeña frecuencia?

_______________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________

b).- ¿Qué tienen en común las ondas de gran frecuencia de las ondas de pequeña frecuencia?

_______________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________

c).- Dos estudiantes están en desacuerdo acerca de una diferencia observada entre ondas de alta frecuencia y de baja frecuencia.

Uno afirma que las ondas de alta frecuencia son más rápidas que las ondas de menor frecuencia. El otro afirma que ambas

ondas tienen la misma rapidez. ¿Y usted que tiene que decirles al respecto?

_______________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________

d).- ¿Cuál es la relación entre la frecuencia (f) de la fuente de ondas (la llave que gotea) y la longitud de onda () de las ondas?

Señala la respuesta correcta.

Proporcionalidad directa: f. La longitud de onda aumenta conforme aumenta la frecuencia.

Proporcionalidad inversa 1/f. La longitud de onda aumenta conforme la frecuencia Disminuye.

Ninguna relación evidente. La longitud de onda no parece estar relacionada con la frecuencia.

51

Valora tu aprendizaje

1. - Observa las imágenes mostradas en el cuadro. Cada una representa una onda del tanque. Algunas son vistas de lado; otras son

vistas superiores.

Llene las columnas de amplitud y longitud utilizando el término “alta” o “baja”, según lo identifiques en la imagen.

Amplitud de onda

Longitud de onda Imagen

52

2.- ¿Con cuál de los siguientes aspectos (velocidad, longitud de onda, frecuencia, energía, periodo) está mejor representado por la

amplitud de una onda? Explica.

____________________________________________________________________________________________________

3-. ¿Cuál tecla del control de un aparato de música o de la televisión te permite aumentar o reducir la amplitud de las ondas sonoras

que emite?

____________________________________________________________________________________________________

4.- Imagine un reproductor de música en un enorme campo abierto. A cierta distancia del reproductor, la amplitud de las ondas

sonoras se reduce a cero y el sonido ya no puede escucharse.

a. ¿Qué sucede con la amplitud de onda a medida que se aleja del reproductor de música?

_____________________________________________________________________________________________

b. Investiga las características y un ejemplo de los siguientes tipos de ondas:

a) Ondas unidimensionales

____________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________

b) Ondas bidimensionales

____________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________

c) Ondas tridimensionales

____________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________

53

Reflexión argumentada ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________

Fuentes consultadas:

http://phet.colorado.edu/en/simulation/wave-interference

54

Práctica No. 7 Fenómenos ondulatorios

Propósito: Producir y observar ondas para aprender los fenómenos de interferencia y difracción de ondas en dos dimensiones,

mediante un proceso simulado virtualmente y uno practico.

Desempeño a lograr: Usa la tecnología como medio didáctico de aprendizaje, realiza adecuadamente operaciones de simulación

para entender los fenómenos ondulatorios.

Ideas previas: ¿Por qué las ondas del control remoto de la televisión no enciende el aire acondicionado?

________________________________________________________________________________________

¿En qué medio se propaga más rápidamente el sonido? __________________________________________

Antecedentes Todas las personas hemos lanzado alguna vez una piedra a un estanque de agua y observado las ondas que se extienden por

su superficie. ¿Quién no ha visto en la playa la formación y movimiento de las olas? Las ondas en el agua y las ondas de sonido en el aire, que son ondas mecánicas, tienen características similares. La identificación y estudio de esas características similares de las ondas de agua y sonido servirán de base para el posterior estudio de fenómenos, mucho más sutiles y difíciles de observar, como las ondas de luz, de radio y de teléfonos celulares, llamadas ondas electromagnéticas.

Las ondas al llegar a la superficie de separación de dos medios pueden ser reflejadas o transmitida (refractada o difractada). La reflexión puede ser parcial o total. Además puede producirse con cambio de fase o no dependiendo de la rigidez de la superficie de separación. Las ondas transmitidas pueden ser refractadas o difractadas: Refracción: se da cuando la onda pasa de un medio a otro y se producen cambios en la velocidad y en la dirección de propagación. Difracción: se produce cuando la onda "choca" contra un obstáculo o penetra por un agujero. La mayor difracción se produce cuando el tamaño del agujero o del obstáculo es parecido a la longitud de onda de la onda incidente. Estas propiedades de las ondas sirven para todas las ondas; desde las electromagnéticas (como la luz, o las ondas de radio o los rayos X) hasta las ondas de presión (sonoras) o las ondas en el agua o las producidas por los terremotos.

55

Materiales y recursos:

Computadora, Simulaciones Phet, simulación “Wave Interference” (disponible en http://phet.colorado.edu) 25 Abatelenguas (o palitos de paleta) Cinta adhesiva

Diseño experimental Experimento 1 (simulación PhET: “Wave Interference)

A) Velocidad de ondas

1. Inicie la animación “Wave Interference” si no está en su computadora, la encuentra disponible en:

http://phet.colorado.edu/en/simulation/wave-interference

2. Mueva los controles deslizables “Frequency” y “Amplitude” al centro de sus escalas. 3. Haga click sobre “Show Graph”. Lo que le permite una vista del perfil de las

ondulaciones de la superficie líquida producidas por la caída de la gota de agua. 4. Haga clic sobre el cuadro de diálogo “Measuring Tape” que se encuentra en la región de

controles a la derecha de la animación. Al activarlo, aparece una cinta métrica con dos x rojas, que se utiliza para medir la longitud de onda (λ).

5. Haga clic sobre el botón “Add Detector”.Aparece un detector de presión que le permite

determinar el número de ondas que pasan en un segundo (f). 6. Arrastre la cinta “Measuring Tape”, y el “Detector” a la zona en blanco fuera del agua.

56

Calcular la velocidad de las ondas Velocidad (m/s) = frecuencia (Hz) x longitud de onda (m) o V = f λ

7. Haga clic en Pause, mueva el control deslizable “Rotate View” hasta “Side”. Utilizando la cinta de medir, ponga una x roja en lo

alto de una cresta, luego ponga la otra x roja sobre lo alto de la cresta siguiente. El número de centímetros del cuadro verde es

la longitud de onda. Registre la longitud en centímetros (λ). Mueva el control deslizable “Rotate View” hasta arriba.

8. Haga clic en Play. Utilice “Detector” para determinar el número de ondas completas que ocurren cada segundo. (Sugerencia:

Cada división del detector es un segundo.) Registre el número de ondas por segundo (ciclos por segundo) o Hertz (Hz), que es

la frecuencia (f)

9. Utilizando los datos de la frecuencia y longitud de onda que ha recolectado, calcular la velocidad. ¡Muestre su procedimiento!

¡Ponga unidades a todos sus números!

B) Reflexión 1. Inicie la simulación. Haga clic sobre el botón “off” arriba del grifo de agua.

2. Agregue una pared vertical completa en el tanque haciendo clic sobre el botón “One Slit”(al fondo a la derecha), luego ajuste el

control “Slit Width” a la anchura cero.

3. Mueva el control deslizable „Barrier Location” a la marca 6.2 cm.

4. Haga clic sobre el botón “On” arriba del grifo de agua. Haga clic en “Pause” luego de que la onda regrese al grifo de agua.

Dibuja y señala la onda incidente y las ondas reflejadas (patrón de reflexión)

57

C) Interferencia de ondas 1. Inicie la simulación. Haga clic en “Pause” Haga clic en “No barrier”. Haga clic en “Two Drips”. Ajuste el "espacio" a 5 cm.

2. Haga clic en "Play" y cuando la primera ola llega a la pared del fondo, haga clic en "Pause". Dibuja y rotula el patrón de

interferencia de ondas.

Describir la interacción de las olas en oraciones completas.

____________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________

D) Difracción

1. Click en “PAUSE”. Click “Reset All”.

2. incremente la amplitud y la frecuencia de los marcadores a un máximo (extrema derecha).

3. Clic en “ONE SLIT” a la barrera y ajustar su tamaño de 1.25 cm (a medio camino entre 0 y 2.5).

4. mover el marcador “BARRIER” a 6.2 cm de la llave. Clic en “PLAY”.

5. permita que la onda para llegar a la pared del fondo y haga clic en “PAUSE”. Dibuja y rotula el patrón de DIFRACCION de

onda.

Describe el patrón de onda en oraciones completas.

____________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________

58

E) Diseña Tu experimento

1. Inicia la simulación. Clic en “Reset All”. Clic en “Pause”.

2. Crea una situación que no ha sido juzgado tales como: ¿Qué pasaría si dos ranuras estaban en la barrera en lugar de una?

Escribe tu respuesta

_______________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________

3. Escribe tu hipótesis. Escribir una respuesta probable a su pregunta o predecir el resultado del experimento. (Dibuja lo que los

patrones de onda podría parecer, a continuación, escribir en oraciones completas.)

4. Anote todos los parámetros (valores previstos para la simulación).

5. Establecer los cambios deseados en el simulador y haga clic en "Play" para iniciar el experimento. Recopilar datos mediante la

elaboración del patrón de onda creada. Describir el patrón en oraciones completas.

6. Escribe una conclusión comparando sus hipótesis con los datos recogidos

Experimento 2: Sonido (simulación PhET:“WaveInterference)

1. Inicia la simulación igual que en el experimento 1.

2. Selecciona en la pantalla “sound” y repite todo el proceso anterior (del inciso (A) al inciso (E) ).

3. Inicia de nuevo la simulación pero ahora haz clic en "partículas" y en "Mostrar marcadores".

4. Observa lo que pasa en la simulación y describe el movimiento de los marcadores.

5. Anota tus observaciones y escribe las diferencias encontradas en la simulación cuando usaste el agua, el sonido y cuando

usaste las partículas.

59

Experimento 3: Luz (simulación PhET:“WaveInterference)

1. Inicia la simulación igual que en el experimento 1.

2. Selecciona en la pantalla “light” y repite todo el proceso anterior (del inciso (A) al inciso (E) ).

3. Después de repetir los pasos haz clic en "Pause".

4. Mueve el marcador de longitud de onda de color púrpura y haz clic en "Play".

5. Mide la longitud de onda entre dos crestas con la cinta métrica.

6. Mueve el marcador de longitud de onda de color rojo brillante y haz la medición de longitudes de onda de nuevo

7. Anota tus observaciones y escribe las diferencias encontradas

¿Qué deducción puedes hacer acerca de las longitudes de onda de color?

____________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________

Experimento 4: QUE BUENA ONDA

1. Corta un tramo de cinta adhesiva de aproximadamente un metro de largo y colócalo en el suelo con la cara adhesiva hacia

arriba y pega los abatelenguas a espacios iguales hasta completar la tira, de modo que no haya posibilidad de que se

desprendan.

2. Una vez que se han pegado se cortará otro pedazo de cinta del mismo tamaño del primero y se pegará por encima de los

palitos.

3. Coloca la tira con palitos en posición vertical deteniéndola desde arriba.

60

4. Da un golpecito al primer palito en un lado; observa como la onda es transmitida por toda la tira.

5. Observa e identifica las partes de una onda y sus propiedades. Realiza un dibujo y anota tus observaciones.

.

¿Qué sucede si movemos uno de los palitos torciendo un poco la cinta y luego lo soltamos?

____________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________

¿Como intervienen las ondas longitudinales y transversales en tu vida diaria?

____________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________

¿Qué diferencias encuentras en las propagaciones de una onda en el agua, luz y aire?

____________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________

61

Reflexión argumentada ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________

Fuentes consultadas:

http://www.dfists.ua.es/experiencias_de_fisica/index13.html http://www.ehu.es/acustica/bachillerato/suones/suones.html

62

Práctica No 8 Sonido: formas de transmisión, cualidades y fenómenos acústicos

Propósito: Reconocer las cualidades del sonido y las características de los fenómenos acústicos.

Desempeño a lograr: Distingue la intensidad, el tono y el timbre así como la frecuencia como cualidades del sonido y explica las

características de algunos fenómenos acústicos.

Ideas previas: ¿por qué puedes diferenciar las voces de tus compañeros? ________________________________________

_______________________________________________________________________________________

¿Cómo puedes distinguir las notas de una guitarra? _____________________________________________

_______________________________________________________________________________________

Antecedentes

Mucho de lo que aprendemos de nuestro mundo nos llega a través de nuestro sentido del oído.

Los fenómenos sonoros están relacionados con las vibraciones de los cuerpos materiales. Siempre que

escuchamos un sonido hay un cuerpo material que vibra y produce este fenómeno. Al penetrar en el órgano

auditivo, dichas ondas producen vibraciones que causan las sensaciones sonoras.

El sonido es una onda longitudinal que se propaga en un medio material (sólido, líquido, gaseoso) y cuya

frecuencia está comprendida, aproximadamente entre 20 y 20,000 Hz.

El estudio del sonido y de los cuerpos sonoros en general sede denomina acústica. La intensidad del

sonido es mayor cuando así lo es la amplitud de la onda sonora.

La altura de un sonido es la cualidad que nos permite clasificarlo en grave o agudo, y la altura se caracteriza por la frecuencia

de la onda sonora.

Un sonido de pequeña frecuencia es grave (o bajo) y un sonido de gran frecuencia es agudo (o alto). Las notas musicales se

caracterizan por su altura.

La frecuencia de un sonido determina lo que el oído juzga como el tono del sonido. Los músicos designan el tono por las letras

que corresponden a las notas de las teclas del piano.

El timbre es la cualidad del sonido que nos permite distinguir un instrumento de otro, debido a la forma de la nota emitida.

63

Los músicos comúnmente hablan de los tonos musicales en términos de tres características principales: altura (frecuencia),

volumen (intensidad) y calidad (timbre).

Los fenómenos acústicos son el eco, la resonancia, la reverberación y el efecto doppler y son los elementos que caracterizan el

sonido.

El efecto Doppler se produce por la variación de la frecuencia de una onda, provocada por el movimiento del observador (o de la

fuente). Se escucha un sonido diferente, provocado por la frecuencia mayor cuando se acerca (sonido más agudo) y menor cuando se

aleja (sonido más grave)..

Materiales y recursos

Diapasón Lata de aluminio Plato hondo Agua jabonosa o champú 7 tubos de ensayo de la misma capacidad Cinta adhesiva Reloj con alarma o un dispositivo que emita un sonido constante Cuerda o pabilo

Diseño experimental

Experimento 1: medios de transmisión del sonido

a) Construye un péndulo usando pabilo y una esfera de unicel pequeña. Golpea con el martillo el diapasón y acércalo al péndulo.

64

Anota tus observaciones y explica porque ocurre eso:

____________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________

b) Coloca un poco de agua en un plato. Golpea el diapasón con el martillo de madera y luego introdúcelo en el plato con agua.

Anota tus observaciones y explica porque ocurre eso:

____________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________

c) Seca el diapasón con una franela. Golpea con el martillo el diapasón y coloca tu oído sobre la mesa, luego golpea la base del

diapasón. Anota lo que sucede y explica porque ocurre eso:

____________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________

65

Experimento 2: Cualidades del sonido

Coloca en 4 botellas de vidrio diferentes cantidades de agua como se observa en la figura

• La primera botella hasta un cuarto de su capacidad.

• La segunda hasta la mitad.

• La tercera hasta tres cuartos de su capacidad.

• Llena la cuarta botella casi totalmente.

Apoya el labio inferior en el borde de la primera botella y sopla con la misma intensidad en la abertura de cada botella.

Escucha el sonido que se origina al soplar en cada una de las botellas.

Ahora coloca varios tubos de ensayo sujetos con cinta adhesiva y deposita diferentes cantidades de agua en ellos.

Sopla como si fuera una armónica.

66

¿Qué propiedad del sonido se explica con los experimentos de las botellas y de los tubos?

____________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________

¿Cuáles son y en qué consisten las otras cualidades del sonido que no se manifiestan con los experimentos anteriores? ____________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________

Experimento 3: Fenómenos acústicos (efecto Doppler)

1. Ata fuertemente el reloj con alarma o dispositivo con sonido constante a un extremo de la

cuerda.

2. Haz que un compañero gire por encima de su cabeza el objeto sujeto a la cuerda por el otro

extremo.

3. Sitúate fuera de la trayectoria del objeto atado a la cuerda (a unos 2 metros) y escucha

atentamente el sonido que se emite al girar la cuerda y pasar cerca de ti.

4. Intercambia la posición con tu compañero y repite el experimento, haciendo girar tú mismo el reloj.

67

Valora tu aprendizaje

1) ¿Qué diferencia notaste cuando hiciste tu el experimento del efecto doppler y cuando lo hizo el otro compañero?

____________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________

2). ¿Qué percibes en la frecuencia del sonido emitido por el objeto atado a la cuerda en el experimento del efecto doppler?

____________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________

3).¿Dónde es más notorio la alteración del medio por el sonido, en los líquidos, en los sólidos o en los gases?. Explica tu respuesta.

____________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________

4). Con tus palabras define el efecto doppler y anota la fórmula y las variables que intervienen

_____________________________________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________________________________

5). Con tus palabras anota las características de las cualidades del sonido y de los fenómenos acústicos: ____________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________

6). Los entrenadores de perros acostumbran un tipo especial de silbato. Al accionar ese silbato, el perro rápidamente lo atiende, pero

una persona en las cercanías, no lo oye. Trata de explicar este hecho.

____________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________

68

3).- Consultar la página : http://ejercicios-fyq.com/?836-Efecto-Doppler para resolver los ejercicios siguientes:

a) Una fuente sonora que emite un sonido de 380 Hz de frecuencia, se acerca con una velocidad de 25 m/s hacia un observador

que se encuentra en reposo. ¿Cuál es la frecuencia detectada por el observador?

b) Un autobús viaja con una velocidad de 16.6 m/s, y su corneta emite un sonido cuya frecuencia es de 270 Hz. Si una persona

camina en el mismo sentido a una velocidad de 3 m/s. ¿Qué frecuencia percibe la persona? Nota recuerde que la persona

puede caminar detrás del bus o adelante.

c) El "sonar" de un barco emitió un ultrasonido, que se reflejó debido a un cardumen, detectándose la onda reflejada en el barco

0.2 s después de su emisión. ¿A qué distancia del navío se encuentra el cardumen? La velocidad del sonido en el agua es de

1500 m/s

69

Reflexión argumentada.

____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________

Fuentes consultadas:

Hewitt, Paul G. Física Conceptual. México, 9ª. Ed., Pearson Educación, 2004.

Montiel Pérez, Héctor. Física General. Publicaciones culturales. México 2008

70

71

Práctica No. 9 Carga eléctrica

Propósito: Cargar eléctricamente a un cuerpo con los dos tipos de carga (positiva y negativa), y observar los efectos de atracción y

repulsión entre cuerpos cargados.

Desempeño a lograr: identifica los tipos de carga. Utiliza software gratis de la red, formula hipótesis.

Ideas previas: Bajo las complejidades de los fenómenos eléctricos yace una regla fundamental de la cual se derivan casi todos los

demás efectos. ¿Cuál es esta regla? _____________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________

¿Cuál es la diferencia entre la carga de un protón y un electrón? ________________________________________

___________________________________________________________________________________________

Materiales y recursos:

Péndulo eléctrico Electroscopio Barra de vidrio Barra de plástico Tela de seda Tela de lana Globos Bolitas de nieve seca ( estas se pueden obtener frotando los protectores que sirven para proteger aparatos electrónicos computadora por equipo o computadora del laboratorio conectada a un cañón.

http://phet.colorado.edu/en/simulations/category/physics http://www.youtube.com/watch?v=Eb2R2ZIoXO8

72

Antecedentes: Toda la materia se compone de átomos y éstos de partículas elementales como son los electrones, protones y neutrones. Los electrones y los protones tienen una propiedad llamada carga eléctrica, los neutrones son eléctricamente neutros porque carecen de carga. Los electrones tienen carga negativa, mientras que los protones presentan carga positiva. El átomo está constituido por un núcleo en el cual se encuentran los protones y los neutrones, alrededor de este giran los electrones.

Un átomo normal es neutro, pues tiene el mismo número de protones que de electrones. Sin embargo un átomo puede ganar electrones y quedar con carga negativa, o bien, puede perderlos y tener carga positiva. Un principio esencial de la electricidad es que cargas del mismo signo se repelen y cargas del signo contrario se atraen.

Los cuerpos se cargan eléctricamente por frotamiento, contacto e inducción.

El electroscopio es un aparato que permite detectar si un cuerpo está o no cargado eléctricamente y también identifica el signo de la carga. Consta de un recipiente de vidrio y un tapón aislador, atravesado por una varilla metálica rematada en su parte superior por una esferilla también metálica; en su parte inferior tiene dos laminillas que pueden ser de oro, aluminio, o láminas finas de cualquier metal.

Diseño experimental:

1. Frote vigorosamente la barra de vidrio con una tela de seda, ya electrizada la barra acérquela a la

esfera del péndulo, sin tocarlo. ¿qué sucede al acercarla?

_________________________________________________________________________________________________

Si tu respuesta es. “no sucede nada” discutan al interior del equipo porque creen que no pasó nada

y coméntenlo con el profesor.

_________________________________________________________________________________________________

Si observaron algún fenómeno explica por qué sucede y dibuja lo que sucedió.

____________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________

73

2. Frote vigorosamente la barra de plástico, o una regla del mismo material, con la tela de lana ya

electrizada la barra acérquela a la esfera ¿Qué sucede?

_________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________

Si tu respuesta es. “no sucede nada” discutan al interior del equipo porque creen que no pasó

nada y coméntenlo con el profesor.

_________________________________________________________________________________________________

Si en el paso 2 sucedió algún fenómeno toca la esfera con la barra observa y explica lo que sucede.

________________________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________

3. Toma un globo, introdúcele bolitas minúsculas de nieve seca. Ínflalo y frótalo en el cabello fuertemente. ¿Cómo se comportan

las bolitas dentro del globo?

Acerca un dedo en dirección de una bolita sin tocar el globo ¿Qué le sucede a la bolita dentro del globo? ¿Por qué se

comporta de esa manera?

Acerca el globo a la esfera del electroscopio y observa que le sucede a las laminillas. Explica lo que sucede y por qué sucede.

_________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________

74

Frota nuevamente el globo sobre el pelo seco y largo de una persona. Empieza a retirarlo poco a poco hacia arriba de manera

que el cabello se valla levantando; cuando el pelo este completamente levantado despega un poquito el globo y observa que

sucede con el cabello: Explica por qué sucede esto.

2. Infla dos globos de tamaño regular y amárralos a hilos (no cordel) de más de dos metros y sujétalos del techo de tal manera que

queden los globos casi tocándose uno al otro.

¿Qué pasará si frotas los globos por separado en el pelo seco de una persona y los dejas colgar libremente.

Hagan sus hipótesis de lo que va a pasar.

_________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________

3. Ahora vuelve a frotar el globo con el cabello y colócalo cerca de algunos pedacitos de papel.

Explica lo que sucede.

_________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________

4. Otra manera de aprender acerca de las cargas eléctricas y la fuerza entre ellas es mediante simulaciones interactivas (software

gratis de la red) para ello descarga desde http://phet.colorado.edu/en/simulations/category/physics

75

La simulación que lleva por nombre Balloons and Static Electricity (globos y electricidad estática) te

permite manipular algunas variables para observar la transferencia de carga eléctrica, así como las fuerzas

de atracción y repulsión entre ellas. Te invitamos a que la manipules y después escribas todo lo que se

puede hacer con ella.

_________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________

Valora tu aprendizaje:

¿Cuáles son las formas en que se puede cargar eléctricamente un cuerpo? Explícalas

____________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________

¿Cuántos tipos de carga hay? ¿Cuáles son?

____________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________

76

Reflexión argumentada.

____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________

Fuentes consultadas:

http://phet.colorado.edu/en/simulations/category/physics Hewitt, Paul G. Física Conceptual. México, 9ª. Ed., Pearson Educación, 2004. Montiel Pérez, Héctor. Física General. Publicaciones culturales. México 2008 Tippens. Física, conceptos y aplicaciones, séptima edición, Mc Graw – Hill, 2007

77

Práctica No. 10 Corriente eléctrica

Propósito: Manipular las variables resistencia, corriente y voltaje mediante una simulación para explicar lo que sucede con la

corriente eléctrica que circula por un conductor.

Desempeño a lograr: Interpreta las variables, utiliza software y diseña nuevos experimentos.

Ideas previas: ¿Qué se necesita para que fluya corriente por un circuito? _________________________________________

_________________________________________________________________________________________

¿Cuáles son las unidades para medir: la carga eléctrica, la corriente, la resistencia y el voltaje en electricidad?

_______________________________________________________________________________________

Materiales y recursos:

Computadora por equipo, computadora del maestro, cañón y software http://phet.colorado.edu/en/simulations/category/physics

Antecedentes. Así como una corriente de agua es el flujo de moléculas de H2O, la corriente eléctrica es el flujo de carga eléctrica. En circuitos de

alambres conductores, los electrones forman el flujo de la carga. Es porque uno o más electrones de cada átomo del metal tienen

libertad de movimiento por toda la red de átomos. Por otro lado los protones no se mueven porque están enlazados dentro de los

núcleos de los átomos, y están más o menos asegurados en posiciones fijas. La corriente eléctrica se mide en Amperes cuyo símbolo

es A. Un Ampere es un flujo de un Coulomb por segundo. (Un Coulomb es la carga eléctrica de 6.25 millones de billones de

electrones).

78

Las cargas solo fluyen cuando son impulsadas o empujadas. Una corriente estable requiere de un dispositivo impulsor adecuado que produzca una diferencia en el potencial eléctrico conocido más comúnmente como voltaje “V”. Los dispositivos que pueden realizar este trabajo son los generadores eléctricos y las pilas en cualquiera de sus presentaciones conocidas también como acumuladores. Sin embargo el flujo de corriente en un circuito no solo depende de su voltaje, sino también de la resistencia eléctrica que ofrece el conductor al paso de la carga. Esto es similar al flujo de agua que circula por una tubería, un tubo corto presenta menor resistencia al flujo de agua que uno largo, y si el tubo es de mayor diámetro su resistencia es menor. Es igual con la resistencia de los conductores por los que fluye corriente. La resistencia eléctrica se exprese en unidades llamadas Ohms “Ω”. Diseño experimental. El desarrollo de esta práctica requiere de las simulaciones interactivas que se encuentran en

http://phet.colorado.edu/en/simulations/category/physics/electricity-magnets-and-circuits a las cuales puedes accesar directamente de

desde la red o pedir que te las proporcione el profesor ya que es un software gratis.

1. Después de entrar a la página principal busca una pantalla o ventanas como la que se muestra a continuación.

79

Haz clic en esa pantalla y manipula la simulación para que respondas las siguientes preguntas:

¿Qué es un interruptor y para qué sirve?

____________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________

Explica lo que sucede cuando accionas el interruptor.

____________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________

Manipula libremente el modelo de la simulación y explica que otros aprendizajes puedes obtener.

____________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________

2. Da clic a la simulación que tiene una pantalla de inicio como la que se muestra:

80

¿Qué ley representa la ecuación presentada en la simulación?

____________________________________________________________________________________________________

¿De qué otra forma se puede escribir?

____________________________________________________________________________________________________

A medida que cambia el valor de la tensión de la batería:

¿Cómo cambia la corriente por el circuito? __________________________________________________________________

¿Cómo cambia el valor de la resistencia? ___________________________________________________________________

A medida que cambia el valor de la resistencia:

¿Cómo cambia la corriente en el circuito? __________________________________________________________________

¿Cómo cambia el voltaje de la batería? ____________________________________________________________________

¿Cuánto vale V y R para que I = 10 A? ____________________________________________________________________

81

3. Da clic a la simulación que tiene una pantalla de inicio como la que se muestra

¿Qué significa cada una de las variables de la ecuación?

____________________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________________

Predice ¿Qué pasará con la resistencia si aumentas el área y dejas constante las otras dos variables?

_________________________________________________________________________________________________

Hazlo para comprobar tu predicción. ¿Cómo fue el resultado comparado con tu predicción?

82

1). Predice ¿Qué pasará si disminuyes la longitud manteniendo constantes las dos variables?

_________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________

2). Hazlo para comprobar tu predicción. ¿Cómo fue el resultado comparado con tu predicción?

____________________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________

3).Qué combinación de resistividad, longitud y área nos proporciona una resistencia de 5 Ohms?

_________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________

4). Explora libremente la simulación y explica que aprendizaje logras.

_________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________

Valora tu aprendizaje. ¿Qué condición es necesaria para que haya flujo de electrones?

_________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________

Si se mantiene constante el voltaje a través de un circuito y la resistencia aumenta al doble ¿Qué cambio sucede en la corriente?

_________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________

83

Reflexión argumentada ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________

Fuentes consultadas:

http://phet.colorado.edu/en/simulations/category/physics/electricity-magnets-and-circuits Hewitt, Paul G. Física Conceptual. México, 9ª. Ed., Pearson Educación, 2004.

Montiel Pérez, Héctor. Física General. Publicaciones culturales. México 2008

Tippens. Física, conceptos y aplicaciones, séptima edición, Mc Graw – Hill, 2007

84

Práctica No. 11 Circuitos eléctricos

Propósito: Analizar relaciones básicas de electricidad a través de la construcción esquemática de circuitos eléctricos.

Desempeño a lograr: Discute sobre las relaciones básicas de electricidad en circuitos en serie y paralelo, manipula software, y

diseña diferentes esquemas de circuitos.

Ideas previas

Tienes tres focos conectados en serie ¿Qué le ocurre a la corriente en los demás focos cuando se funde uno de ellos?

__________________________________________________________________________________________

¿Qué le ocurre a la intensidad luminosa de cada foco de un circuito en serie cuando se añaden más focos en serie al

circuito?

__________________________________________________________________________________________

¿Qué le ocurre a la intensidad luminosa de cada foco de un circuito en paralelo cuando se añaden más focos?

__________________________________________________________________________________________

Materiales y recursos

Computadora por equipo, computadora del maestro, cañón y software Descarga desde http://phet.colorado.edu/en/simulation/circuit-construction-kit-dc el kit virtual o córrelo desde la red.

85

Antecedentes:

Una pila seca (comúnmente llamada batería) es una fuente de energía eléctrica. Hay muchas combinaciones que permiten conducir la energía desde la pila hasta los focos. En esta actividad ensayara esas combinaciones para ver cual logra que los focos brillen más.

Desarrollo experimental.

Descarga desde http://phet.colorado.edu/en/simulation/circuit-construction-kit-dc el kit virtual o córrelo desde la red.

86

1. Arma un circuito sencillo como el que se muestra a continuación.

Para ello debes arrastrar con el mouse una batería, un interruptor, un foco y varios pedazos de cable.

Cierra el interruptor, presiona play y observa lo que sucede. Explica.

____________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________

Los circuitos eléctricos pueden ser: en serie, paralelo y mixto. En esta práctica experimentaras con circuitos en serie y paralelo para

comprender las relaciones básicas de la electricidad.

Un circuito en serie es aquel en el que la corriente eléctrica solo tiene un camino a través del circuito.

Dibuja el mismo circuito con los símbolos que se usan en los diagramas de circuitos eléctricos

87

2. Arma un segundo circuito con dos focos como se muestra en el esquema.

Observa el brillo del circuito con un solo foco y compáralo con el brillo de cada uno de los focos del circuito con dos focos.

¿Qué observas?

____________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________

¿Por qué crees que pasa eso?

____________________________________________________________________________________________________

3. Agrega más focos al circuito, hasta que veas que ya no brillan, sin cambiar el voltaje ni la resistencia de los focos cuantos focos

fue posible conectar?

____________________________________________________________________________________________________

88

Realiza el esquema del circuito con los símbolos utilizados para circuitos.

4. Arma un circuito en paralelo con dos focos como se observa en la figura.

89

Observa el brillo de los focos y compáralo con un circuito de un solo foco.

____________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________

¿Qué le sucede a la intensidad de la luz de cada foco en paralelo al agregar más focos.?

____________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________

¿Qué circuito es más eficiente los circuitos en serie o los circuitos en paralelo? ¿Por qué? Explica.

____________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________

90

Valora tu aprendizaje.

¿Qué le sucede a la corriente en los demás focos si se funde uno en un circuito en serie?

____________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________

¿Qué le sucede a la intensidad de la luz de cada foco en un circuito en serie, al agregar más focos al circuito?

____________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________

¿Qué le sucede a la corriente en los demás focos si se funde uno en un circuito en paralelo?

____________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________

Con tus propias palabras, describe al menos tres características para un circuito en serie y para un circuito en paralelo

____________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________

91

Reflexión argumentada ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________

Fuentes consultadas:

http://phet.colorado.edu/en/simulations/category/physics/electricity-magnets-and-circuits Hewitt, Paul G. Física Conceptual. México, 9ª. Ed., Pearson Educación, 2004. Montiel Pérez, Héctor. Física General. Publicaciones culturales. México 2008

Tippens. Física, conceptos y aplicaciones, séptima edición, Mc Graw – Hill, 2007

92

Práctica No. 12 Circuitos en serie, en paralelo y mixtos

Propósito: Construir circuitos en serie, en paralelo y mixtos usando corriente directa o corriente alterna.

Desempeño a lograr: Analiza mediante la ley de Ohm la relación entre el voltaje, la corriente y la resistencia en los circuitos

eléctricos construidos.

Ideas previas: Si tienes tres focos de diferente potencia en un circuito en serie ¿Cuál de los tres brilla más? ______________

Si observas los filamentos de tres focos de diferente potencia por ejemplo 25w, 60 w o 100w ¿Cuál de ellos será más

delgado? _______________________________________________________________________________

¿Qué significado tiene que sea más delgado? __________________________________________________

NOTA: Esta práctica se puede realizar:

1. Con focos de los que usas comúnmente en tu casa y cable calibre 16, conectado directamente a los contactos de corriente alterna de las mesas de laboratorio.

2. Con un eliminador de corriente con salida de 12 volts y 3 amperes utilizando focos adecuados para 12 volts. Precaución. No conectar tu circuito hasta que lo verifique tu profesor.

Materiales y recursos: Cable dúplex calibre 16 – 22 Focos de diferente potencia Soquet para focos Eliminador para corriente (transformador) Cinta aislante Caimanes, interruptor, clavija. Tabla o fibracel Tornillos, chilillos, pinzas de electricista, desarmadores (de paleta y de cruz)

93

Antecedentes:

Todo camino por el cual puede fluir corriente eléctrica es un circuito. Para que el flujo de corriente sea continuo debe existir un circuito completo, sin interrupciones.

La mayoría de los circuitos incluyen más de un dispositivo que recibe energía eléctrica. En general, estos dispositivos se conectan en el circuito de dos maneras: en serie o en paralelo.

Cuando se conectan en serie, los dispositivos forman un solo camino para el flujo de corriente entre las terminales de la batería, el generador o la toma corriente (contacto).

Cuando se conectan en paralelo, los dispositivos forman ramas, cada una de las cuales constituye un camino distinto para el flujo de electrones.

Los elementos fundamentales de los circuitos eléctricos son: el voltaje, la corriente eléctrica y la resistencia.

Desarrollo experimental:

1. Cuando un alambre o un foco se conectan a la corriente (batería o contacto) formando un circuito cerrado, tenemos evidencia de

que algo está pasando en el mismo. El alambre se calienta y el foco brilla.

Para explicar la observación se puede pensar que hay un flujo eléctrico que va de una de las terminales, pasa por el resto del

circuito y regresa a la otra terminal; la toma le proporciona energía suficiente para que este proceso sea continuo.

Podemos suponer que el brillo es un indicador de la cantidad de flujo que pasa por el foco.

a) Usando estas suposiciones sobre el flujo en un circuito ¿Qué indicaría respecto al flujo eléctrico que pasa por dos focos si el

brillo de ambos fuera igual? y ¿Qué indicaría si un foco brillara más que otro?

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

94

2). Armen un circuito con dos focos que estén conectados uno después del otro. Los dos focos deben ser iguales (de los mismos

Watts). Cuando se conectan los dos focos uno después del otro, se dice que están conectados en serie.

b) ¿Cómo es la corriente que pasa por el mismo foco cuando están conectados en serie con un segundo foco? Hagan una

hipótesis explicando las razones de su predicción.

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

c) Comparen el brillo de cada foco con el brillo de un foco idéntico en un circuito con un solo foco. De acuerdo con las

suposiciones hechas al principio de la práctica ¿Cómo es la corriente que pasa por el mismo foco cuando está conectado

en serie con un segundo foco?

____________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________

d) Comparen el brillo de los dos focos ¿Qué se puede concluir de estas observaciones sobre la cantidad de corriente que fluye

por cada uno de los focos?

____________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________

95

e) ¿Creen que el orden de los focos tiene importancia?____________________

f) ¿Se puede decir en qué dirección esta fluyendo la corriente? _____________

g) ¿Cómo es la corriente que pasa por el cable que tienen en común los dos focos, comparada con la que pasa por el cable de

un solo foco? __________________________________________________________________________________

3). Agreguen un tercer foco en serie al circuito anterior. Antes de cerrar el circuito predecir el brillo relativo a los focos.

a) ¿Esperan que cambie, qué cada uno sea distinto o que los tres sean iguales? Explica el porqué de tu respuesta.

_______________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________

4). Ahora cambien los tres focos por otros tres que tenga una diferencia importante en la potencia por ejemplo si estabas

conectando de 40 Watts ahora conecta de 60 o de 75.

Antes de cerrar el circuito predecir el brillo de cada uno de los focos.

b) ¿Cuál creen que brillara más y porque?

_______________________________________________________________________________________________

c) ¿Brillaran más o igual que los anteriores?

_______________________________________________________________________________________________

d) ¿Por cuál pasa más corriente y porque?

_______________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________

96

5). Armen un circuito con dos focos idénticos de tal forma que sus terminales estén conectadas juntas.

Dos focos conectados de esta manera se dice que están conectados en PARALELO.

a) Hagan una predicción del brillo de cada uno de los focos y del brillo de los dos focos comparado con el brillo del circuito

que tiene un solo foco

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____________________________________________________________________________________________________

b) Ahora cierren el circuito y observen el brillo de los focos y compárenlos con el circuito de un solo foco.¿ Qué se puede

concluir de estas observaciones sobre la cantidad de corriente que fluye por cada uno de los focos‟? ¿Creen que el orden de

los focos tiene importancia?

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____________________________________________________________________________________________________

c) ¿Cómo es la corriente que pasa por el cable en un circuito con un solo foco, comparada con la que pasa por el cable en un

circuito con dos focos en paralelo?

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____________________________________________________________________________________________________

6.-Agregar un tercer foco en paralelo al circuito anterior. ANTES de cerrar el circuito predecir el brillo relativo a los focos. ¿Esperan

que cambie, qué cada uno sea distinto o que los tres sean iguales? Explica tu respuesta

____________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________

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6. Realiza un circuito mixto como se muestra en la figura.

Antes de conectarlo predice lo siguiente: 1.- ¿Cómo será el brillo del foco A comparado con el brillo del foco C? ____________________________________________

2.- ¿Cómo será el brillo de los focos B y E si se funde D? ______________________________________________________

3.- ¿Cómo será el brillo de los focos B y E si se desconecta C? _________________________________________________

Explica tu razonamiento en cada caso:

1).- _________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________

2).- _________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________

3).- _________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________

Conéctalo y observa el brillo real en cada caso. Trata de explicar cualquier diferencia entre tu predicción y la observación.

____________________________________________________________________________________________________

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____________________________________________________________________________________________________

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Reflexión argumentada ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________

Fuentes consultadas: Hewitt, Paul G. Física Conceptual. México, 9ª. Ed., Pearson Educación, 2004. Montiel Pérez, Héctor. Física General. Publicaciones culturales. México 2008

Tippens. Física, conceptos y aplicaciones, séptima edición, Mc Graw – Hill, 2007

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Práctica No. 13 El sismógrafo

Propósito: Hacer un sismógrafo y demostrar su funcionamiento ante los compañeros de grupo

Desempeño a lograr: Analizar el funcionamiento de un sismógrafo, su diseño de ingeniería, así como la importancia de las medidas

de seguridad en los desastres naturales

Ideas previas: ¿Cómo funciona un sismógrafo? _____________________________________________________________

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¿Pará qué sirve? _________________________________________________________________________

Antecedentes

Los sismómetros son instrumentos que miden y registran los movimientos del terreno, incluyendo las ondas sísmicas generadas por temblores, explosiones nucleares y otras fuentes.

Un sismógrafo es un instrumento usado para medir movimientos de la Tierra y consiste de un sensor que detecta el movimiento de la tierra, llamado sismómetro que está conectado a un sistema de registro. Un sismómetro sencillo, que es sensible a movimientos verticales del terreno puede ser visualizado como una pesa suspendida de un resorte que a su vez están suspendidos sobre una base que se mueve con los movimientos de la superficie de la Tierra.

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El movimiento relativo entre la masa y la base, proporciona una medida del movimiento vertical de la tierra. Para añadir un sistema de registro se coloca un tambor que gira en la base y un marcador sujetado a la masa. El movimiento relativo entre la pesa y la base, puede ser registrado en una tira de papel o por medio electrónico generando una serie de registros sísmicos, al cual conocemos como sismo-grama.

Los sismógrafos operan con un principio de inercia – objetos estacionarios, como, la pesa en la figura, que se mantienen sin movimiento a menos que se les aplique una fuerza. Un sismógrafo, o sismómetro, es un instrumento utilizado para detectar y registrar sismos. Generalmente, consta de una masa unida a una base fija. Durante un sismo, la base se mueve pero no la masa. El movimiento de la base con respecto a la masa se transforma comúnmente en un voltaje eléctrico. Dicho voltaje se registra en papel, cinta magnética u otro medio de grabación. Este registro es proporcional al movimiento de la masa del sismómetro en relación a la Tierra, pero se puede convertir matemáticamente en un registro del movimiento absoluto del suelo. El sismógrafo generalmente se refiere al sismómetro y su dispositivo de registro como una sola unidad.

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La escala de Richter La escala de magnitud de Richter fue inventada en 1935 por Charles F. Richter del Instituto de Tecnología de California, con el objeto de poder comparar matemáticamente la intensidad de los sismos. En un principio, la escala de Richter se podía aplicar sólo a datos provenientes de instrumentos de idéntica fabricación. Ahora, los instrumentos se calibran cuidadosamente entre sí. De esta manera, la magnitud se puede calcular con datos generados por cualquier sismógrafo calibrado. La escala indica la magnitud del sismo en una escala de 1.0 a 10.0. Los seísmos más leves son de 1.0 o menos. Cada nivel de la escala de Richter aumenta en potencias de 10. Por lo que un aumento de un punto significa que la fuerza de un sismo es 10 veces más grande que el nivel que lo antecede. Un sismo grado 2.0 es 10 veces más fuerte que uno grado 1.0. Y uno grado 6.0 es 10 X 10, o 100 veces más intenso que uno que registre 4.0

Actividades a realizar (proyecto)

Formas parte de un equipo de ingenieros a quienes se les ha planteado el desafío de construir un prototipo de un sismógrafo

confiable que registre la actividad sismológica en el aula.

El prototipo o proyecto de sismógrafo debe ser capaz de registrar visualmente el movimiento en una escala que tú mismo diseñes

y debe registrar la intensidad de un sismo simulado en clase, el cual se creará dejando caer una pelota desde tres alturas distintas:

0.5, 1 y 1.5 metros.

El prototipo de sismógrafo que pueda registrar la

Perturbación más mínima se considerará el

mejor diseño.

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a) Dibuja tu plan para el sismógrafo en el cuadro siguiente o bien en otra hoja. Incluye una lista de materiales que tengas pensado usar para fabricar el instrumento.

Dibuja tu prototipo de sismógrafo

Anota los materiales que necesitarás

Describe la escala que vas a usar

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b) Construye tu proyecto de sismógrafo de acuerdo a lo que planeaste en el cuadro anterior.

Cuando esté listo se colocará encima de una mesa estable para ponerlo a prueba y para ello se crearán tres sismos

simulados dejando caer una pelota sobre la parte que corresponda al aparato desde tres alturas distintas: 0.5, 1 y 1.5 metros.

La máquina debe registrar cada uno de ellos

c) Registra tus observaciones en el cuadro siguiente

SISMO 0.5 m 1.0 m 1.5 m

Medición empleando tu escala

Observaciones físicas (funciona o no)

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d) Cada equipo presentará su sismógrafo en el laboratorio y explicará el porqué de su diseño.

e) Todos los prototipos de sismógrafos se evaluaran tanto por el profesor titular de la materia como por el profesor de laboratorio y por todos los compañeros del grupo.

NOTA: Para poder hacer tu sismógrafo primero tienes que hacer una investigación descriptiva del tema. Puedes consultar a expertos e incluso visitar el centro de investigaciones vulcanológicas de la Universidad de Colima.

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Asesor de la comisión:

Físico: Felipe López Araujo

Integrantes de la comisión curricular

Dora Irma Corral Morado

Luz Elena Lozano Viera

Ana María Rodríguez Arellano

José de Jesús Jiménez Gutiérrez

Luis Malaquías Santana Covarrubias

Abel Ignacio Garnica Marmolejo

Felipe López Araujo

Enero 2012