Facultad de Ingeniería Industrial, Sistemas e Informática

1.-

RESUMEN

El laboratorio de física es un área donde afirmamos nuestros conocimientos teóricos. Es decir vamos a poner en practica, lo que adquirimos en la teoría y para poder llevar a cabo esto debemos primero conocer los equipos apropiados; de que están elaborados, su funcionamiento y como deben ser manipulados para realizar con precisión las experiencias en el laboratorio.

En los laboratorios se emplean una variedad de implementos para la realización de las prácticas de laboratorio. A través de esta práctica se logro el reconocimiento de los instrumentos y equipos usados en el laboratorio los cuales están constituidos de diversos materiales y para usos específicos. El reconocimiento de los instrumentos se hace indispensable, porque es necesario para su correcto uso. El conocimiento de dichos materiales se realizo mediante la observación e identificación de material volumétrico entre ellos: su capacidad, escala volumétrica, incertidumbre asociada al instrumento, etc. Asimismo se reconoció otros materiales de laboratorios y se discutió su uso.

2.- FUNDAMENTO TEORICO

2.1- Laboratorio de Investigación

El laboratorio de investigación se enmarca dentro de la Fundación de Investigación, y como tal, dependerá de las estructuras de gestión de la misma, a saber, el Patronato y el Director de la Fundación, con sus respectivas Comisiones Asesoras, según la normativa que se refleja en los estatutos de la citada Fundación. El responsable directo del funcionamiento y organización del laboratorio será el Director de la Fundación. Entre sus funciones se incluirán todos los aspectos relacionados con una coordinación adecuada de los recursos, con el fin de optimizar los medios existentes en el laboratorio. Igualmente, se encargará de proporcionar asesoramiento metodológico para realizar propuestas de investigación así como el análisis de datos.

2.2- Tipos

FISICA II ING. JAVIER RAMIRÉZ GÓMEZ Página 1

LA INVESTIGACION CIENTIFICA

Facultad de Ingeniería Industrial, Sistemas e Informática

Cuando se va a resolver un problema en forma científica, es muy conveniente tener un conocimiento detallado de los posibles tipos de investigación que se pueden seguir. Este conocimiento hace posible evitar equivocaciones en la elección del método adecuado para un procedimiento específico.

Conviene anotar que los tipos de investigación difícilmente se presentan puros; generalmente se combinan entre sí y obedecen sistemáticamente a la aplicación de la investigación. Tradicionalmente se presentan tres tipos de investigación.

Histórica............................. Describe lo que era. Descriptiva........................... Interpreta lo que es. Experimental.......................... Describe lo que será.

Histórica: trata de la experiencia pasada; se aplica no sólo a la historia sino también a las ciencias de la naturaleza, al derecho, la medicina o a cualquier otra disciplina científica.En la actualidad, la investigación histórica se presenta como una búsqueda crítica de la verdad que sustenta los acontecimientos de pasado.La tarea del investigador en este tipo de investigación tiene las siguientes etapas:

Formas y Tipos de Investigación Enunciación del Problema Recolección de información Crítica de Datos y Fuentes Formulación de Hipótesis Interpretación e Informe.

Descriptiva: comprende la descripción, registro, análisis e interpretación de la naturaleza actual, y la composición o procesos de los fenómenos. El enfoque se hace sobre conclusiones dominantes o sobre como una persona, grupo o cosa se conduce o funciona en el presente.La investigación descriptiva trabaja sobre realidades de hechos, y su característica fundamental es la de presentarnos una interpretación correcta.La tarea de investigación en este tipo de investigación tiene las siguientes etapas:

Descripción del Problema Definición y Formulación de la Hipótesis Supuestos en que se basa la Hipótesis Marco Teórico Selección de Técnicas de Recolección de Datos Categorías de Datos, a fin de facilitar relaciones Verificación de validez del instrumento Descripción, Análisis e Interpretación de Datos.

FISICA II ING. JAVIER RAMIRÉZ GÓMEZ Página 2

Facultad de Ingeniería Industrial, Sistemas e Informática

Experimental: se presenta mediante la manipulación de una variable experimental no comprobada, en condiciones rigurosamente controladas, con el fin de describir de que modo o por qué causa se produce una situación o acontecimiento particular.

El experimento es una situación provocada por el investigador para introducir determinadas variables de estudio manipulada por él, para controlar el aumento o disminución de esas variables y su efecto en las conductas observadas.La tarea del investigador, el investigador maneja de manera deliberada la variable experimental y luego observa lo que ocurre en condiciones controladas.La tarea del investigador en este tipo de investigación presenta las siguientes etapas:

Presencia de un Problema para el cual sea realizado una revisión bibliográfica Identificación y Definición del Problema Definición de Hipótesis y variables. Y la operacionalización de las mismas Diseño del plan experimental Prueba de confiabilidad de datos Realización de experimento Tratamiento de datos. Aquí, en este punto, hay que tener en cuenta que una

cosa es el dato bruto, otro el dato procesado y otro el dato que hay que dar como definitivo.

FISICA II ING. JAVIER RAMIRÉZ GÓMEZ Página 3

Facultad de Ingeniería Industrial, Sistemas e Informática

DISCUSION

1.- Defina Ud. Ciencia y clasifica

La ciencia es el conjunto de conocimientos que produce las leyes y teorías de los procesos naturales y sociales de los cuales se ocupa y por lo tanto es susceptible de conformación con los mismos, lo cual determina su carácter objetivo

2.-

Defina Usted Ciencia Física Y Clasifica

Ciencias físicas es un termino que comprende las ramas de la ciencia que estudian la estructura del mundo físico, las leyes que lo gobiernan y, en general, la materia inorgánica. Se suele poner en contraposición a las ciencias biológicas o ciencias de la vida (fundamentalmente biología y medicina) que se ocupan, por el contrario, del estudio de la materia orgánica y de la preservación de la vida.

3.- Explique Ud. acerca de un laboratorio de investigación científica, ¿De que manera crees que esta organizado?

El laboratorio de investigación se enmarca dentro de la Fundación de Investigación, y como tal, dependerá de las estructuras de gestión de la misma, a saber, el Patronato y el Director de la Fundación, con sus respectivas Comisiones Asesoras, según la normativa que se refleja en los estatutos de la citada Fundación. El responsable directo del funcionamiento y organización del laboratorio será el Director de la Fundación. Entre sus funciones se incluirán todos los aspectos relacionados con una coordinación

FISICA II ING. JAVIER RAMIRÉZ GÓMEZ Página 4

Facultad de Ingeniería Industrial, Sistemas e Informática

adecuada de los recursos, con el fin de optimizar los medios existentes en el laboratorio. Igualmente, se encargará de proporcionar asesoramiento metodológico para realizar propuestas de investigación así como el análisis de datos.

4.- ¿Cuáles son los materiales, instrumentos y equipos que se utilizan en un Laboratorio de Investigación Científica?

Los principales materiales son:

Metro Cronometro Nivel Mecheros Probetas Balanzas Soportes Pinzas Mangueras Calculadora

Los principales instrumentos son:

Dinamómetro Densímetro Multitester Microscopio compuesto

Los equipos que se utilizan son:

Péndulo Resorte y pesa Mesa y plano Carril para movimientos

5.- Clasifica los instrumentos de Investigación Científica según el Sistema Internacional de Unidades

FISICA II ING. JAVIER RAMIRÉZ GÓMEZ Página 5

Facultad de Ingeniería Industrial, Sistemas e Informática

I. Para medir longitudFluxómetroCalibreMicrómetroReloj comparadorInterferómetro

II. Para medir masaBalanza BasculaCatarometroEspectrómetro

III. Para medir tiempoCalendarioCronometroRelojReloj atómicoDatación radiométrica

IV. Para medir ángulosGoniómetroSextanteTransportador

V. Para medir temperaturaTermómetroTermoparPirómetro

VI. Para medir presiones

FISICA II ING. JAVIER RAMIRÉZ GÓMEZ Página 6

Facultad de Ingeniería Industrial, Sistemas e Informática

BarómetroManómetroAnemómetro

VII. Para medir propiedades eléctricasElectrómetroAmperímetroGalvanómetroOhmímetroVoltímetroVatímetroMultímetro

6.- ¿Con que equipos de seguridad debe contar un Laboratorio de Investigación Científica?

ExtintoresMascarillasBotiquín

7.- Para Ud. ¿Qué es una Investigación Científica?

Es la actividad de búsqueda que se caracteriza por ser reflexiva, sistemática y metódica; tiene por finalidad obtener conocimientos y solucionar problemas científicos, filosóficos o empírico-técnicos, y se desarrolla mediante un proceso.

La investigación científica es la búsqueda intencionada de conocimientos o de soluciones a problemas de carácter científico; el método científico indica el camino que se ha de transitar en esa indagación y las técnicas precisan la manera de recorrerlo.

8.- Explique el Perfil Profesional que debe tener un Investigador Científico

No se contenta con recibir conocimientos existentesNo acepta la autoridad como única vía de validación del conocimientoComprende que el conocimiento es un proceso y se manifiesta en el devenirAsume la exigencia como un compromiso de vida, como la oportunidad de

alcanzar un alto nivel de formación9.- ¿Qué importancia tiene las Matemáticas en el desarrollo de la Ciencia?

FISICA II ING. JAVIER RAMIRÉZ GÓMEZ Página 7

Facultad de Ingeniería Industrial, Sistemas e Informática

Una visión alternativa es que determinados campos científicos (como la física teórica) son matemáticos con axiomas que pretenden corresponder a la realidad. De hecho, el físico teórico, J. M. Ziman, propone que la ciencia es «conocimiento público» y, por tanto, incluye a las matemáticas. En cualquier caso, las matemáticas tienen mucho en común con muchos campos de las ciencias físicas, especialmente la exploración de las consecuencias lógicas de las hipótesis. La intuición y la experimentación también desempeñan un papel importante en la formulación de conjeturasen las matemáticas y las otras ciencias. Las matemáticas experimentales siguen ganando representación dentro de las matemáticas. El cálculo y simulación están jugando un papel cada vez mayor tanto en las ciencias como en las matemáticas, atenuando la objeción de que las matemáticas no se sirven del método científico. En 2002 Stephen Wolfram sostiene, en su libro Un nuevo tipo de ciencia, que la matemática computacional merece ser explorada empíricamente como un campo científico

10.- Definir y esquematizar o dibujar 10 instrumentos que se utilizan en un Laboratorio de Investigación Científica.

a) Péndulo eléctrico. Consistente en una bolita de médula de saúco (u otro material ligero), que suspendida de un fino hilo, es atraída o repelida por una barra de material aislante, que ha sido frotada con un trozo de lana o piel de animal.

FISICA II ING. JAVIER RAMIRÉZ GÓMEZ Página 8

Facultad de Ingeniería Industrial, Sistemas e Informática

La observación de este fenómeno condujo a admitir la existencia de un fluido o energía que se denomino ELECTRICIDAD, cuya manifestación atractiva o repulsiva, se considero indicativo de dos maneras en la electricidad, positiva una, negativa otra y que las electricidades del signo contrario se atraen y las del mismo se repelen.

Si frotamos la barra del péndulo se carga de electricidad, por exceso o defecto de electrones, si después de frotada lo acercamos a la bola, la bola es atraída y poco tiempo después repelida. Explicase este efecto, suponiendo que la bola esta en estado neutro, tiene las 2 electricidades por eso en ese momento lo atrae y por el contacto con la barra se carga de su misma electricidad, siendo repelida

b) Conductores eléctricosSon materiales cuya resistencia al paso de la electricidad es muy baja. Los mejores conductores eléctricos son metales, como el cobre, el oro, el hierro y el aluminio, y sus aleaciones, aunque existen otros materiales no metálicos que también poseen la propiedad de conducir la electricidad, como el grafito o las disoluciones y soluciones salinas (por ejemplo, el agua de mar) o cualquier material en estado de plasma.

USOS:

Conducir la electricidad de un punto a otro (pasar electrones a través del conductor; los electrones fluyen debido a la diferencia de potencial).

Crear campos electromagnéticos al constituir bobinas y electroimanes. Modificar el voltaje al constituir transformadores.

FISICA II ING. JAVIER RAMIRÉZ GÓMEZ Página 9

Facultad de Ingeniería Industrial, Sistemas e Informática

c) GalvanómetrosEs una herramienta que se usa para detectar y medir la corriente eléctrica. Se trata de un transductor analógico electromecánico que produce una deformación de rotación en una aguja o puntero en respuesta a la corriente eléctrica que fluye a través de su bobina. Este término se ha ampliado para incluir los usos del mismo dispositivo en equipos de grabación, posicionamiento y servomecanismos.

Componentes del galvanómetro

1. Imán permanente o imán temporal

2. Bobina móvil

3. Aguja indicadora

4. Escala en unidades según

tipos de lecturas

5. Pivotes

6. Cojinetes

7. Resortes

8. Pernos de retención

9. Tornillo de ajuste ceroMecanismo de amortiguamiento

Tipos de galvanómetros

Imán móvil

En un galvanómetro de imán móvil la aguja indicadora está asociada a un imán que se encuentra situado en el interior de una bobina por la que circula la corriente que tratamos de medir y que crea un campo magnético que, dependiendo del sentido de la misma, produce una atracción o repulsión del imán proporcional a la intensidad de dicha corriente.

FISICA II ING. JAVIER RAMIRÉZ GÓMEZ Página 10

Facultad de Ingeniería Industrial, Sistemas e Informática

Cuadro móvil

En el galvanómetro de cuadro móvil o bobina móvil, el efecto es similar, difiriendo únicamente en que en este caso la aguja indicadora está asociada a una pequeña bobina, por la que circula la corriente a medir y que se encuentra en el seno del campo magnético producido por un imán fijo.

d) OHMETROS

Es un instrumento para medir la resistencia eléctrica. El diseño de un

ohmímetro se compone de una pequeña batería para aplicar un voltaje a la

resistencia bajo medida, para luego, mediante un galvanómetro, medir

la corriente que circula a través de la resistencia.

La escala del galvanómetro está calibrada directamente en ohmios, ya que en

aplicación de la ley de Ohm, al ser el voltaje de la batería fija, la intensidad

circulante a través del galvanómetro sólo va a depender del valor de la

resistencia bajo medida, esto es, a menor resistencia mayor intensidad de

corriente y viceversa.

Existen también otros tipos de óhmetros más exactos y sofisticados, en los

que la batería ha sido sustituida por un circuito que genera una corriente de

intensidad constante I, la cual se hace circular a través de la resistencia R bajo

prueba. Luego, mediante otro circuito se mide el voltaje V en los extremos de

la resistencia. De acuerdo con la ley de Ohm el valor de R vendrá dado por:

e) AMPERIMETRO

FISICA II ING. JAVIER RAMIRÉZ GÓMEZ Página 11

Facultad de Ingeniería Industrial, Sistemas e Informática

Es un instrumento que se utiliza para medir la intensidad de corriente que está

circulando por un circuito eléctrico. Un micro amperímetro está calibrado en

millonésimas de amperio y un miliamperímetro en milésimas de amperio.

En términos generales, el amperímetro es un

simple galvanómetro (instrumento para detectar pequeñas cantidades de

corriente), con una resistencia en paralelo, llamada "resistencia shunt".

Disponiendo de una gama de resistencias shunt, se puede disponer de un

amperímetro con varios rangos o intervalos de medición. Los amperímetros

tienen una resistencia interna muy pequeña, por debajo de 1 ohmio, con la

finalidad de que su presencia no disminuya la corriente a medir cuando se

conecta a un circuito eléctrico.

El aparato descrito corresponde al diseño original, ya que en la actualidad los

amperímetros utilizan un conversor analógico/digital para la medida de la

caída de tensión en un resistor por el que circula la corriente a medir. La

lectura del conversor es leída por un microprocesador que realiza los cálculos

para presentar en un display numérico el valor de la corriente eléctrica

circulante.

Clases de amperímetros

Amperímetros magnetoeléctricos Amperímetros electromagnéticos Amperímetros electrodinámicos Amperímetros digitales

f) Voltímetro AnalógicoEl galvanómetro, es un dispositivo formado a partir de un inductor, el cual genera un campo magnético cuando una cierta magnitud de corriente circula a través de él. El inductor o bobina se encuentra instalado dentro de un imán fijo y al combinarse los campos magnéticos de ambos, es cuando se produce el

FISICA II ING. JAVIER RAMIRÉZ GÓMEZ Página 12

Facultad de Ingeniería Industrial, Sistemas e Informática

movimiento de una carcasa metálica, que a su vez lleva sobre sí la aguja indicadora que de acuerdo a su movimiento, es el valor de voltaje al que estará apuntando.

La combinación de los campos magnéticos tiene que vencer la fuerza de un resorte. El resorte es el encargado de reposicionar a la aguja a su punto de inicio o también llamado de referencia. El resorte actúa cuando ninguna corriente circula por la bobina del galvanómetro, sucediendo esto último cuando el voltaje que se mide es igual a 0V.En la actualidad se pueden conseguir galvanómetros no tan caros, e inclusive nuevos, de los cuales no importan la graduación que tenga su o sus escalas de medición, y tampoco importa el hecho de que sólo posea una escala fija.

g) CALIBRADOR VERNIER

El vernier o calibrador está compuesto de regletas y escalas. Este es un instrumento muy apropiado para medir longitudes, espesores, diámetros interiores, diámetros exteriores y profundidades. El calibrador estándar es ampliamente usado.

FISICA II ING. JAVIER RAMIRÉZ GÓMEZ Página 13

Facultad de Ingeniería Industrial, Sistemas e Informática

El calibrador tiene generalmente tres secciones de medición.

Elementos de medición de los calibradores.

A = para medir dimensiones exteriores.

B = para medir dimensiones interiores.

C = para medir profundidad.

La regleta (o escala principal) está graduada en milímetros ó 0.5 milímetros si es bajo el sistema métrico o en dieciseisavos o cuarentavos de una pulgada si es bajo el sistema inglés. El Vernier (nonio o escala) en el cursor, permite lecturas abajo de los siguientes decimales.

Sistema métrico 1/20 mm ó 1/50 mmSistema inglés 1/128 pulg. ó 1/1000 pulg.

Las siguientes longitudes de calibradores se usan ampliamente:Sistema métrico 150 mm, 200 mm, 300 mm

FISICA II ING. JAVIER RAMIRÉZ GÓMEZ Página 14

Facultad de Ingeniería Industrial, Sistemas e Informática

Sistema inglés 6 pulg., 8 pulg., 12 pulg.

Este

calibrador está equipado con un Botón en lugar del tradicional tornillo de freno.Si el botón se oprime, el cursor puede deslizarse a lo largo de la regleta, cuando el botón se suelta, el cursor se detiene automáticamente.

Este tipo está equipado con un tornillo de ajuste el cual se utiliza para mover el cursor lentamente cuando se usa como un calibrador fijo, este tipo permite el ajuste fácil del cursor.

h) Soporte Universal

FISICA II ING. JAVIER RAMIRÉZ GÓMEZ Página 15

Facultad de Ingeniería Industrial, Sistemas e Informática

Un soporte de laboratorio, soporte universal o pie universal es una pinza del equipamiento de laboratorio donde se sujetan las pinzas de laboratorio, mediante dobles nueces. Sirve para sujetar tubos de ensayo, buretas, embudos de filtración, criba de decantación, etc. También se emplea para Mostar aparatos de destilación y otros equipos similares más complejos.El soporte universal es una herramienta que se utiliza en laboratorios para realizar montajes con los materiales presentes en el laboratorio y obtener sistemas de mediciones o de diversas funciones

Esta formado por dos elementos, generalmente metálicos: Nueces de laboratorio acoplables al soporte universal. Una base o pie horizontal, construido de hierro fundido, relativamente pesado y generalmente en forma de rectángulo, bajo el cual posee unos pequeños pies de apoyo. Una varilla cilíndrica vertical, insertada cerca del centro de uno de los lados de la base, que sirve para sujetar otros elementos como pinzas de laboratorio

i) REGLAS GRADUADAS

La regla graduada es un instrumento de medición con forma de plancha delgada y rectangular que incluye una escala graduada dividida en unidades de longitud, por ejemplo centímetros o pulgadas; es un instrumento útil para trazar segmentos rectilíneos con la ayuda de un bolígrafo o lápiz, y puede ser rígido, semirrígido o flexible, construido de madera, metal, material plástico, etc.

Su longitud total rara vez supera el metro de longitud. Suelen venir con graduaciones de diversas unidades de medida, como milímetros, centímetros, y decímetros, aunque también las hay con graduación en pulgadas o en ambas unidades

Es muy utilizada en los estudios técnicos y materias que tengan que ver con uso de medidas, como arquitectura, ingeniería, etc. Las reglas tienen muchas aplicaciones ya que tanto sirve para medir como para ayudar a las personas en su labor diaria en el dibujo técnico; las que hay en las oficinas suelen ser de plástico pero las de los talleres y carpinterías suelen ser metálicas, de acero flexible e inoxidable.

FISICA II ING. JAVIER RAMIRÉZ GÓMEZ Página 16

Facultad de Ingeniería Industrial, Sistemas e Informática

j) DOBLE NUEZ

Una doble nuez es parte del material de metal utilizado en un laboratorio de física para sujetar otros materiales, como pueden ser aros, agarraderas, pinzas etc.

Es una pieza que posee dos agujeros con dos tornillos opuestos. Uno de los agujeros se utiliza para ajustar la doble nuez (generalmente a un soporte universal), mientras que en la otra se coloca y ajusta la pieza a sujetar. Materiales: Tirafondo en Baquelita de acero y casco en baquelita.

FISICA II ING. JAVIER RAMIRÉZ GÓMEZ Página 17