practicas fisica uned

8/10/2019 practicas fisica uned

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1. Movimiento rectilneo uniformemente acelerado.

- Objetivo:

En esta practica vamos a determinar la relacin entre la distancia recorrida y el tiempo,la relacin entre la velocidad y el tiempo, la relacin entre la distancia y el tiempo alcuadrado y por ultimo hallaremos la aceleracin.

- Dispositivo experimental:

Utilizaremos un carril horizontal donde habr un ventilador en un extremo con el finde eliminar el rozamiento y en el otro extremo tendremos una polea que sujetara unpeso de masa m. La masa de la polea ser despreciable. Por dicha polea pasar un hilo

que une el peso con el carro de masa m2. El peso har que el carrito se deslice hacia lapolea con una aceleracin uniforme. Tambin contamos con dos clulas fotoelctricas(una de salida y otra de llegada) cuyo fin es determinar el tiempo que ha empleado elcarrito en desplazarse una distancia determinada.

- Toma de datos:

distancia t1 t2 t3 t4 t5 tmedio aceleracin0,2 0,752 0,749 0,743 0,734 0,729 0,7414 0,727

0,25 0,823 0,841 0,868 0,838 0,849 0,8438 0,7020,3 0,949 0,921 0,915 0,916 0,905 0,9212 0,707

0,35 1,045 1,026 1,019 1,025 1,025 1,028 0,6620,4 1,093 1,094 1,117 1,098 1,098 1,1 0,661

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.350.4

0.45

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2

t i e m p o

( s )

distancia(m)

distancia en funcin del tiempo


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La aceleracin la hemos calculado con la siguiente ecuacin:

Donde el tiempo inicial es cero y la posicin inicial es cero.

distancia t0,2 0,54970,25 0,7120,3 0,84860,35 1,05680,4 1,21

La recta de regresin ser: y=0,2991x + 0,0381

Esta recta de regresin est en funcin de las variables x e y, la pondremos en funcinde nuestras variables:

S=0,2991t +0,0381

Comparando esta ecuacin con la ecuacin terica ( ),comprobamos que la aceleracin ser: a=0,5982 m/s

Ahora que conocemos la aceleracin podremos conocer el valor de la gravedad y elvalor de la fuerza que sufre m2.

T=m2xa

P-T=m1xa

De estas dos ecuaciones deducimos: m1xg=(m1+m2)xa

y = 0.2991x + 0.0381

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

0.45

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4

D i s t a n c i a

( m )

tiempo al cuadrado

Distancia en funcin del tiempo al cuadrado


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g= (m1+m2)a/m1=

La fuerza con la que se mueve el carrito ser:

F=T=m2xa=

2. Movimiento de cada libre.

- Objetivo:

En esta prctica vamos a determinar la relacin entre la distancia recorrida en la cada

libre de un objeto y el tiempo invertido.s=s(t)

Tambin hallaremos el valor de la gravedad a travs de la recta de regresin.


Mediante un mecanismo sujetamos la esfera presionando el disparador. Cuandosoltamos el disparador la esfera cae libremente y se pone en marcha el contador. Al

final del recorrido nos encontramos una cazoleta que pondr fin al recorrido y quetiene un sensor para que el contador se pare.

- Tabla de medidas:

Distancia(m) t1 t2 t3 t4 t5 t medio(s)

0,6 0,347 0,345 0,349 0,351 0,344 0,34720,57 0,34 0,337 0,336 0,337 0,336 0,33720,54 0,327 0,326 0,328 0,327 0,33 0,32760,51 0,318 0,32 0,319 0,321 0,321 0,31980,48 0,311 0,313 0,31 0,312 0,313 0,31180,45 0,301 0,302 0,302 0,306 0,303 0,30160,42 0,296 0,295 0,29 0,3 0,295 0,29520,39 0,281 0,282 0,282 0,283 0,286 0,2828


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- Gravedad calculada en cada experiencia (s )

Experiencias Valor de la gravedad (m/ ) Error (m/ )1 9,954 0,1542 10,026 0,2263 10,063 0,263

4 9,973 0,1735 9,874 0,0746 9,894 0,0947 9,639 0,1618 9,752 0,048

El valor de la gravedad medido a travs de la media aritmtica es:

g= 9,8965 m/

Con un error de: e= 0,0965 m/ - Representacin grfica de s en funcin de :

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4

s(t)


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Cuya recta de regresin es:

La ecuacin de la recta de regresin ser: s= 5,2822t 2 0,0326

Comparndola con la ecuacin de la cada libre (s ) podremos hallar el valor dela gravedad: g= 10,5644 m/s2. Con un error de: e= 0,7644 m/s 2.

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14

s(t2)

y = 5.2822x - 0.0326

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14

s(t2)


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3. Movimiento de inercia y oscilacin de torsin.

- Objetivo:

En esta prctica vamos a comprobar experimentalmente la expresin de inercia de uncuerpo que gira respecto a alguno de sus ejes de simetra. Vamos a determinar laconstante de restauracin angular de un muelle torsional. Los cuerpos con los quecontamos sern un disco, una esfera, un cilindro hueco, un cilindro macizo, una barra ydos masas con distancias iguales respecto al eje de rotacin.


Tenemos una barra que pondremos en un eje de rotacin en su punto de simetra. Apartir de aqu realizaremos giros de /2, , 3/2 y 2 en cuyos giros mediremos lafuerza restaurador a con un dinammetro colocado a una distancia de 0,255 metros.

- Datos tomados:

Angulo(rad)

Longitud(m)

Fuerza(N)

Momentoangular (Nm)

Constante K(Nm/rad)

/2 0,255 0,15 0,038 0,024 0,255 0,30 0,0765 0,0243/2 0,255 0,43 0,1097 0,0232 0,255 0,55 0,140 0,022

El valor terico de K es 0,026 por lo que los valores son muy aproximados.


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La recta de regresin es y= 0,0216x + 0,0063 y comparndola con: M= K

K= 0,0216 Nm/rad

- Valores de inercia:

t1 t2 t3 t4 t5 tmedio TDisco 0,779 0,779 0,777 0,776 0,776 0,7774 1,5548Esfera 0,788 0,787 0,786 0,787 0,787 0,787 1,574

Cilindro 0,413 0,415 0,411 0,411 0,41 0,412 0,824Barra 1,26 1,253 1,247 1,238 1,225 1,2446 2,4892

Disco:

Esfera:

Cilindro:

Barra:


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Ahora calcularemos los valores de inercia tericos:

Disco:

Esfera:

Cilindro:

Barra:

Comprobamos que los valores de inercia tericos y medidos con los periodos son muyaproximados, el error es debido a una falta de exactitud en las medidas.

4. Pndulo simple.

- Objetivo:

1. Verificar que, para oscilaciones pequeas, el perodo de oscilacin es funcinnicamente de la longitud del hilo.

2. Determinar la aceleracin debida a la gravedad existente en el lugar de laexperiencia.

3. Demostrar que el perodo de oscilacin es independiente de la masa oscilante,Siempre que pueda considerarse puntual.


Disponemos de dos esferas macizas de masas diferentes las cuales vamos a unirmediante un hilo a un punto de sujecin. Tendremos tambin una fotoclula quemedir el semiperiodo de la esfera. La esfera la soltaremos siempre desde un ngulode 15. Para una mayor exactitud la fotoclula debe ser cortada por el hilo y no por laesfera. Tendremos que medir la longitud del hilo en cada lanzamiento. La fotoclula

debe tener el haz luminoso en el punto de reposo del pndulo.


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- Tabla de datos:

De la esfera grande de cuya masa es 9g.

Distancia(m)

t1 t2 t3 t4 tmedio(s)

T (s) T2 (s) g(m/s2)

0,2 0,436 0,429 0,433 0,436 0,4335 0,867 0,7517 10,50,26 0,518 0,512 0,506 0,51 0,5115 1,023 1,0465 9,810,3 0,528 0,529 0,526 0,532 0,5288 1,0576 1,1185 10,590,36 0,589 0,579 0,586 0,582 0,584 1,168 1,3642 10,42

Hallaremos la grfica de la distancia en funcin del periodo al cuadrado:


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Ahora calcularemos la gravedad: ; La recta de regresin de la grfica es y= 3,7088x + 0,0318 as que su pendiente es3,7088. Teniendo este valor calcularemos g:

El valor de la gravedad es 9,8 y el valor que hemos calculado se asemeja bastante, elerror puede ser producto de la falta de exactitud de las medidas.

De la esfera de cuya masa es 9g.

Distancia(m)

t1 t2 t3 t4 tmedio(s)

T (s) T2 g(m/s2)

0,2 0,426 0,432 0,43 0,423 0,427 0,854 0,729 10,830,26 0,51 0,51 0,518 0,516 0,514 1,028 1,057 9,710,3 0,53 0,531 0,529 0,531 0,53 1,06 1,124 10,540,36 0,59 0,58 0,576 0,581 0,582 1,164 1,355 10,49

La grafica de la longitud en funcin del tiempo ser:

y = 3.7088x + 0.0318

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4

T 2

Distancia


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Ahora calcularemos la gravedad: ; La recta de regresin de la grfica es y= 3,7809x + 0,0076 as que su pendiente es3,7809. Teniendo este valor calcularemos g:

El valor de la gravedad es 9,8 y el valor que hemos calculado se asemeja bastante, elerror puede ser producto de la falta de exactitud de las medidas.

Observamos que la pendiente de las grficas son muy parecidas y por lo tanto losperiodos por cada longitud son muy parecidos pero con un pequeo error que es frutode la falta de exactitud de la prctica. De esta manera comprobamos que el periodo deoscilacin es independiente de la masa oscilante.

Tambin observamos que al aumentar la longitud aumenta el periodoproporcionalmente, as demostramos que el periodo de oscilacin es en funcin de lalongitud del hilo solamente.


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5. Conservacin de la energa mecnica.

- Objetivo:

Determinacin del momento de inercia del disco de Maxwell aplicando la conservacinde la energa mecnica. Asimismo, se determinar la energa potencial, la energa detraslacin y la energa de rotacin utilizando el disco de Maxwell.

- Procedimiento experimental:

Para esta prctica vamos a utilizar un disco de Maxwell que estar unido a doscuerdas. Lo dejaremos girar libremente entre dos fotoclulas que marcaran el principioy el fin. Mediremos los tiempos invertidos en varias distancias.

- Toma de datos:

Distancia(m)

t1 t2 t3 tmedio(s)

t2

0,33 4,248 4,577 4,457 4,427 19,590,3 4,409 4,024 4,07 4,168 17,370,27 3,15 3,195 3,787 3,377 11,40,23 3,055 3,122 3,362 3,1797 10,110,1 2,539 2,27 2,057 2,289 5,24


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La ecuacin de la recta de regresin de la grfica de la distancia en funcin del tiempoal cuadrado es: y= 0,0145x + 0,0615. Su pendiente por lo tanto es 0,0145. Comparandodicha ecuacin con hallaremos la aceleracin: a= 0,029 m/s 2.

El momento de inercia se calcular de la siguiente manera:

m= 510g; r= 0,002m

Despejamos I:

kg/m2

- Energas potencial, de translacin y de rotacin:

Hallamos dichas energas para la distancia 0,1 por ejemplo. Para esta distanciadebemos calcular la aceleracin, La velocidad, la velocidad angula y el momento deinercia.

a=0,038 m/s2

( )


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Como la energa mecnica se conservara, entonces las energas de rotacin, traslaciny potencial se irn traspasando energa unas a otras a medida que avanza elmovimiento.

6. Estudio del movimiento circular.

- Objetivo:

En esta prctica vamos a determinar el ngulo de rotacin, velocidad angular yaceleracin angular en funcin del tiempo, la aceleracin angular en funcin del radiodel disco en el que se arrolla la cuerda.


En esta prctica contamos con una base circular que mide los ngulos y en la que estnlos tres discos de diferentes radios. A estos discos se les puede enrollar una cuerda queestar unida a un peso a travs de una polea. Tambin tendremos un disparador, queinicia el movimiento, y una clula fotoelctrica que pondremos en el ngulo quedeseemos y parara el contador para poder medir el tiempo invertido en determinadongulo.


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- Toma y anlisis de datos:

Para el disco de 4,5 cm mediremos los tiempos para distintos ngulos separados entres 15 grados.

ngulos ngulos(rad)

t1 t2 t3 t4 t5 tmedio t 2

120 2/3 3,685 3,809 3,787 3,77 3,71 3,752 14,079135 3/4 3,921 3,879 3,87 3,886 3,996 3,91 15,291150 5/6 4,139 4,272 4,246 4,291 4,139 4,217 17,786165 11/12 4,365 4,539 4,406 4,412 4,452 4,435 19,667180 4,534 4,666 4,638 4,675 4,681 4,639 21,518

La recta de regresin es y= 0,135x + 0,2334 y comparndola con: ;

calcularemos la aceleracin angular: Ahora calcularemos el momento de inercia:

Enrollaremos la cuerda en el disco de 3cm y mediremos el tiempo invertido en recorrer150 grados con un peso de 15g; repetiremos esto con el disco de 1,5cm.

Radio ngulo Peso Tiempo t2 (rad/s

2)

0,03 150 15 3,579 12,809 0,409


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0,015 150 15 5,361 28,74 0,182

Representaremos la aceleracin angular en funcin de la fuerza que produce elmovimiento. Emplearemos el disco de 3cm y masas diferentes midiendo para cadamasa su tiempo. De la recta de regresin obtendremos r.

ngulo masa tiempo t 2 (rad/s 2) F (mxg)150 1 7,545 56,927 0,092 0,0098150 2 6,665 44,422 0,118 0,0196150 3 5,676 32,217 0,163 0,0294150 4 5,308 28,175 0,186 0,0392150 5 5,061 25,614 0,204 0,049

150 6 4,811 23,146 0,226 0,0588


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7. Ecuacin de estado de los gases ideales.

- Objetivo:

Se obtendr para una columna de aire las siguientes relaciones:

a) El volumen en funcin de la presin a temperatura constante: Ley de Boyle-Mariotte.

b) El volumen en funcin de la temperatura a presin constante. Ley de Gay-Lussac.

c) La presin en funcin de la temperatura a volumen constante. Ley deAmontons.


Se utilizara un tubo en el que circulara agua, dentro de este encontramos una columnade aire y otra de mercurio. Con una regla mediremos la variacin de longitud de lacolumna de aire. Paralelo a este tubo encontramos otro tubo con mercurio a presinexterior.


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- Ley de Boyle-Mariotte:

Mediremos la presin exterior con un barmetro. Se eleva el depsito de mercuriohasta que se igualen los niveles de las dos columnas. En ese momento las presionesexterior e interior sern iguales.

Ahora mediremos la longitud de la columna de aire del interior del tubo (lo amarilloequivale a un centmetro). Moveremos el depsito de mercurio hacia arriba ymediremos la nueva longitud de la columna de aire. Por cada cambio de longitud

anotaremos la diferencia de milmetros entre las superficies de mercurio.Esto lo realizaremos 4 veces.

Los datos iniciales sern:

P= 710 mm Hg; T= 18; l= 0,135 m;V= l x S = l x x r2 = 13,5 x x 1 = 42,4 cm 3.

l (cm) h (mm) p= po+ h V= lxS(cm3)1 12,5 50 760 39,272 12 95 805 37,73 11,3 135 825 35,54 10,3 228 938 32,36


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Observamos que la presin y el volumen son inversamente proporcionales, a medidaque el volumen aumenta la presin disminuye.

- Ley de Gay-Lussac:

Mantendremos constante la presin en ambos tubos teniendo siempre como variacinde las superficies de mercurio cero, asi tendremos siempre la presin exterior.

Ahora iremos incrementando la temperatura del agua y mediremos las longitudes aciertas temperaturas.

Po= 710 mm Hg (constante); lo= 13,5 cm; To= 21; Vo= 42,41 cm3.

T (oC) T (K) l (cm) V= lxS(cm3)

1 21 294 13,5 42,412 27 300 13,7 43,043 33 306 13,9 43,674 40 313 14,2 44,625 47 320 14,5 45,55


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Al aumentar la longitud aumenta la temperatura, as que, al aumentar la temperaturaaumenta el volumen. Por lo tanto, se cumple la lea de Gay-Lussac.

- Ley de Amontons:

Ahora mantendremos constante el volumen. Para ello haremos como en el apartado

anterior, iremos cambiando la temperatura y moviendo la columna de mercurio con elfin de mantener la longitud constante.

Po= 710 mm Hg; lo= 13,5 cm; To= 21; Vo= 42,41 cm3 (constante).

T (oC) T (K) h (mm) P= Po + h 1 21 294 0 7102 27 300 10 7203 33 306 30 7404 40 313 45 755

5 47 320 58 768


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Comprobamos que al aumentar la temperatura aumenta la presin y por lo tanto secumple que la ley de Amontons.

8. Puente de Wheatstone.

- Objetivo:

En esta prctica vamos a determinar las resistencias desconocidas, las de variasasociadas en serie, en paralelo y la resistencia de un hilo conductor en funcin de suseccin.


En esta prctica contamos con un panel para poner los circuitos, una fuente dealimentacin, resistencias, un voltmetro, un hilo conductor y una regla con la quemediremos la longitud del cable.


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- Toma y anlisis de datos:

Pondremos una resistencia de 10 k y buscamos el punto del hilo del conductor en elque el potencial sea nulo.

Una vez buscado el punto medimos las dos longitudes:

L1= 310 mm; l2= 690 mm

Utilizando la teora de Wheatstone:

Comprobamos que la resistencia calculada es muy parecida a la real excepto por un

pequeo error que puede haber sido a una falta de exactitud en la prctica. Por lotanto, se cumple la teora del Puente de Wheaststone.

Ahora haremos lo mismo pero con una resistencia de 15 :l1= 227 mm; l2= 773 mm

Tambin se cumple el Puente de Wheatstone.

No he podido seguir con la prctica ya que el da que tuve que hacerla dejo defuncionar el voltmetro y por lo tanto no podamos seguir, de haber podido habra quecolocar dos resistencias en serie y hacer lo mismo que antes y posteriormente lomismo pero con dos resistencias en paralelo.

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