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UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL CARMEN

MANUAL DE PRÁCTICAS

CURSO AL QUE PERTENECE:

FÍSICA I

TÍTULO DE LA PRESENTACIÓN:

Ciclo escolar: agosto 2013-enero 2014.Recopilado y Presentado por:

Ing. Mónica Alejandrina Calán Perera.mcalan@pampano.unacar.mx

Ing. Víctor Manuel Aguilar Eufrasio.vaguilar@pampano.unacar.mx

Ing. Jose David May Muñoz.dmay@pampano.unacar.mx

Academia que presenta:ACADEMIA DE FÍSICA

ESCUELA PREPARATORIA DIURNA

Ciudad Del Carmen, Campeche, agosto de 2013.

INDICE

2

INTRODUCCIÓN …………………………………………………………………… 4

NORMAS …………………………………………………………………… 6

PRÁCTICA I. EL CALIBRADOR VERNIER

1.1 Objetivo…………………………………………………………... 81.2 Equipo…………………………………………………………..... 81.3 Materiales………………………………………………………… 81.4 Descripción………………………………………………………. 81.5 Procedimientos………………………………………………….. 91.6 Cálculos………………………………………………………….. 9

PRÁCTICA II. EL CALIBRADOR PALMER (TORNILLO MICROMÉTRICO)

2.1 Objetivo…………………………………………………………... 112.2 Equipo…………………………………………………………... 112.3 Materiales…………………………………………………….… 112.4 Descripción……………………………………………………….. 112.5 Procedimientos…………………………………………………... 122.6 Cálculos…………………………………………………………... 12

PRÁCTICA III. MOVIMIENTO RECTILÍNEO UNIFORME

3.1 Objetivo…………………………………………………………. 153.2 Equipo………………………………………………………....... 153.3 Materiales……………………………………………………..… 153.4 Descripción……………………………………………………... 153.5 Procedimientos……………………………………………….... 163.6 Cálculos……………………………………………………….... 16

PRÁCTICA IV. MOVIMIENTO UNIFORMEMENTE ACELERADO

4.1Objetivo………………………………………………………….... 19

4.2 Equipo…………………………………………………………...... 194.3 Materiales…………………………………………………….… 194.4 Descripción……………………………………………………….. 194.5 Procedimientos…………………………………………………... 204.6 Cálculos…………………………………………………………... 20

3

PRÁCTICA V. MOVIMIENTO CIRCULAR UNIFORME

5.1 Objetivo…………………………………………………………. 225.2 Equipo…………………………………………………………...... 225.3 Materiales…………………………………………………….… 225.4 Descripción……………………………………………………….. 225.5 Procedimientos…………………………………………………... 225.6 Cálculos………………………………………………………….. 23

PRÁCTICA VI. FUERZAS Y GRAVITACIÓN UNIVERSAL

6.1 Objetivo…………………………………………………………... 256.2 Equipo…………………………………………………………..... 256.3 Materiales………………………………………………………… 256.4 Descripción………………………………………………………. 256.5 Procedimientos………………………………………………….. 266.6 Cálculos………………………………………………………….. 26

REFERENCIAS …………………………………………………………… 29

4

INTRODUCCIÓN

En este Manual de Actividades Experimentales de Física I se ha propuesto crear un instrumento que apoye y guíe en la observación y el análisis de los fenómenos físicos que comprenden los contenidos teóricos de la materia de Física I y para que el estudiante, siguiendo los pasos del Método Científico conozca las leyes y principios que le permitan interpretar, comprender y medir los fenómenos relacionados con las mediciones de magnitudes físicas, tanto en el movimiento de los cuerpos con aceleración constante, como en el movimiento circular que experimenta un cuerpo físico relacionados con la precisión del instrumento de medición y la habilidad del usuario.

No hay instrumentos de medición perfectos. Al hacer varias mediciones a un objeto y con el mismo procedimiento, es posible que no se tenga el mismo resultado

En la aplicación de las leyes de la Física, en el taller o en un laboratorio, además de definir términos, es necesario hacer mediciones y estar de acuerdo en cómo expresar los resultados obtenidos.

Una medición apropiada es parte fundamental para realizar todos los experimentos de laboratorio. Estas mediciones pueden realizarse utilizando diversos instrumentos de medida.

Las actividades experimentales de este manual están diseñadas para que el alumno logre obtener un aprendizaje significativo. Está fundamentado en la práctica pedagógica del constructivismo de tal modo que el profesor actúa como guía y el alumno participa activamente realizando las actividades y resolviendo por medio de ecuaciones los problemas relacionados con las actividades y a la vez está aprendiendo por descubrimiento.

Las actividades experimentales de este manual de Física I consisten en materiales de uso común, complementado con el material propio de laboratorio.

Las actividades de este manual tienen la característica de ser flexibles pues los materiales y objetos pueden ser sustituidos y no es necesario realizarlas en un laboratorio. El enfoque que se presenta en este manual permite que los alumnos y los profesores trabajen con libertad, favoreciendo el aprendizaje significativo.

5

Competencias genéricas a desarrollar

5. Desarrolla innovaciones y propone soluciones a problemas a partir de métodos establecidos.

Sigue instrucciones y procedimientos de manera reflexiva, comprendiendo como cada uno de sus pasos contribuye al alcance de un objetivo.

Utiliza las tecnologías de la información y comunicación para procesar e interpretar información.

8. Participa y colabora de manera efectiva en equipos diversos. Propone maneras de solucionar un problema o desarrollar un proyecto en

equipo, definiendo un curso de acción con pasos específicos. Aporta puntos de vista con apertura y considera los de otras personas de

manera reflexiva. Asume una actitud constructiva, congruente con los conocimientos y

habilidades con los que cuenta dentro de distintos equipos de trabajo.

Competencias disciplinares a desarrollar

Ciencias experimentales

4. Obtiene, registra y sistematiza la información para responder a preguntas de carácter científico, consultando fuentes relevantes y realizando experimentos pertinentes.

6

NORMAS

1. Usar solo el equipo asignado, ya que el estudiante es el único responsable del mismo.

2. Una vez ubicado en el equipo asignado, debes permanecer sentado y utilizar un tono de voz moderado, recuerda que el Laboratorio es un área para el aprendizaje y conocimiento.

3. Por seguridad no debes colocar ningún tipo de objeto sobre los equipos.

4. Queda terminantemente prohibido consumir alimento, bebidas o golosinas dentro del Laboratorio.

5. No están permitidas las manifestaciones amorosas.

6. Dejar el Área asignada en Orden y Limpia.

7. No conectar ningún equipo si los conocimientos técnicos no están claros.

8. No se permite el uso de teléfonos celulares. Estando dentro del aula se exige apagarlo.

9. Después de pasar 10 Min. La puerta se cerrará y no se abrirá hasta finalizar la clase.

10. No se permite sentarse en las mesas.

11. No se permite la entrada en sandalias.

12. No se permite el acceso a estudiantes de otra sección en horas de clase.

PROCEDIMIENTO PARA EL PRÉSTAMO DE MATERIALES Y EQUIPOS

1. El responsable del equipo debe dirigirse al profesor para recibir los materiales.

2. El material debe ser revisado para verificar su buen estado y funcionamiento, posteriormente quedará en resguardo del equipo que lo recibe.

3. Los materiales y equipos prestados serán devueltos 10 minutos antes de terminar la práctica.

4. Cualquier material que presente algún desperfecto deberá ser reemplazado por material nuevo a más tardar en dos días hábiles.

7

MOTIVOS DE SANCIONES

1. Falta de respeto al profesor y/o compañeros de clase.

2. No cumplir con las normas del laboratorio.

3. Causar daño a los equipos y materiales.

4. Utilizar el equipo sin previa autorización.

5. Todas las que se mencionan en el reglamento de la institución.

RECOMENDACIONES PARA UN MEJOR APROVECHAMIENTO DEL LABORATORIO POR PARTE DEL ESTUDIANTE

Estimado Bachiller:

Para que usted facilite su rendimiento en el Laboratorio, es necesario que tome en cuenta las siguientes recomendaciones:

1. Los alumnos serán divididos en grupos de ocho estudiantes c/u como máximo.

2. Se nombrará un responsable del grupo, el que recibirá de parte del profesor el material o equipo a usar durante la práctica, y que deberá devolverlo 10 min. antes de finalizar la misma, cualquier daño o pérdida del material serán de su responsabilidad.

3. El estudiante debe preparar las consideraciones teóricas que parecen en la guía antes de cada práctica, además debe ampliar estos conocimientos consultando la bibliografía recomendada.

4. El estudiante debe Leer la práctica antes del día que le toque realizarla, para que cuando esté en el Laboratorio, y vea los equipos a usar, le sean familiares y pueda aclarar con el profesor las dudas que surgieron cuando leyó la práctica.

5. En algunas prácticas se solicita material y/o equipo que el estudiante debe traer para realizarla, por lo que se debe verificar con anterioridad para no ser suspendido.

6. Debe tener en cuenta que la asistencia a la práctica es obligatoria, ya que las prácticas perdidas no son recuperables.

8

PRACTICA I

EL CALIBRADOR VERNIER

1.1 Objetivo: Usar correctamente el calibrador vernier para realizar las mediciones

que correspondan a cada cuerpo físico.

1.2 Equipo

1 calibrador vernier 1 cubo de madera1 tubo pequeño

1.3 Materiales

1 flexómetro 1 moneda de $ 5.00

1.4 Descripción:

Una medición apropiada es parte fundamental para realizar todos los experimentos de laboratorio. Estas mediciones pueden realizarse utilizando diversos instrumentos de medida. Toda medida física es incierta. El grado de incertidumbre dependerá de la precisión del instrumento de medición y la habilidad del usuario.

No hay instrumentos de medición perfectos, por lo cual, al reportar una medida se debe indicar el intervalo dentro del cual estará esa medida.

Al hacer varias mediciones a un objeto y con el mismo procedimiento, es posible que no se tenga el mismo resultado. Un error accidental es aquella incertidumbre en la medición que se presenta al azar producida por factores que no pueden controlarse.

El calibrador vernier tiene dos escalas: una fija y otra corrediza. La fija es la de la escala larga, que está graduada en centímetros y pulgadas, con dos salientes en su extremo izquierdo para medir diámetros internos.

La corrediza tiene una ventana que mide 9 mm con 10 divisiones, esto es para obtener los décimos de milímetros en sus mediciones.

Consta también de una guía corrediza que sale del extremo del calibrador vernier que sirve para medir profundidad.

En la parte inferior de la escala corrediza consta de un botón para correr y ajustar y en la parte superior tiene un tornillo de presión para fijar la medición.

9

1.5 Procedimientos

Escribe las medidas realizadas en los espacios en blanco de las tablas.

Mide la longitud y ancho de la mesa de trabajo con el flexómetro. Anota en tabla I.

Mide longitud, diámetro interior y exterior del tubo con el vernier. Anota en tabla I.

Mide la longitud, ancho y altura de un bloque de madera con el flexómetro, luego verifica esta medición con el vernier y compáralas. Anota en tabla I.

Mide con el vernier el espesor y diámetro exterior de la moneda.

1.6 Cálculos y resultadosRESULTADOS

TABLA I

Longitud(m)

Ancho(m)

Diámetro interior

(m)

Diámetro

exterior(m)

Área(m2)

Volumen(m3)

Mesa de Trabajo

x x x

Tubo x x x

Bloque madera

x x

x x

Moneda 5.00 x x x x

x x x x

10

Cuestionario e interpretación de resultados

1. Describe si encontraste diferencias entre las medidas realizadas con el flexómetro y el Vernier.___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. ¿Cuál instrumento es más preciso, el flexómetro o el vernier? Explica.______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. ¿Por qué se recomienda repetir varias veces la misma medida?____________________________________________________________________________________________________________________________________________________

4. De las medidas que hiciste, ¿Cuál crees que es la más precisa? Explica.____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

5. Qué tipo de instrumento de medición sería el adecuado para medir lo siguiente:El diámetro interior de un tubo ________________________________________

El perímetro del salón de clases _______________________________________Profundidad de un vaso ______________________________________________Diámetro de una moneda _____________________________________________

Conclusiones

Realiza una conclusión sobre las actividades realizadas en el desarrollo de esta actividad experimental, escribe sobre el cumplimiento de los objetivos y de la hipótesis. Concluye finalmente respondiendo la siguiente pregunta: ¿Cuál sería el instrumento más adecuado para hacer una medición exacta?

11

PRACTICA II

EL CALIBRADOR PALMER (tornillo micrométrico)

2.1 Objetivo: Usar correctamente el calibrador palmer para realizar las mediciones que correspondan a cada cuerpo físico.

2.2 Equipo

1 calibrador vernier 1 calibrador palmer 1 tubo pequeño

2.3 Materiales

1 tornillo metálico menor a 1 pulgada 1 moneda de $ 5.00

2.4 Descripción:

Es un instrumento que se usa para efectuar medidas de precisión, formado por un tornillo de rosca muy fina que gira en una pieza fija, hasta sujetar con éste el objeto que se quiere medir.

La línea de revolución sobre la escala, está graduada en milímetros, cada pequeña marca abajo de la línea de revolución indica el intermedio 0.5 mm entre cada graduación sobre la línea.

Una vuelta del manguito representa un movimiento de exactamente .5 mm a lo largo de la escala, la periferia del extremo cónico del manguito, está graduada en cincuentavos (1/50); con un movimiento del manguito a lo largo de la escala, una graduación equivale a .01 mm.

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Micrómetro Palmer de exteriores

2.5 Procedimientos

Escribe las medidas realizadas en los espacios en blanco de las tablas.

Mide las dimensiones del tubo que se indican en la tabla I. Utiliza el instrumento adecuado.

Mide el diámetro y el espesor de la moneda con el vernier y con el micrómetro. Anota en tabla I.

Mide el largo y ancho del tornillo metálico. Anota tabla I.

Con el vernier y el micrómetro y utilizando un método apropiado, mide el espesor del 100%, 75% y 50% del total de páginas interiores de tu cuaderno en mm y anota en tabla II.

Estima el espesor de una página en mm. Anota tabla II.

2.6 Cálculos y resultados

TABLA I

Longitud(m)

Ancho(m)

Diámetro interior

(m)

Diámetro

exterior(m)

Área(m2)

Volumen(m3)

Tubo x x x

Moneda 5.00 x x x x

x x x x

Tornillo

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TABLA II

Núm. de páginas

VERNIER MICRÓMETRO

Espesor total en mm.

Espesor promedio de 1 página (mm)

Espesor total en mm.

Espesor promedio de 1 página (mm)

100%

75%

50%

1

Cuestionario e interpretación de resultados

1. ¿Cuál instrumento es más preciso, el Flexómetro, el vernier o el micrómetro? Explica.____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. Qué tipo de instrumento de medición sería el adecuado para medir lo siguiente:

El diámetro interior y exterior de un tubo ____________________________________

El perímetro del salón de clases ____________________________________Profundidad de un vaso ____________________________________Diámetro de una moneda ____________________________________Grosor de un alfiler ____________________________________Anchura de un tornillo ____________________________________El marco de una ventana ____________________________________

3. ¿Por qué se recomienda repetir varias veces la misma medida?____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

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4. De todas las medidas de longitud que hiciste, ¿Cuál crees que es la más precisa? Explica. __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

ConclusionesRealiza una conclusión sobre las actividades realizadas y el cumplimiento de los objetivos en el desarrollo de esta actividad experimental. Concluye tu reporte dando respuesta a la siguiente pregunta: ¿Cuál sería el instrumento más adecuado para hacer una medición precisa y exacta?

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PRACTICA III

MOVIMIENTO RECTILÍNEO UNIFORME

3.1 Objetivo: Determinar y describir un movimiento uniformemente rectilíneo.

3.2 Equipo

Una tabla o regla de madera de 1.4 m de largo por 10 cm de ancho Un Cronómetro3.3 MaterialesUna canicaUna manguera transparente de 1 m de longitud y con un diámetro adecuado para que la canica corra libremente dentro de ella Un flexómetroDos tapones de caucho que ajusten en los extremos de la mangueraCinta adhesivaAceite de cocinaPegamento de contacto o silicón o dos abrazaderasCinco grapas de electricista

3.4 Descripción: De acuerdo con la Primera Ley de Newton: “un cuerpo conservará su estado de reposo o de movimiento con rapidez constante, si no existe una fuerza externa que modifique esa condición”. En la naturaleza y a nuestro alrededor, es difícil encontrar objetos que se desplacen con rapidez constante; sin embargo, sí los hay, por ejemplo: las manecillas de un reloj o la Tierra al girar alrededor del Sol o sobre su propio eje. Un objeto en caída libre alcanzará una rapidez máxima y a partir de ese momento no cambiará. Imagina que nos desplazamos por una carretera y el “velocímetro” indica siempre la misma lectura. No podríamos afirmar que la velocidad es constante ya que, si existen curvas, al cambiar de dirección el movimiento no será constante en velocidad, aunque sí en rapidez. Recuerda que la rapidez es la magnitud del vector velocidad. Si nos movemos en línea recta y el velocímetro no indica cambio en su lectura, entonces se puede afirmar que el movimiento implica una velocidad constante. En realidad el velocímetro no indica la velocidad, sino la rapidez, entonces debería llamarse rapidómetro, ¿no crees?

El análisis del movimiento de una canica dentro de un tubo lleno de aceite nos llevará a comprender qué es un movimiento con velocidad constante.

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3.5 Procedimientos

Coloca uno de los tapones en un extremo de la manguera y asegúrate de que encaje a presión para que no se salga.

Puedes usar algún pegamento de contacto, silicón o una abrazadera.

Una vez sellado uno de los extremos, coloca la canica en la manguera y llénala completamente de aceite ¡Procura no derramarlo! Considera la longitud del tapón que colocarás en el extremo abierto y asegúrate de que quede bien fijo.

Ahora sujeta la manguera sobre la tabla con las grapas de electricista bien distribuidas; céntrala a lo largo y ancho.

Procura que quede bien estirada para que no se curve, ya que esto podría causar algunos problemas.

A 20 cm de uno de los extremos de la manguera traza una línea a lo ancho de la tabla e indica con un cero el punto inicial para la toma de distancia recorrida y realiza marcas cada 20 cm hasta completar un metro.

Una vez terminada la construcción del aparato, medirás el tiempo que tarda la canica en recorrer distancias de 20 cm, para lo cual colocarás la tabla verticalmente, formando un ángulo de 90° respecto de una superficie horizontal. Debes desplazarte de forma paralela a la tabla para seguir la canica y tomar adecuadamente el tiempo de todo el recorrido (de 20 en 20 cm, hasta completar un metro). Define, además, si detendrás el cronómetro justo cuando el frente o la parte media de la canica pase por la marca de los 20 cm. Realiza la toma de tiempo por triplicado para cada distancia. Observa y registra los datos obtenidos en la tabla I.

3.6 Cálculos y resultados

¿Qué observar y cómo analizar el proceso?

Registra en la siguiente tabla los resultados obtenidos en el desarrollo experimental. La rapidez queda definida por la relación de cambio de la distancia recorrida y el tiempo, es decir:

V = d / Δt, donde:

V = rapidez (m/s)

Δd = variación de distancia (m)

Δt = variación de tiempo (s)

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El símbolo Δ es la letra griega delta y significa cambio o variación, y se define como la diferencia entre la condición final y la inicial, en otras palabras:

Δd = df - di y Δt = tf – ti

Con esta información, calcula la rapidez instantánea para cada intervalo. Estos valores te servirán para conocer también la rapidez promedio con los valores de las cinco velocidades instantáneas calculadas.

TABLA I

Distancia(m)

0 20 40 60 80 100

Tiempo (s)

Rapidez(m/s)

Construye la gráfica lineal de la relación distancia recorrida en función del tiempo promedio. Usa preferentemente una hoja de papel milimétrico, o bien algún paquete de computación para realizar gráficas, como hoja de cálculo.

Como puedes observar, los puntos tienden a alinearse sobre una recta, lo cual no significa que el movimiento sea rectilíneo, sino que la razón de cambio se mantiene constante; en otras palabras, recorre distancias iguales en tiempos iguales. ¿Qué significa esto? ¡Pues que la rapidez es constante y, al no cambiar de dirección, la velocidad también lo es! Observa cuál es el valor de la distancia cuando el tiempo es igual a cero (di), y conociendo el valor de la rapidez promedio (Δd/ Δt) sustituye estos valores en la siguiente ecuación:

df = di + (Δd/ Δt) t

Como recordarás, esta ecuación es parecida a la utilizada en matemáticas para representar una línea recta (y = a + mx). ¡Felicidades, has obtenido la ecuación que describe el movimiento de la canica dentro del tubo! Bajo las condiciones de realización del experimento, esto es una Ley Física.

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Cuestionario e interpretación de resultados

1. ¿Por qué es necesario realizar tres lecturas de tiempo para la distancia recorrida?__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________2. ¿Sería recomendable realizar un número menor o mayor de lecturas? ¿Por qué?__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. El comportamiento lineal de la gráfica obtenida ¿muestra que el movimiento es lineal o que la rapidez es constante? Explica.__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________4. Si cambiáramos la canica por un cubito de la misma masa y el mismo volumen, ¿afectaría esto la velocidad de desplazamiento?__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________5. ¿De qué forma?__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

ConclusionesRealiza una conclusión sobre las actividades realizadas y el cumplimiento de los

objetivos en el desarrollo de esta actividad experimental. Concluye tu reporte dando

respuesta a la siguiente pregunta: ¿Qué característica debe reunir un cuerpo para

que tenga un movimiento rectilíneo uniforme?

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PRACTICA IV

MOVIMIENTO UNIFORMEMENTE ACELERADO

4.1 Objetivo: Reproduce y describe un movimiento uniformemente acelerado.

Traza e interpreta gráficos que representan un movimiento uniformemente acelerado.

Realiza mediciones de movimiento que le permitan deducir la presencia de un movimiento uniformemente acelerado.

Desarrolla las habilidades en el manejo del material y equipo.

4.2 Equipo

1 canal de aluminio 1 balín de acero

4.3 Materiales

1 flexómetro 1 cronómetro 1 transportador

4.4 Descripción:

Al describir un movimiento comprendemos que nada está en reposo, aunque un objeto, usted o cualquier cosa aparenten estar quietos, se mueven en el espacio junto con nuestro planeta. Puesto que todo se encuentra en movimiento relativo y nada está absolutamente en reposo.

Un movimiento está comprendido en un intervalo de tiempo, cuando hay un cambio de posición de la partícula.

Así como también nos encontramos con un movimiento en el que la velocidad que

lleva un cuerpo cambia su magnitud en la misma cantidad en cada unidad de tiempo que transcurre, siendo esto con una aceleración constante.

Este movimiento podemos encontrarlo cuando se estudian los cuerpos que caen sobre la superficie de la tierra, o también en el comportamiento de un cuerpo que sube en forma vertical, o de un automóvil cuando está en movimiento, si se presiona el pedal correspondiente, el móvil acelerará y cuando se libera este pedal, el auto desacelera, variando de esta manera la velocidad del auto, ocurriendo todo esto en un espacio y en un tiempo.

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4.5 Procedimientos

Forma un ángulo de 10º con el canal de aluminio y el plano de la mesa de trabajo.

Coloca un balín en el canal de aluminio en la medida de 35 cm y déjalo rodar hacia abajo, toma el tiempo que tardó en llegar a la parte baja del canal.

Continúa el mismo procedimiento con las demás distancias (70, 105 y 140 cm).

Anota los valores del tiempo para cada una de las distancias en la tabla 1.

Cambia el ángulo de inclinación a 20º y efectúa los pasos 2 a 4 y anota los valores del tiempo para cada una de las distancias en la tabla 2.

Con los datos de la tabla haz una gráfica distancia-tiempo para cada ángulo de inclinación.

Con los datos de la rapidez encontrada para cada ángulo, haz la gráfica rapidez-tiempo para aceleración uniforme.

4.6 Cálculos y resultados

Anota tus observaciones en cada experiencia, las cuales deben ser muy claras. Realiza los cálculos necesarios y reporta los datos numéricos en la tabla. Justifica cada uno de tus cálculos.

TABLA 1

d (cm)

ángulo t(s)

t2

(s2)Vo

(m/s)Vf

(m/s)a

(m/s2)35 10°

70 10°

105 10°

140 10°

21

TABLA 2

d (cm) ángulo t(s)

t2

(s2)Vo

(m/s)Vf

(m/s)a

(m/s2)35 20°

70 20°

105 20°

140 20°

Conclusiones

Realiza una conclusión sobre las actividades realizadas en el desarrollo de esta

actividad experimental, escribe sobre el cumplimiento de los objetivos. Concluye

finalmente respondiendo la siguiente pregunta: ¿Qué característica debe reunir un

cuerpo para que tenga un movimiento uniformemente acelerado?

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PRÁCTICA V

MOVIMIENTO CIRCULAR UNIFORME

5.1 Objetivo: Reproduce y describe un movimiento circular uniforme.

Interpreta el movimiento circular uniforme como un movimiento en 2 dimensiones.

Desarrolla las habilidades en la construcción del material necesario para reproducir un movimiento circular

5.2 Equipo

1 Pesa 1 Balanza

51.3 Materiales

1 Tubo de plástico de 15 cm

1 Cronómetro 1 Pelota de esponja 1.5 m hilo de cáñamo

5.4 Descripción:

Hay movimientos que no ocurren en línea recta y que les cambia la dirección de la velocidad. Cualquier cambio en la velocidad implica una aceleración, todo movimiento curvilíneo es acelerado.

El movimiento circular uniforme (MCU) se trata de un movimiento en dos dimensiones, en círculo y con una velocidad constante en magnitud, es un movimiento periódico, lo que quiere decir que se repite con regularidad, al cabo de cada vuelta del móvil pasa por la misma posición y con la misma velocidad que es tangente a la trayectoria, por lo tanto la velocidad es un vector con magnitud fija que cambia continuamente de orientación durante el movimiento, siendo en todo momento perpendicular al radio.

5.5 Procedimientos

Con el hilo, el tubo de plástico y la pelota arma el dispositivo que se muestra en la figura sujetando la pelota a un extremo del hilo y pasando el hilo por el interior del tubo, amarra una pesa de 50 g en el extremo libre del tubo.

Haz girar la pelota a una velocidad adecuada tal que sostenga la pesa y se mantenga en equilibrio.

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Mide el tiempo que tarda la pelota en dar 10 revoluciones y mide la longitud del hilo desde el centro de la pelota a la parte superior del tubo, este será el radio del movimiento circular.

Anota tus resultados en la tabla.

Repite el experimento 2 veces más variando el radio del movimiento circular.

5.6 Cálculos y resultados

Anota tus observaciones en cada experiencia, las cuales deben ser muy claras.

Realiza los cálculos necesarios y reporta los datos numéricos en la tabla. Justifica

cada uno de tus cálculos.

TABLA

Masa pelota (kg)

Pesa(N)

Radio r(m)

Tiempo t (s)

(m/s)

aC = v2/r(m/s2)

Fc = mv2/r(N)

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Cuestionario e interpretación de resultados

1. Explica cómo se produce el movimiento circular.____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. ¿Qué pasaría si se suelta la cuerda, mientras la pelota se encuentra en movimiento circular?____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. ¿Influye el radio en la velocidad angular de la pelota? Explica.____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

4. Menciona tres ejemplos de movimiento circular uniforme, como el estudiado en este experimento. ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Conclusiones

Realiza una conclusión sobre las actividades realizadas en el desarrollo de esta

actividad experimental, escribe sobre el cumplimiento de los objetivos. Concluye

finalmente respondiendo la siguiente pregunta: ¿Cómo varía la fuerza centrípeta con

la velocidad angular?

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PRÁCTICA VI

FUERZAS Y GRAVITACION UNIVERSAL

6.1 Objetivo: Medir las fuerzas usando el dinamómetro y Comprobar la Ley de la Gravitación Universal.

6.2 Equipo

Un dinamómetro Balanza granataria

6.3 Materiales

3 monedas de distinto tamaño Cinta adhesiva

Un envase de plástico de refresco

1.5 m de cuerda rígida; puede ser un mecate delgado para tender ropa.

Tijeras Cronómetro Una barra de plastilina

6.4 Descripción:

Como sabemos, la velocidad es una magnitud vectorial dotada de magnitud y dirección. Cuando el movimiento de una partícula es rectilíneo, solo podemos tener cambios en la magnitud; sin embargo, cuando el movimiento es curvilíneo se pueden tener cambios en la magnitud e inevitablemente cambios en la dirección del vector velocidad, puesto que este es siempre tangente a la trayectoria.

En un movimiento circular Uniforme, el vector velocidad no cambia en modulo, pero si su dirección. Este cambio en la dirección de la velocidad, obedece a una aceleración dirigida hacia el centro de la circunferencia, llamada Aceleración Centrípeta, producida por una fuerza.

La fuerza responsable de esta aceleración actúa en la misma dirección (hacia el centro de la circunferencia), se llama Fuerza Centrípeta.

El acierto de Newton es la demostración que con las tres leyes de la dinámica y la ley de gravitación universal, no solo se explica el movimiento de los planetas alrededor del Sol, sino en general, de cualquier cuerpo que orbite alrededor de otro.

Imaginemos un satélite que está en órbita alrededor de la Tierra. De la misma manera que un cuerpo describe círculos alrededor de otro al cual está unido por una cuerda, el satélite está sometido a una fuerza centrípeta, que es la fuerza de atracción gravitatoria.

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6.5 Procedimientos

Uso del dinamómetro.

Observa el dinamómetro y analiza cómo funciona. Pesa las tres monedas usando la balanza y anota la cantidad que marca para cada una de ellas

Coloca el dinamómetro en posición horizontal sosteniéndolo con una mano.

Mide la fuerza de cada moneda con el dinamómetro con ayuda de la cinta adhesiva y anota la cantidad que marca para cada una de ellas. (Si tu dinamómetro no se mueve coloca dos o tres monedas iguales para cada medición.

Anota tus mediciones y observaciones en la tabla I.

TABLA I

ObjetosMedición con el

dinamómetro (Newtons)

Observaciones

Moneda 1

Moneda 2

Moneda 3

Analizar el movimiento circular de los cuerpos.

Corta la parte superior del envase de refresco, usando las tijeras.

Haz dos orificios en las paredes laterales del envase e introduce la cuerda por ellos.

Jala la cuerda un poco y haz un nudo en forma triangular.

Mide 30 cm desde el nudo y marca la cuerda. (Si es necesario forma una bola de plastilina y colócala en el fondo del envase, para agregar masa)

Sujeta la cuerda desde la marca y ladeando el dedo horizontalmente, comienza a darle vueltas al envase. Debes darle exactamente 50 vueltas. REALIZA ESTO CON MUCHO CUIDADO PARA NO GOLPEAR A UN COMPAÑERO.

Mide el tiempo en que se completan las 50 vueltas.

Repite los pasos d al f para longitudes de 45, 50 y 60 cm desde el nudo.

Anota tus mediciones y observaciones en la tabla II.

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TABLA II

Longitud Tiempo medido Observaciones

30 cm

45 cm

50 cm

60 cm

Cuestionario e interpretación de resultados

1. ¿Hubo diferencia significativa entre los tiempos que midieron para cada una de las longitudes de la cuerda? ¿A qué se debe?____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. Describan lo que sintieron en el dedo al girar el envase y cambiar las longitudes de la cuerda.____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. ¿Cuál sería la trayectoria de un planeta si no hubiese ninguna fuerza actuando sobre él?____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

4. No hay ninguna cuerda que sujete a los planetas con el sol, entonces, ¿Qué los mantiene en su órbita?____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

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Conclusiones

Realiza una conclusión sobre las actividades realizadas y el cumplimiento de los objetivos en el desarrollo de esta actividad experimental. Concluye tu reporte dando respuesta a la siguiente pregunta: Si suponemos que los planetas se mueven en torno al sol en una trayectoria circular y no hay ninguna cuerda que conecte al sol con un planeta, ¿Qué es lo que provoca que un planeta gire en torno al sol?

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BIBLIOGRAFÍA

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