CURSO PRACTICO: PROGRAMAS y GUÍAS DE REFERENCIA.-
(Vigente al año 2003).-
Como redactar un informe de PRACTICO.-
PROGRAMA OFICIAL DE PRÁCTICOS.-
1er. año del B. Diversificado (4°año).
2° año del B. Diversificado (5°año).
3er. año del B. Diversificado (6°año).
Importante: Los contenidos del curso práctico en la asignatura FISICA, para los bachilleratos diversificados (5° y 6°s años), se establecen en reuniones de coordinación zonal con los Sres. Coordinadores designados por la Inspección de Física del Consejo de Enseñanza Secundaria del Uruguay.-
Estos contenidos atienden a los requerimientos del curso teórico y ajustados a los realidades del material existente en cada centro.- Por esto, los estudiantes pueden encontrar que los prácticos realizados en un centro de enseñanza y que responden a un mismo curso, no son los mismos que los realizados en otros centros de enseñanza.-
Las modificaciones en los contenidos respectivos a cada curso, se irán publicando a lo largo del año lectivo en esta misma página.
COMO REDACTAR UN INFORME DE PRACTICO.-
Lo siguiente es una versión reducida y adaptada de lo publicado por el libro FISICA EXPERIMENTAL, de DAISH y FENDER. Editorial UTEHA, sobre lo anterior.-
"La calidad de cualquier trabajo experimental será juzgada por el informe escrito que se rinda de él. Debe ponerse el mismo cuidado e interés al redactar el informe con que se haya realizado el experimento.- El propósito de un informe es: 1°) Indicar clara y exactamente lo que se ha hecho.- 2°) Dar alguna idea del porqué se ha hecho el trabajo.- 3°) Dar a conocer el resultado obtenido y las conclusiones finales sobre el experimento.- El informe deberá permitir al lector idóneo, repetir el experimento por si mismo si fuera necesario.-
Se sugiere que su relato terminado contenga lo siguiente:
1) OBJETIVO: Una cabeza o título , con fecha, en la cual se fija claramente el objeto del experimento.-
2) APARATOS A UTILIZAR: Una lista de los aparatos que se utilizaron, los específicos que incluye el experimento, como también aquellos considerados secundarios o auxiliares, en el experimento.-
3)TEORIA A APLICAR: Un breve informe de la teoría en la que se funda el experimento. Deberá ser suficiente para explicar qué medidas deben tomarse y por qué. Una fórmula conocida puede citarse sin demostración, pero deberá explicarse todos los símbolos que se usan.-
4) OPERACIONES O MANIPULACIONES: Un informe claro y completo de como se ejecutó el experimento.- Aquí normalmente deberá acompañarse con un esquema del experimento tan sencillo como sea posible, que muestre la disposición de los aparatos.- Si se usó un ordenador para la realización del experimento, deberá indicarse el tipo de ordenador usado, la marca comercial del hardware usado (interface, sensores, etc), y tambien del software correspondiente para la toma de datos.
5) CUADRO DE VALORES: Una lista completa de las lecturas obtenidas en cada magnitud con una estimación de la precisión en cada medida.-
6) CALCULOS Y GRAFICOS: Deberán mostrarse los gráficos si corresponden y una relación completa del resultado final mostrando los limites de los errores estimados.-
7) CONCLUSIONES: En una exposición final, deberán incluirse algunas opiniones que tenga el informante sobre el experimento y sobre los resultados obtenidos, mejoras que puedan hacerse para su realización, etc.etc".
PROGRAMA DE PRACTICOS PARA 1er. AÑO DEL BACHILLERATO DIVERSIFICADO (4° AÑO).-
El programa de prácticos para 4° año, no está separado del curso teórico y se desarrolla simultáneamente al dictado del curso.-Está a criterio del profesor del curso la realización de prácticos demostrativos y/o activos con la participación de los estudiantes.- Por esto no se indica aquí ningún contenido del mismo.-
PROGRAMA DE PRACTICOS PARA 2° AÑO DEL BACHILLERATO DIVERSIFICADO (5° AÑO).-
El programa para el año 2003 en el TBS será el que se indica a continuación.-
1) Det. experimental del volumen de un sólido regular aplicando cálculo de errores.
2) Det. experimental del volumen de un cuerpo irregular aplicando cálculo de errores.
3) Estudio experimental de un movimiento rectilineo usando el hardware del programa DATADISC o simplemente una cinta y timer.-
4) Estudio experimental de un mov. compuesto.-
5) Estudio experimental de la relacion funcional entre la fuerza aplicada a un sistema de masa constante y la aceleración que adquiere.-
6)Estudio experimental de un sistema con tres fuerzas aplicadas y en condición de equilibrio.-
7)Determinación experimental del coeficiente de rozamiento entre dos superficies en contacto.
8)Det. exp. del principio de conservación de la energía mecánica en un sistema masa-resorte.
9)Analizar los intercambios de cantidad de movimiento en un choque usando una foto estroboscópica.
10) Analizar los intercambios de cantidad de movimiento en un choque real.
11) Det. experimentalmente el momento de inercia "I" de un sólido regular.
12) Det. experimentalmente la densidad relativa de un sólido.
13) Det. experimentalmente el calor específico de un sólido.
14) Det. experimentalmente el calor latente de fusión.-
PROGRAMA DE PRÁCTICOS PARA 3er. AÑO DEL BACHILLERATO DIVERSIFICADO (6°AÑO).-
1) Estudio experimental de la relación funcional entre la diferencia de potencial en un dispositivo conductor y la corriente que pasa por él.-
2) Estudio experimental de la curva de trabajo de un transistor de juntura.
3) Estudio experimental de la diferencia de potencial entre los extremos de un generador y la corriente que entrega.
4) Estudio experimental de un campo eléctrico (Mapeo del campo).-
5) Estudio experimental de la descarga de un capacitor a través de un resistor.-
6) Determinación experimental del tiempo medio de descarga para un capacitor en un circuito RC, usando el osciloscopio.-
7)Det. experimental de la relación carga masa para el electrón.
8) Estudio experimental de corrientes inducidas.
9)Circuitos con corriente alterna. (Diagramas fasoriales) 1a, parte.
10)Circuitos con corriente alterna (Diagramas fasoriales) 2a. parte.
11) Estudio experimental de ondas estacionarias en una cuerda.
12) Estudio experimental de interferencia de ondas en dos dimensiones.
13) Det. experimental de la longitud de onda en una radiación visible.
14) Det. experimental de la constante K de una red de difracción.
15) Det. experimental de la constante "h" usando una célula fotoeléctrica.
| N° | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 |
| N° | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 |
Las guías de práctico son una introducción previa al práctico experimental con el fin de ayudar al estudiante en la realización del trabajo experimental-.
GUIAS DE PRACTICO PARA 2° AÑO DEL BACHILLERATO DIVERSIFICADO (5°AÑO).-
IMPORTANTE: 1°)Se recomienda al estudiante leer la parte correspondiente a la redacción de un informe, que se publica en esta página del CURSO PRACTICO.
2°)PARA LA PARTE DE ERRORES "TEORIA, MEDICIONES Y CALCULO DE ERRORES", se recomienda ir a: http://newton.javeriana.edu.co/articulos/cifra/Medidas.htm
OBJETIVO: Determinación experimental del volumen de un sólido regular con cálculo de error.-
Aparatos a utilizar: Cuerpo cuyo volumen se busca y calibre con nonio.-
Operaciones: Mida las magnitudes en el sólido regular para determinar su volumen final, expresando los resultados de las medidas con su correspondiente incertidumbre.-
Cálculos: Halle el volumen final del sólido expresando el resultado con sus cifras significativas correctas.-
GUÍA N°2.- (5°AÑO).-
OBJETIVO: Determinación del volumen de una placa de base irregular y espesor constante, aplicando cálculo de error.- NOTA: Este práctico es básicamente el mismo que el anterior, pero la diferencia está en la determinación del área de la base de la placa. Durante la clase práctica se discutirá el método que se usará para hallar el área de referencia.-
GUIA N°3.-(5°AÑO)
OBJETIVO: Estudio de las característica de un movimiento en una dimensión.-
Aparatos a utilizar: Cinta y timer.-
Operaciones: Pase la cinta por el timer y enganche la misma al carrito de tracción o, simplemente tire Ud. mismo de la cinta en un movimiento continuo.- Verifique ahora si el timer marcó la cinta. Luego de lo anterior, averigue el tiempo empleado por el timer entre dos puntos consecutivos.- Elija ahora sobre la cinta, intervalos iguales de puntos (ejemplo, 5 puntos) y midiendo la distancia en cada intervalo, lleve estos valores a una planilla de datos donde también habrá anotado el tiempo correspondiente. Con estos valores, Ud. podrá determinar, velocidad media en cada intervalo, distancia total recorrida, etc. etc Proceda luego a graficar la velocidad media en cada intervalo, como también la distancia total en función del tiempo.- Analice ahora los gráficos y con esto Ud. podrá identificar las características del movimiento bajo estudio.-.NOTA: Este práctico puede también realizarse con la ayuda de un ordenador, usando el material de Philip Harris existente en el laboratorio de Física. Consulte con su profesor de práctico por esta opción.-
Esquema del práctico:
GUIA N°4.-(5°AÑO)
PARA OBTENER LA INFORMACIÓN CORRESPONDIENTE A ESTE PRÁCTICO ABRA LAS FOTOCOPIAS SIGUIENTES:
 |
 |
GUIA N°5 (5°AÑO).-
Objetivo: Estudio experimental entre la fuerza aplicada a un sistema de masa constante y la aceleración que adquiere.-
Aparatos a utilizar: Carro cargado con masas marcadas, timer y cinta.-
Teoría y fórmulas a aplicar: Las correspondientes a lo estudiado en la unidad de dinámica según lo publicado en "programas" correspondiente a 5° año.-
Esquema del práctico:
Operaciones: Las masas marcadas que están sobre el carro deben transferirse de a una al extremo del hilo que pasa por la polea. Por cada pesa transferida debe tirarse una cinta cuya fuerza actuante corresponde al peso de las masas que cuelgan de la polea. No olvide anotar en cada cinta marcada por el timer, la fuerza correspondiente que se usó para mover al sistema.-
Proceda ahora en cada cinta a dividirla en intervalos de 5 puntos, en la misma forma que lo realizado en el práctico numero tres. El tiempo entre golpes del timer es el mismo que en la práctica tres.
Haga para cada cinta un cuadro de valores para hallar la velocidad media en cada intervalo.- No es necesario contabilizar la distancia total.-
Grafique la velocidad media en función del tiempo y pase luego a la velocidad instantánea.- De cada gráfica v=F(t) Ud. podrá encontrar la aceleración que tuvo el sistema al aplicarle fuerza que previamente Ud. anotó en la cinta.-
Confeccione ahora un cuadro de valores Fuerza, aceleración y lleve esto a una gráfica de la fuerza en función de la aceleración.- Del análisis de esta gráfica Ud. podrá llegar a la conclusión buscada, en acuerdo con el objetivo propuesto.-
GUIA N°6 (5° AÑO).-
Objetivo: Estudiar experimentalmente un sistema con tres fuerzas aplicadas y en condición de equilibrio.-
Aparatos a utilizar: Tablero de fuerzas, aro, masas marcadas, poleas de posición ajustable.-
Teoria y formulas a aplicar: Los estudiado en el capitulo de "Operaciones con vectores" y en la unidad de "Dinámica".-
Esquema del práctico.-
Materiales y procedimientos: Un aro pequeño recibe la acción de tres fuerzas que tiran de él a través de hilos unidos a tres pesas.- Las poleas cumplen la misión de cambiar la dirección de las fuerzas de las pesas. Luego de colgar las pesas, se modifican las posiciones de las poleas hasta lograr el equilibrio del sistema.-Se pega al tablero un papel y sobre él se dibujan las direcciones y sentidos de las fuerzas que actúan sobre el aro.- El valor de las fuerzas es el peso de las pesas.-
Separar la hoja del tablero y elegir convenientemente un sistema de ejes "x", "y", sobre el cual se proyectarán las fuerzas luego de expresarlas en una escala adecuada al tamaño del dibujo.-Nota: Los ángulos de cada fuerza con el sentido positivo del eje "x" se miden con un semicírculo graduado.-
Hallar sobre cada eje las componentes respectivas de cada fuerza.-
Confeccione un cuadro de valores ordenando en el mismo las componentes anteriores y proceda luego a hacer la sumatoria de estas componentes en cada eje.-
Elija a su gusto dos de las fuerzas y aplicando el método gráfico sume los dos vectores que las representan y compare su resultante con la tercera fuerza.- Aplicando trigonometría halle también el módulo de la resultante anterior.-
Se estará ahora en condiciones de cumplir con el objetivo propuesto para este trabajo.-
GUIA N°7 (5°AÑO).-
Objetivo: Medir el coeficiente de rozamiento dinámico µk entre dos superficies.-
Aparatos a utilizar: Plano inclinado, bloques y pesas.-
Teoría a aplicar: Lo correspondiente a fuerzas de rozamiento entre dos superficies visto en la unidad de dinámica.- En particular se usará la fórmula:
m2 - m1sen â
--------------- = µk
m1 cos â
donde â es el ángulo que forma el plano inclinado con
la horizontal, m1 es la masa del bloque cuyo cuyo coeficiente de rozamiento uk con el plano se busca, y m2 es la pesa que cuelga del hilo.-
Esquema del práctico:
Operaciones: Coloque en el extremo inferior del hilo una masa m2 y luego busque el ángulo â en el plano, de tal forma que el bloque m1 suba por el plano inclinado con velocidad constante.- Estime los valores máximos y mínimos del ángulo â para los que parece ser constante la velocidad de m1. Nota: Ud. deberá darle un pequeño impulso al bloque para que comience el movimiento.
Aplique ahora la fórmula anterior y determine µk.-
PREGUNTAS COMPLEMENTARIAS:
1°) ¿Cuál será la ecuación que nos permita calcular uk si el ángulo del plano inclinado ha sido ajustado de tal modo que m1 baje por el plano inclinado con velocidad constante?.-
2°) ¿Cuál será la ecuación a utilizar si el ángulo del plano se ajustara de tal modo que el bloque m1, sin el hilo y m2, baje por el plano inclinado con velocidad constante luego de darle un impulso inicial?.-
IMPORTANTE: Con la pregunta anterior, Ud. puede verificar si el valor calculado de uk usando la fórmula arriba indicada, esta dentro de lo técnicamente esperado.- No olvide hacer este paso y destacarlo en su informe.-
3°) ¿Cuál será la ecuación que nos permita calcular el coeficiente de rozamiento dinámico, para la situación en la que, luego de ajustar el ángulo del plano inclinado, m1 suba por el plano inclinado con aceleración constante?. ¿Qué dificultades tendría medir esta aceleración con un timer?.-
4°) ¿Por qué es necesario darle un pequeño impulso inicial a m1 para que luego se mueva con velocidad constante?.-
GUIA N°8 (5°AÑO).-
Objetivo: Determinar experimentalmente el principio de conservación de la energía mecánica en un sistema masa-resorte.-
Materiales: Resorte, masa, cinta y timer.-
Teoría a aplicar: La correspondiente a sistema conservativos estudiados en la unidad VI del programa oficial.-
CONSIDERACIONES GENERALES:
Para evaluar la energía en el sistema, supondremos al resorte de masa despreciable.- Las magnitudes "Lo", "E", y "x" serán medidas desde el nivel de referencia. (Ver fig. adjunta).-
Las tres energías a medir son: a) La energía potencial elástica EE=1/2K(Lf-Li)2
b) La energía potencial gravitatoria Ug=m.g.x, donde "x" está medido desde el nivel de referencia y se toma directamente de la cinta que marca el timer.
c) La energía cinética de la masa M; Ec=1/2M.v2, donde "v" es la velocidad instantánea de la masa M y se calcula directamente en la cinta.
OPERACIONES: 1) Cuelgue solo al resorte y mida su longitud Li.-
2°) Enganche la masa M y llévela al reposo y mida la longitud Lo.-
3°) Registre ahora el alargamiento del resorte (Lo - Li) y con el peso de la masa "M", Ud. puede calcular ahora la constante "K" del resorte.-
4°) Pegue una cinta a "M" y pásela por el timer. Con la mano, mueva a "M" hacia abajo del nivel de referencia no más de unos 10cms.-
5°) Ponga en marcha el timer y libere a "M". Cuando "M" llegue al punto más alto de su recorrido, apague el timer y retire la cinta.-
6) Elija por lo menos tres puntos del recorrido de la masa "M" y márquelos en la cinta. Ahora Ud. tendrá toda la información necesaria para calcular en cada punto elegido, las tres energías buscadas.- NOTA: Cuide expresar cada magnitud en el S.I. De esta manera Ud. reconocerá la unidad en el cálculo final.-
PREGUNTAS ADICIONALES:
A) Dentro de los errores posibles en la experimentación, ¿cada energía calculada deberá ser la misma en cada punto?.- B) Calculadas las tres energías mecánicas en cada punto elegido, ¿cómo llega Ud. a la conclusión que se ha conservado la energia mecánica del sistema?.- C) ¿Qué complicación tendría esta práctica si no se hubiese supuesto al resorte con masa despreciable?.-
GUIA N°9.-(5°AÑO).-
OBJETIVO: Analizar los intercambios de cantidad de movimiento en choques en dos dimensiones. Se utilizarán dos fotografías estroboscópicas que muestran dos choques provocados en condiciones iniciales distintas y en ambos casos, las direcciones finales de los movimientos son diferentes de las iniciales.-
1a.Parte: Fig.1 Se muestran dos bolas de billar de igual masa (173g) que interaccionan en un choque en una mesa horizontal.- La bola de la derecha está inicialmente en reposo, mientras que la bola de la izquierda tiene una velocidad inicial como se muestra. El estudiante trabajará usando una fotocopia ampliada de una foto real, con escala 1/3,5 del tamaño real y los destellos estroboscópicos se hicieron a razón de 1/30s.-
Operaciones: Haciendo click en la "miniatura automática" que Ud. encontrará como adjunto a esta guia, se obtendrá una fotocopia ampliada de las situaciones arriba indicadas. Trabajando en la parte correspondiente a la fig. 1. se deberá:
1°) Hallar la velocidad de cada bola antes y después del choque.
2°) Hallar los vectores cantidad de movimiento de cada bola antes y luego del choque y representarlos usando una escala adecuada. NOTA: No olvide respetar fielmente las direcciones y sentidos de los vectores en acuerdo con la foto y expresar los valores de las magnitudes calculadas en el (S.I).-
Dentro de los márgenes de errores adecuados a las condiciones de trabajo Ud. deberá:
a) Indicar si se conservó la cantidad de movimiento de cada bola en la interacción.
b) Hallar la variación de la cantidad de movimiento de cada bola en el choque.
c) Comparar las variaciones anteriores y en base a esto, indicar claramente si se conservó la cantidad de movimiento del sistema.
d) Asignarle naturaleza escalar a la cantidad de movimiento y probar si de esta manera se puede probar lo visto para el paso "c".-
e) Hallar la energía cinética de cada bola, antes y luego del choque.
2a. Parte: Fig.2 En esta etapa se trabaja con la fig. 2 de la fotocopia ampliada. Se tienen dos bolas de billar de distinta masa y ambas inicialmente en movimiento y luego chocan entre si. La bola de mayor tamaño tiene una masa de 201,1gramos, y la menor 65,4 gramos. Tal como se muestra, luego del choque las direcciones finales son distintas que las iniciales. Nota: El tiempo entre destellos de la foto y la escala, es la misma que la indicada para la fig. 1.-
Operaciones: Repita los mismos pasos que los solicitados para la fig. 1
Conclusiones: Las sacará el Ud. luego de analizar los pasos a, b, c, d y e, sugeridos en la 1a, y 2a, Parte.-
Adicional:¿ Cambiarán las conclusiones anteriores si Ud. hubiese trabajado en un sistema de unidades diferente al S.I. ?.- No olvide justificar su respuesta a lo anterior.- Haga click sobre
la fotocopia reducida.-
GUIA N°10.(5° AÑO).-
OBJETIVO: Determinación experimental de la conservación de la cantidad de movimiento en un choque real entre dos esferas.
MATERIALES: Esferas de acero (rulemanes), rampa, papel carbónico, regla milimetrada, plomada.
ESQUEMA DEL PRACTICO.-
NOTA: Antes de las operaciones propias del práctico, determine las masas de las dos esferas necesarias para el práctico. En lo que sigue a la esfera de mayor masa la llamaremos "A" y a la otra "B".-
OPERACIONES: a) Asegure la rampa a una plataforma que tenga una altura "h" sobre el piso donde se encuentra el papel blanco cubierto por carbónico uniformemente distribuido para que cubra el área donde puedan caer las esferas "A" y "B" al lanzarlas desde la rampa. Para esto haga tiros de prueba antes de colocar el carbónico.-Cuide que el papel blanco esté fijado al piso y marque con la plomada el pie de la altura "h".-
b) Elija sobre la rampa de lanzamiento un punto desde el cual lanzará las esfera "A" tres veces en cada intento.
c) Lance la esfera "A" desde el punto elegido sobre la rampa.
d) Coloque sobre el soporte en el extremo inferior de la rampa, a la esfera "B" y deje caer desde el mismo punto elegido en la parte "b" a la esfera "A". Repita esta operación tres veces.
e) Levante el papel carbónico e identifique sobre el papel blanco los vectores desplazamientos horizontales de las esferas "A" y "B", antes y despues del choque entre ellas. Los desplazamientos se miden desde el pie de la altura "h" marcado con la plomada al punto de impacto de las esferas al caer, marcado por el carbónico.
NOTA: Los pasos siguientes son idénticos a los indicados en la primera parte del práctico N°9, para verificar la conservación de la cantidad de movimiento en un choque en dos dimensiones.- Recuerde que el tiempo para los desplazamientos horizontales de cada esfera, corresponde al tiempo de caída libre desde la altura "h" indicada en la fig. del esquema. La velocidad horizontal de cada esfera y luego su cantidad de movimiento, son fácilmente obtenibles a partir de los datos que Ud. ya dispone.- Con una escala adecuada, dibuje ahora sobre el mismo papel blanco los vectores cantidad de movimiento de cada esfera antes y despues del choque entre ellas. Lo anterior también puede hacerlo en un papel separado siempre y cuando Ud. respete todas las características de los vectores involucrados.-
GUIA N°11.(5° AÑO).-
OBJETIVO: Determinar experimentalmente el momento de inercia "I" de un disco.-
TEORIA A APLICAR: Lo estudiado sobre el tema en la unidad N°9 "Estática y dinámica de un sólido"
APARATOS A UTILIZAR: Disco macizo, soportes y poleas, timer, pesas.-
ESQUEMA DEL PRACTICO:
OPERACIONES: 1°) Arme el conjunto que se indica en el esquema anterior enrollando la cinta sobre la llanta del disco. Cuide que el disco gire libremente sobre su eje antes de poner la cinta al mismo.
2°) Pase la cinta por el timer y luego con cinta adhesiva pegue el hilo a la misma colocando en el otro extremo la masa "m". Pase el hilo por la polea mientras sostiene al disco para que no gire y de esta manera tener bajo tensión a la cinta. Cuide que la cinta y el hilo queden paralelos al plano del disco y que el largo del hilo sea suficiente para obtener un registro amplio de puntos.
3°) Haga una largada de prueba para asegurarse que con la masa "m", se obtiene una aceleración apreciable del disco.- Luego lleve todo el conjunta a situación inicial, ponga en marcha el timer y libere al sistema para registrar el movimiento en la cinta.-
4°) A partir de la cinta, determine la aceleración tangencial del disco y con el radio "R" y la masa "m", Ud. puede calcular el momento de inercia "I" del disco.
NOTA: No olvide trabajar en el SI e indicar claramente la unidad final de "I".-
GUIA N°12.(5°AÑO).-
OBJETIVO: A partir del principio de Arquímedes, hallar la densidad relativa de un sólido respecto a un líquido.-
MATERIALES: Sólido para determinar la densidad relativa, balanza y recipiente con agua.
TEORIA A APLICAR: Para lo anterior, el estudiante deberá consultar la bibliografía recomendada. En especial se sugiere consultar en Frank J. Blatt, Capítulo 11, Apartado 11,3a, Página 245. A continuación se incluye un resumen de lo mínimo necesario para la interpretación de esta parte experimental.-
La pérdida aparente de peso en un cuerpo sumergido en un líquido, es igual al peso del líquido desplazado, o sea, el peso del líquido con el mismo volumen que el cuerpo cuya densidad relativa se busca. Si un sólido se pesa primero en el aire, y luego cuando está totalmente sumergido en el agua, a partir de estas determinaciones se puede hallar la pérdida aparente de peso. Como la densidad relativa de un sólido es:
Peso del sólido
Densidad relativa =-----------------------------------
Peso de un volumen igual de agua
Peso del sólido
Densidad relativa =-----------------------------------
Pérdida aparente de peso.-
ESQUEMA DEL PRACTICO:
OPERACIONES: Se pesa el sólido en la balanza. Del lado izquierdo de la misma y sobre un soporte especial que lleva la balanza, se pone un recipiente con agua lo suficientemente grande para contener al sólido totalmente sumergido y sin que toque a las paredes del mismo.- Con una hilo muy fino se cuelga al sólido como se muestra y se le sumerge en el agua. Se halla ahora el peso del cuerpo sumergido.- Con los datos obtenidos, se puede ahora calcular la densidad relativa.- Nota: En lugar de un hilo, si es posible, use una tanza de pescar. Tiene la ventaja que no absorbe agua al humedecerse.
Determinación del error en el resultado: Usando una buena balanza, el peso del sólido se determina con buena exactitud. Sin embargo lo anterior no es tan crítico debido a que la pesada en el agua es mucho más incierta por los efectos de la tensión superficial.- Queda a criterio del estudiante determinar el error en las mediciones y calcular el porcentaje de error en el resultado.-
GUIA N°13 (5°AÑO).-
OBJETIVO: Determinar experimentalmente el calor específico de un sólido.-
CONSIDERACIONES GENERALES: El estudiante deberá consultar en la bibliografia recomendada lo relacionado a este práctico. En particular, se recomienda leer en Frank J. Blatt, Capítulo 12, Apartado 12,5, Pág. 283.-
Calor específico: Para un cambio DT de la temperatura en una sustancia, la cantidad de calor "Q" transferida por ésta, se puede expresar ahora en función de la masa "m", la variación en la temperatura "T" y el calor específico "c":
Q= c m DT
Medida del calor específico por el método de las mezclas.
Una técnica para medir el calor específico de sólidos y líquidos, consiste sencillamente en calentar la sustancia hasta cierta temperatura, colocarla en un recipiente con una masa dada de agua a temperatura conocida y luego medir la temperatura final de equilibrio de la mezcla.- Aun cuando se realiza cierto trabajo mecánico durante el proceso, éste se considera despreciable, y por la ley de conservación de la energía, se deduce que la cantidad de calor que cede la sustancia más caliente, será igual al calor que recibe el conjunto agua recipiente.
Los dispositivos donde ocurre una transferencia de calor como la indicada anteriormente, se llaman CALORÍMETROS.-
Si "ms" es la masa del sólido cuyo calor específico se busca y "Ti" su temperatura inicial, si lo introducimos en un calorímetro con una masa de "mw" a temperatura "Tiw", luego de un tiempo prudencial, la temperatura final de equilibrio en la mezcla será "Tf".- En el balance energético final podemos escribir:
Calor ganado por el agua = Calor cedido por el sólido (*)
En fórmulas: cw mw (Tf - Tiw) = - cs ms (Tf - Tiw); donde "cs" es el calor específico del sólido.- Este valor se despeja de la fórmula anterior.-
*Para medidas más precisas se debe incluir en el cálculo el calor tomado por el propio recipiente del calorímetro ya que éste también intercambia calor. Esto requiere conocr su masa y también el dato del calor específico del material usado en su fabricación.- NOTA: En el laboratorio se agregará una constante "K" al agua usada en el calorímetro, conocida como "valor en agua del calorímetro". Este valor de "K" está indicado en cada calorímetro.-
OPERACIONES DE LABORATORIO: Para esta variante, el estudiante recibirá un sólido cuya masa determinará con una balanza adecuada. Durante 10 minutos aproximadamente lo introduce en un recipiente con agua hirviendo a la presión normal. Luego coloca en el calorímetro una masa conocida de agua, para la cual podrá usar una probeta graduada en cm3 , tomando por cada centímetro cúbico la masa respectiva. Determinará inmediatamente la temperatura inicial del agua Tiw y registrará cada uno de los datos antes determinados. NOTA: Cuide que la cantidad de agua sea lo suficiente para cubrir el sólido cuando se encuentre en el calorímetro.
Con el calorímetro destapado y tan cerca como sea posible del recipiente donde se encuentra el sólido, sin pérdida de tiempo saque el sólido del agua hirviendo y llévelo al calorímetro, agite suavemente la mezcla y determine la temperatura final de equilibrio "Tf". Con los datos anteriores proceda a calcular el valor de "cs".-
Determinación del calor específico de un sólido por método eléctrico.-
Lo que sigue es otro método para hallar el calor específico de un sólido y este equipo está disponible en el laboratorio.- Consiste en un cilindro metálico cuyo calor específico se busca. El cilindro está rodeado de paredes adiabáticas y contiene en su interior un resistor aislado eléctricamente del sólido y alimentado por un generador. La corriente y el voltaje en el resistor se miden con instrumentos adecuados (amperímetro y voltímetro).- El cilindro también tiene un hueco donde se coloca el termómetro para medir la variación de temperatura para una variación de tiempo, determinado por el operador.- El tiempo se registra con un cronómetro adecuado.- La igualdad siguiente establece el balance energético en el proceso anterior:
(*)
V.i.t = cs ms DTs
donde "V" es la caída de potencial en el calefactor, "i" la corriente y "t" el tiempo transcurrido en la operación.-
(*) La igualdad anterior debería contener un término de corrección "h" debido a pérdidas por enfriamiento y el trabajo externo hecho por el sólido al dilatarse. Debido a que esta dilatación es despreciable y las pérdidas por enfriamiento se han llevado al mínimo con paredes aislantes, en el trabajo de laboratorio la igualdad anterior se aplicará sin el término de corrección "h".-
Esquema del práctico: La fig. adjunta es un esquema para la variante eléctrica.-
GUIA N°14.(5°AÑO).-
OBJETIVO:
Determinación experimental del calor latente de fusión del hielo.-
MATERIALES: Calorímetro, termómetro, balanza, hielo y agua tibia.-
FUNDAMENTOS: Para sustancias puras, los cambios de fase se dan a cualquier presión, pero sólo a temperaturas determinadas. A presión atmosférica normal, el agua pura cambia de sólido a líquido a 0°C. Para sustancias puras se requiere una cantidad de calor determinada para cambiar la fase de una cantidad de sustancia dada. Este calor es proporcional a la masa de la sustancia.
Q = L . m
Donde: Q, es el calor tomado por la sustancia.
m, es la masa del mismo.
L, es el calor latente de fusión de la sustancia.
En la parte experimental, se usará una mezcla de agua y trozos de hielo en un calorímetro apropiado.Si inicialmente tenemos en el calorímetro una masa de agua líquida "mw" a una temperatura inicial " t1" y luego agregamos una masa de hielo "mh" y esperamos hasta lograr la temperatura final de equilibrio "t2" que se establece luego de la fusión total del hielo, tenemos:
CALOR CEDIDO POR EL AGUA Y EL CALORIMETRO = CALOR EN LA FUSIÓN DEL HIELO + CALOR TOMADO POR EL HIELO DERRETIDO DESDE 0°c a t2.-
Expresando lo anterior en función de las magnitudes que intervienen, tenemos:
cw(
mw + C).(t1 - t2) = L. mh + cw
. mh (t2 - 0°);
(*)
Donde: cw = Calor específico del agua, 4,18 J/g.°C.
mw = Masa del agua colocada en el calorímetro.
C = Equivalente en agua del calorímetro.
t1 = Temperatura inicial del agua en el calorímetro.
t2 = Temperatura final de la mezcla.
L = Calor latente de fusión del hielo.
mh = Masa de hielo usado.
OPERACIONES: IMPORTANTE: En cada determinación siguiente, no olvide anotar la magnitud medida. El valor de "C" está indicado en el cuerpo del calorímetro.-
1°)Coloque en el calorímetro el termómetro a usar y determine la masa del conjunto.
2°)Con agua pura, aproximadamente a unos 10°C por encima de la temperatura ambiente, llene hasta los dos tercios de su capacidad al calorímetro y vuelva a determinar la masa del conjunto.
3°) Agitando suavemente, determine luego su temperatura inicial t1.-
4°) Usando papel adecuado, seque algunos pedazos de hielo y viértalos en el calorímetro a la vez que agita suavemente hasta lograr la temperatura final de equilibrio t2.-
5°) Determine la nueva masa del conjunto.-
6°) A partir de los registros anteriores halle los valores de las magnitudes necesarias para calcular "L" aplicando la igualdad (*) arriba indicada.
GUIAS DE PRACTICO PARA 3er. AÑO DEL BACHILLERATO DIVERSIFICADO (6°AÑO).-
IMPORTANTE: A) Se recomienda al estudiante leer la parte correspondiente a la redacción de un informe que se publica en esta página de "PRACTICOS".-
B) PARA LA PARTE DE ERRORES "TEORIA, MEDICIONES Y CALCULO DE ERRORES", se recomienda ir a: http://newton.javeriana.edu.co/articulos/cifra/Medidas.htm
GUIA N°1.(6° AÑO)
Practico 1: a) OBJETIVO: Estudio experimental del comportamiento electrico de dispositivos conductores de electricidad.-
b) APARATOS A UTILIZAR: Instrumentos de medición electrica (voltímetro, amperímetro), dispositivos conductores cuyo comportamiento se estudiará, generador de corriente, conductores, etc.
c) OPERACIONES: De común acuerdo con el profesor, conecte el dispositivo al generador de tal forma que pueda medirse la corriente que pasa por él y la diferencia de potencial entre sus extremos. Cuide conectar el dispositivo de tal forma que el voltaje entre sus extremos pueda variarse, para lo cual podrá usar un divisor de tensión adecuado, reóstato si el generador es voltaje fijo, o un generador de tensión variable.-
IMPORTANTE: Antes de conectar el generador al circuito, consulte a su profesor para verificar que las conexiones son correctas y las escalas de los instrumentos han sido correctamente elegidas.-
Variando luego la tensión y/o corriente en el dispositivo, proceda a llevar los valores a una tabla para hacer luego el análisis gráfico y matemático del mismo.-
Esquema del práctico.-
NOTA: Este experimento puede realizarse con la ayuda de una computadora.- Consulte a su profesor de práctico por la posibilidad de hacer el práctico usando la computadora y el hardware necesario. La única variante en el circuito anterior es que, en lugar de conectar el amperímetro y voltímetro clásicos como están indicados, se conectan los sensores que alimentan la interface correspondiente La gran ventaja que tiene esta variante es que las gráficas experimentales las da directamente el ordenador a través de las herramientas del programa. Con estas mismas herramientas, se pueden analizar los gráficos obteniendo directamente funciones matemáticas como la derivada, acotación de errores, etc. etc.
GUIA N°2.- (6°AÑO).-
PRACTICO N°2: Determinación experimental de la curva de trabajo de un transistor.- Este práctico es similar al efectuado en el curso de Física del 1er. Año del Bachillerato Diversificado.-
ESQUEMA DEL PRACTICO.
Parte
experimental:
Arme el circuito indicado en la fig. que se indica en el esquema del
práctico.- Mediante el potenciómetro varíe
el voltaje en “X” comenzando desde el valor 0. Simultáneamente mida el
voltaje en el punto “Y” (voltaje en el colector) mientras suavemente se
aumenta el voltaje de polarización
en “X”.- Lleve los valores correspondientes a una tabla.- Luego de completar
lo anterior, mueva el potenciómetro hasta ubicar al voltaje en “Y” en el
valor correspondiente a la mitad del voltaje de la fuente de poder. El
transistor está ahora polarizado
en el punto medio de su región lineal. Deje ahora al potenciómetro ajustado en
ese punto.
A) Use estos valores para
calcular ahora la ganancia de corriente del transistor y la ganancia de alterna
del mismo.-
B) Construya la gráfica V(out) en función de V(in), ahora Ud. puede reconocer en ella el valor de V(in) para el cual el transistor conduce y el valor de V(in) que lleva al transistor al estado de saturación.-
C) Construya la gráfica de Ic en función de V(out) y determine la función que le corresponde.
D) Con un oscilador de audio inyecte en la entrada de C1 una señal de frecuencia adecuada.
Lleve esta señal a uno de los canales del osciloscopio de doble trazo y la señal de salida en C2, inyéctela en el otro canal del osciloscopio. Ajuste la frecuencia del oscilador y la del barrido del osciloscopio para visualizar claramente en la pantalla las dos señales. Si previamente el osciloscopio ha sido calibrado, se podrá obtener la ganancia de alterna.
Mediante el reóstato varíe el punto de trabajo del transistor y aprecie en la pantalla del osciloscopio el efecto sobre la señal de salida.
GUIA N°3. (6° AÑO).-
PRACTICO N°3.- Objetivo: Estudio experimental de la diferencia de potencial entre los extremos de un generador y la corriente que entrega.-
Aparatos a utilizar: Generador, reóstato, amperímetro, voltímetro.-
Parte experimental: Tomando a la corriente como variable independiente, mediante el reóstato, prefije la corriente y mida el voltaje en los extremos del generador.- Registre estos valores en una planilla.- a) Grafique el voltaje en función de la intensidad. b) Mediante el análisis de la función anterior, halle la FEM del generador y su resistencia interna "r".- c) Grafique ahora la potencia entregada por el generador en función de la resistencia externa "R". Mediante esta gráfica, halle la resistencia exterior para la cual el generador entrega la máxima potencia. NOTA: Este práctico puede tambien realizarse con la ayuda de la computadora.-Consulte a su profesor de prácticos para usar esta opción.-
ESQUEMA
DEL PRACTICO:
GUÍA DE PRACTICO N°4 (6°AÑO).-
OBJETIVO: 1) Construir un diagrama de líneas equipotenciales de un campo eléctrico distribuido en una superficie plana. 2) Trazar algunas líneas de fuerza del campo. 3) Determinar el vector intensidad de campo en algunos puntos del campo. 4) Construir un gráfico de E en función de x en el eje central y comparar con los gráficos obtenidos a través de un modelo teórico.
FUNDAMENTOS TEÓRICOS: Deberán estudiarse previamente en algún texto de los indicados en la bibliografía para el curso teórico los conceptos de campo eléctrico, diferencia de potencial entre dos puntos en un campo eléctrico y superficies equipotenciales.-
ESQUEMA DEL PRACTICO: Se dibuja para el caso clásico usando los instrumentos básicos para medir la distancia y el voltaje.- Este práctico puede hacerse también con la ayuda de un ordenador con la única variante en el esquema es que, donde aparece el voltímetro, deberá incluirse el sensor de voltaje del equipo DATADISC de Philips Harris.- Los valores de la distancia tomados sobre la regla se introducen por el teclado.-
Consideraciones generales: El campo eléctrico se genera en una bandeja de plástico, con un liquido adecuado ligeramente conductor o sobre un papel carbónico convenientemente colocado en el fondo de la bandeja.- Los conductores que vienen del generador se conectan a electrodos metálicos que están en los extremos derecho e izquierdo de la bandeja.- La configuración del campo eléctrico dependerá de la forma de estos electrodos. El campo eléctrico se mapea luego con la punta de prueba del voltímetro.-
Operaciones: Líneas equipotenciales: Desplazando la punta de prueba en la zona de campo, podemos ir encontrando puntos de potencial 1.0 , 2.0, 3.0 voltios, etc. y simultáneamente tomar la posición con la regla centimetrada. Se construye así un cuadro de valores experimentales, ubicando esos puntos en un sistema de ejes coordenados. Con lo anterior se puede completar lo indicado en el objetivo del práctico.-
Finalmente, tome un cilindro metálico y colóquelo dentro de la zona del campo eléctrico. Introduzca la punta de prueba dentro del área encerrada por el cilindro, y observe que ocurre con la lectura del voltímetro cuando Ud. desplaza la misma en cualquier dirección elegida.-
GUIA DE PRÁCTICO N°5. (6°AÑO).-
Objetivo: Estudio experimental de la descarga de un capacitor a través de un resistor R.-
Aparatos a utilizar: Capacitor electrolítico, resistor R, generador, matriz de contactos, sensor, interface y computadora.-
Teoría a aplicar: La estudiada en el curso teórico en relación a capacitores y en particular, lo referente a carga y descarga de un capacitor.-
Esquema del circuito:
Operaciones: Usando una matriz de contacto y una llave adecuada, arme el circuito que se indica arriba, poniendo mucho cuidado con la polaridad de las conexiones (no olvide que el capacitor es electrolítico).-
Usando el programa Datadisc, lleve el mismo para registrar el voltaje en función del tiempo en la computadora. Para lo anterior tenga en cuenta el rango de voltajes que ha usado para el sensor.-
Lleve la llave del circuito a la posición A y luego de de unos pocos segundos pase la llave a la posición B al tiempo que libera al programa Datadisc para registrar la función voltaje-tiempo; V=F(t).- El tiempo de registro depende de la capacidad del capacitor y del valor de la resistencia R usada. Para terminar el registro del tiempo simplemente haga click en "terminar" de la ventana de registro en la computadora.- Nota: No olvide "guardar" el registro de datos anterior en una carpeta de archivos conveniente.-
Usando las herramientas del programa Datadisc, se puede estudiar la gráfica intensidad-tiempo teniendo como dato el valor de la resistencia R.- A partir de lo anterior se puede:
a) Calcular la constante de tiempo del circuito.
b) Calcular la carga inicial del capacitor,
c) Calcular la capacidad del capacitor.
d) Comprobar experimentalmente que la función i=F(t) es una función exponencial.-
GUÍA DE PRACTICO N°6.- (6° AÑO).-
Objetivo: Estudio experimental del tiempo (t1/2) en la descarga de un capacitor usando un osciloscopio.-
Aparatos a utilizar: Osciloscopio, generador de onda cuadrada, resistor y capacitor común.-
Teoría a aplicar: La estudiada en el curso teórico sobre capacitores y en particular, lo referente a carga y descarga de un capacitor a través de un resistor.-
Esquema del circuito:
Operaciones: Conecte los extremos del capacitor a la entrada vertical del osciloscopio y chasis. Ajuste el oscilador a la opción de salida en onda cuadrada y a una frecuencia adecuada para obtener en la pantalla del osciloscopio el ciclo completo de la carga y descarga del capacitor como se muestra. Con los controles del osciloscopio es posible ajustar el ciclo completo de tal manera que aparezca el tiempo marcado t1/2 como se indica en el esquema. Como se conoce la frecuencia de la señal del oscilador, es posible encontrar el valor de t1/2.
Cálculos: Conocido t1/2 se puede calcular la constante de tiempo del circuito y a partir de aquí, Ud. puede calcular la capacidad si se conoce R, o inversamente, si se conoce C, calcular R, etc.etc.-
GUIA DE PRACTICO N°7 (6° AÑO).-
Objetivo: Estudio experimental de la relación carga masa para el electrón.-
NOTA: A continuación aparecen tres reducciones de fotocopias en donde se encuentra la información del práctico arriba indicado. Haga click en cada una de ellas para obtener la información.-
 |
 |
 |
GUIA N°8 (6°AÑO).-
Objetivo: Estudio experimental de generación de corrientes inducidas.-
Fundamentos teóricos: El alumnos consultará previo al práctico cualquier texto apropiado al nivel del curso de bachillerato (ver lista en "Bibliografía").-Junto con su informe debe presentar un resumen sobre:
a) Campo magnético de un imán recto.
b) Campo magnético generado en una bobina con corriente. (dirección, sentido y módulo).-
c) Ley de FARADAY y ley de LENZ.-
Aparatos a utilizar: Amperímetro de cuadro móvil, reóstato, bobinas, núcleo de material magnético, generador de CC y cables de conexión.-
El amperímetro de cuadro móvil tiene su indicador (aguja) centrada de tal forma que el operador pueda reconocer por que borne "+" o "-" entra la corriente y asi conocer el sentido de la corriente en el circuito.-Si entra por el borne "+" la aguja se inclina hacia la derecha, si entra por el borne (-) se inclina hacia la izquierda.-
Esquema del práctico:
Actividad experimental:
1°) Reconocimiento de los polos de un imán.-
a) Armar el circuito I; b) Observar el comportamiento del amperímetro cuando el imán se acerca a la bobina, cuando el imán está quieto y cuando el imán se aleja de la bobina.- c) Reconocer en base a la experiencia cual es la polaridad magnética del extremo de imán cercano a la bobina.-
2°) Reconocer el sentido de la corriente inducida.-
a) Armar el circuito II.- b) Determinar de antemano el sentido que deberá tener la corriente inducida en la bobina secundaria, (la que está en el extremo derecho de la fig. II), cuando la corriente en la bobina primaria aumenta o disminuye mediante el reóstato R.
c) Comprobar experimentalmente lo anterior.-
d) Observando el amperímetro, corte la corriente en el circuito primario en cualquier punto e inmediatamente restablezca la corriente.- Explique el fenómeno observado.-
GUIA N°9 (6° AÑO).-
OBJETIVO: Estudio experimental de circuitos sencillos de corriente alterna.-
a)Construir el diagrama fasorial en un circuito R.C (resistencia, capacitor) y R.L (resistencia, bobina) alimentados por un generador de corriente alterna de frecuencia variable midiendo los voltajes directamente con el voltímetro.
b)Medir con el osciloscopio los ángulos de defasajes entre el voltaje del generador y el del resistor y el ángulo de defasaje entre el voltaje en el resistor y en el capacitor.
c) Medir la corriente en el circuito, la reactancia capacitiva y capacidad del capacitor.-
d) Sustituir en el circuito anterior al capacitor por una bobina y medir la reactancia inductiva y el coeficiente de autoinducción de la misma.
Materiales: Capacitor, bobina, resistor, generador de alterna, osciloscopio, voltímetro digital, cables de conexión.-
TEORIA A APLICAR: El estudiante deberá previamente informarse sobre los fundamentos teóricos de la corriente alterna sinusoidal consultando el tema en cualquiera de los libros recomendados en la "Bibliografía". para 6° Año.- En particular, como Frank Blatt es uno de los libros recomendados por la Inspección de Física y de fácil acceso a los estudiantes, este tema puede ser consultado en el capítulo 23, página 614, Apartado 23,3 (Corrientes y voltajes alternos), hasta la página 628 inclusive.-
ESQUEMA DEL PRACTICO:
OPERACIONES: 1a. Parte:(Corresponde a "a" del objetivo).- Arme el circuito R.C que se indica en el esquema llevando al vertical del osciloscopio el voltaje del resistor y al horizontal el voltaje del generador. Con el generador en la opción "sinusoidal", ajuste los valores de salida y frecuencia en él hasta conseguir en el osciloscopio una elipse similar a la indicada en la pantalla del osciloscopio.- Seleccione en el tester digital la escala de CA en voltaje mas adecuada, mida directamente en el circuito los valores del voltaje en el resistor, en el capacitor y en el generador. Anote estos valores y haga su suma numérica para comprobar si VR + VC= VG.-Si lo anterior no se cumple, intente ahora con la suma vectorial. Con una escala adecuada, represente cada voltaje mediante un vector (fasor), y pruebe si su cumple la suma antes indicada al asignarle ahora caracter vectorial.- Si lo anterior se cumple, Ud. podrá medir con un transportador los ángulos de defasajes entre las tres magnitudes.
2a Parte: (Corresponde a "b" del objetivo).- Con los controles del osciloscopio centre a la elipse en la pantalla del mismo, tomando como guia al eje "x" y al eje "y" de la misma.- Sin modificar la ganancia vertical, lleve al máximo la ganancia horizontal para determinar claramente donde la elipse corta al eje "y" y anote la ordenada positiva correspondiente "ycorte"- Reduzca ahora a cero la ganancia horizontal para obtener sobre el eje "y", el " ymáx." de la elipse y anote este valor.- Con los datos anteriores Ud. podrá determinar el ángulo de defasaje entre las dos magnitudes inyectadas en el osciloscopio. Compare ahora el ángulo medido por este camino y el obtenido en la primera parte.-
3a Parte: (Corresponde a "c" del objetivo).- Con el dato de la resistencia del resistor y el voltaje medido, se puede calcular la corriente en el circuito. Con lo anterior y la frecuencia del generador Ud. puede calcular la reactancia capacitiva del capacitor "XC" y la capacidad "C" del mismo.- Verifique finalmente si el valor encontrado para "C" es el indicado por el fabricante en el capacitor.-
4a- Parte: (Corresponde a "d" del objetivo).- Desconecte al generador y al osciloscopio del circuito y sustituya al capacitor por una bobina. Conecte ahora al generador y al osciloscopio. Busque en el generador un voltaje de salida y frecuencia conveniente, hasta obtener en la pantalla del osciloscopio una elipse similar a la encontrada con el capacitor. Repita ahora todos los pasos cumplidos para el capacitor con la diferencia que en la parte 3, Ud. calculará la reactancia inductiva de la bobina "XL" y finalmente su coeficiente de autoinducción "L". Nota: El dato de "L", no es usual que sea indicado por el fabricante en el cuerpo de la bobina por lo cual no será posible compararlo en nuestro caso.-
GUIA N°10.(6°AÑO).-
OBJETIVO: Estudio experimental de un circuito serie RLC (resistencia, bobina y capacitor alimentado por un generador AC sinusoidal.-
APARATOS A UTILIZAR: Generador de alterna, resistor, bobina, capacitor, voltímetro y cables de conexión.
TEORIA A APLICAR: Se reitera aquí lo recomendado para la GUIA N°9 en esta mismo apartado.-
ESQUEMA DEL PRACTICO:
OPERACIONES: En la parte experimental trabajaremos con un resistor R que tenga el mínimo efecto reactivo, un inductor L (bobina) que además de reactancia inductiva XL tendrá también una componente resistiva pura (resistencia interna r) y un capacitor que supondremos sin pérdidas apreciables y que solo presente reactancia capacitiva XC.-
Diagrama fasorial: En la parte superior derecha del esquema anterior, aparece un bosquejo del diagrama fasorial que se obtendría en un circuito RLC serie como el mostrado. Observe que se ha tomado al vector intensidad I como referencia, y a partir del punto "O" se ha dibujado VR paralelo al vector I.-
Mida ahora los voltajes VR, VL, VRL y VG, donde VG es el voltaje del generador. Dibuje a VR horizontal y en el sentido positivo de un eje "x". Luego con un compás tome entre puntas el valor de VL y con centro en el extremo derecho de VR trace un arco de circunferencia. Haga lo mismo con el valor de VRL y haga centro en el origen "O" del vector VR trazando un arco que intercepte al arco anterior trazado con radio VL.- A partir de ese punto, dibuje al vector VC en sentido negativo del eje "y". A partir de lo anterior se puede contestar:
a) Si se une al origen del vector VR con el extremo del VC ,¿a qué magnitud en el circuito deberá corresponder?.
b) ¿Qué significado físico tiene el vector RS?. ¿Según la escala usada, qué valor tiene el voltaje inducitivo en la bobina?
c) En base al diagrama fasorial mostrado en el esquema, ¿es dominante la capacidad C o la inductancia L. Investigue esto mismo en el diagrama real dibujado a partir de las medidas obtenidas.
d) Encuentre en el diagrama fasorial real dibujado por Ud. el ángulo de defasaje entre el voltaje del generador y la corriente en el circuito.-
e) Con el dato del valor óhmico de R, calcule el valor de la intensidad I en el circuito y luego los valores de la reactancia capacitiva XC y XL.-(No olvide que para calcular XL Ud. debe trabajar con el voltaje inductivo en la bobina).-
f) Halle ahora la impedancia Z del circuito. No olvide indicar su unidad.
g) Con los cálculos anteriores, proceda ahora a calcular la capacidad "C" del capacitor y el coeficiente de autoinducción "L" de la bobina. Nota: el dato necesario de la frecuencia "f" lo obtiene directamente del generador. Si el generador no es de frecuencia variable y éste es un transformador reductor conectado a la red de UTE, su frecuencia es 50Hz.-
h) Determine la resistencia interna "r" de la bobina.
i) Explique como debería ser el diagrama fasorial si la bobina no hubiese tenido resistencia interna "r".-
j) ¿Cómo se comportaría el circuito si el valor del voltaje inductivo de la bobina fuera en módulo igual al voltaje del capacitor. Explique ampliamente lo anterior.-
GUIA N°11.(6°AÑO).-
OBJETIVO: Primera parte: Análisis de la relación funcional entre la longitud de onda y la frecuencia, en una onda estacionaria en una cuerda tensa.-
Segunda parte: Análisis de la relación funcional entre la tensión en la cuerda y el módulo de la velocidad de propagación.
APARATOS A UTILIZAR: Generador de frecuencia de audio, parlante, cuerda, pesas, soportes con polea.
TEORIA A APLICAR: Se recomienda leer lo relacionado a "Ondas estacionarias" en los siguientes libros indicados en la "bibliografia" Paul Tipler, (tomo II); Serway,(tomo I) y Frank J. Blatt, Capitulo 16, Pág. 396.-
ESQUEMA DEL PRÁCTICO:
OPERACIONES: En el trabajo de laboratorio, un parlante se somete a vibraciones con un voltaje sinusoidal dado por el generador de frecuencia variable. El parlante transmite estas vibraciones a la cuerda tensa por las masas "m" como se muestra. Las vibraciones viajan por la cuerda desde A hacia B, reflejándose en el punto fijo B donde se superponen con las ondas generadas en A. Este proceso pondrá a la cuerda en resonancia para ciertos valores de la frecuenca "f" del generador.- Como las amplitudes de las oscilaciones en el parlante son muy pequeñas comparadas con las de los antinodos (vientres) en la cuerda, se puede aceptar al punto A como fijo. En esta experiencia se pueden variar a voluntad:
a) La densidad lineal "µ" de la cuerda.(si se cambia la cuerda).
b) La tensión T a la que está sometida la cuerda.(si se cambia "m").
c) La longitud AB=L de la cuerda.
d) La frecuencia "f" del generador.
e) El modo de oscilación de la cuerda en resonancia "n".-
Primera parte del objetivo: Determinar la relación funcional entre la longitud de onda y la frecuencia.
1°) Coloque una masa "m" para tensar la cuerda, mida la longitud AB="L" y ponga en marcha al generador de frecuencia variable. Dejando constantes todas las otras magnitudes, varie la frecuencia del generador hasta identificar que aparezcan el número de vientres que se busca, o sea, los modos de resonancia, n=1; n=2; n=3;.....etc.-IMPORTANTE: No olvide ajustar el volumen de salida del generador para obtener una amplitud razonable en la cuerda. Si la salida es muy potente se puede llegar a dañar al parlante.-
2°) Construya un cuadro de valores de la frecuencia "f" y la longitud de onda correspondiente para los distintos modos de resonancia.
3°) Construya los gráficos de frecuencia "f" en función de "n", y de la longitud de onda en función de "f".- NOTA: Si esta último gráfico no resultó ser lineal, intente un cambio de variable adecuado para "enderezar" al mismo. A partir de lo anterior se pueden contestar las siguientes preguntas:
a)¿ Qué significado físico tiene la pendiente del gráfico final "longitud de onda en función de la nueva variable"?.-
b) ¿Son continuas las gráficas obtenidas?. Justifique.
c) ¿Cómo puede calcularse la densidad lineal "µ" de la cuerda?. A partir de su explicación, calcúlela.-
Segunda parte del objetivo: Relación funcional entre la tensión y la velocidad de propagación. NOTA: En esta experiencia se mantendrán constantes las magnitudes, longitud, densidad lineal y el modo de oscilación "n".-(Se sugiere tomar n=2 por ser fácil identificarlo).-
1°) Construya un cuadro de valores de la frecuencia "f" y la tensión "T" para el modo "n" de oscilación elegido.- NOTA: La tensión "T" se varía con el cambio de
masas "m".
2°) Incluya en su cuadro una columna para calcular la velocidad de propagación correspondiente a cada tensión.-
3°) Ponga una masa m para tensar la cuerda y busque en el generador la frecuencia correspondiente hasta que la cuerda oscile en el modo n elegido.-
Repita por lo menos tres veces el paso anterior cambiando a "m" cada vez.
IMPORTANTE: No olvide ajustar el volumen de salida del generador para obtener una amplitud razonable en la cuerda. Si la salida es muy potente se puede llegar a dañar al parlante.-
4°)Grafique la velocidad "v" en función de la tensión "T".
5°) Intente un cambio de variable adecuado que permita obtener una relación lineal (una recta). En base a todo lo anterior se pueden contestar las siguientes preguntas: a) ¿Qué relación funcional se puede establecer entre v y T?.-
b) En el gráfico lineal obtenido en 5, ¿Qué significado físico tiene la pendiente del gráfico?.-
c)¿Cómo podrías verificar por otro procedimiento el valor de la pendiente anterior?.-
GUIA N°12.(6° AÑO).-
OBJETIVO: Estudio experimental de un patrón de interferencia en dos dimensiones, producido por dos focos puntuales coherentes y hallar la longitud de onda correspondiente.
APARATOS A UTILIZAR: Cubeta de ondas, focos coherentes, lámpara para proyectar el patrón sobre las hoja de trabajo.-
TEORIA A APLICAR: Cuando dos focos puntuales coherentes generan ondas que interfieren entre si, el principio de superposición permite explicar el fenómeno de interferencia de ondas en un plano, en este caso el plano de la cubeta. Para lo anterior se hacen actuar en la cubeta, dos fuentes puntuales que generan ondas circulares en fase. En la fig. los trazos continuos corresponden a las crestas y el trazo discontinuo a los valles. La interferencia será constructiva donde se superponen dos crestas y destructiva donde se superponen una cresta y un valle. Los puntos donde se superponen una cresta y un valle serán nodos, y la perturbación resultante es nula. Sobre la hoja donde se proyecta el patrón de la interferencia aparecerá un "callejón" mostrando que el agua ahí se ha quedado quieta. Las otras zonas donde aparecen zonas brillantes es donde la interferencia es constructiva. Es importante destacar que el fenómeno es "simétrico" respecto a la línea central, la perpendicular al punto medio del segmento S1S2.- Si tomamos un punto P cualquiera de una línea nodal de orden "n" se cumple que S1P - S2P = (2n -1)l/2 ó sea, la diferencia de caminos a los focos S1 y S2 debe ser un número impar de "media longitud de onda".- La ecuación anterior puede escribirse S1P - S2P = (n - 1) l.- Si en cada línea nodal "n", elegimos un punto P y calculamos S1P -S2P y simultáneamente calcculamos (n - 1); graficando S1P - S2P en función de (n -1); podemos determinar la longitud de onda "l".-
ESQUEMA DEL PRÁCTICO:
OPERACIONES:
Coloque sobre la cubeta una lámpara que proyecte el patrón de interferencia sobre la hoja que se encuentra debajo de la cubeta. Seleccione en el pulsador una velocidad adecuada en la cual se puedan visualizar claramente las líneas nodales sobre el papel. Fije la hoja con cinta adhesiva a la mesa y luego proceda a dibujar lo más prolijamente posible, las líneas nodales.-
Forme un cuadro de valores donde pueda calcular para cada línea nodal, la distancia S1P y S2P y el valor (n-1/2) para cada línea de orden "n".-
Grafique ahora S1P - S2P en función de (n-1/2).- A partir de la gráfica calcule la longitud de onda.-
ADICIONAL: a) ¿Qué lugar geométrico conforma cada linea nodal?.(Justifique).
GUIA N° 13. (6°AÑO).-
OBJETIVO: Determinación de la longitud de onda de una radiación visible.-
APARATOS A UTILIZAR: Fuente de luz laser, diapositiva con doble ranura, pantalla.-
TEORIA A APLICAR: Se puede consultar en la bibliografía recomendada para el curso, la parte correspondiente a INTERFERENCIA Y DIFRACCIÓN DE LUZ. Con base en lo anterior, y tomando como referencia al esquema del práctico, se puede demostrar que si "Dx" es la distancia entre dos líneas brillantes consecutivas, o entre dos líneas nodales consecutivas en el patrón de interferencia que se forma en la pantalla, "d" es la distancia entre las dos ranuras en la diapositiva y "D" la distancia entre la diapositiva y la pantalla, entonces:
D
. l
Dx = ------- ; donde "l", es la longitud de onda de la radiación visible.-
d
ESQUEMA DEL PRACTICO:
OPERACIONES: 1°) Coloque sobre el patrón de interferencia que se forma en la pantalla una regla graduada y determine para una cierta distancia sobre ella, la cantidad de franjas brillantes o oscuras que conforman los "delta x". Luego halle el valor de "delta x".
2°) Mida la distancia "D" que separa a la diapositiva de la pantalla.
3°) Procure la información que suministra el fabricante de la diapositiva para conocer la distancia entre las dos ranuras "d".- Si esta información no es obtenible, puede hallar la distancia "d" usando una lupa y proyectando la imagen de la doble ranura sobre una pantalla y aplicando las relaciones estudiadas en óptica geométrica.- (Curso de física, 4° año).-
4°) Mediante la fórmula antes indicada halle la longitud de onda de la luz laser usada y discuta la precisión que se puede esperar de la medida, estimando la incertidumbre de las medidas realizadas.
NOTA: Es aconsejable que el estudiante procure conocer el tipo de LASER usado y su longitud de onda dado por el fabricante. De esta manera se tendrá una mayor seguridad de que el valor de la longitud de onda encontrado está dentro de lo aceptable.-