Experimentos de Fisica i

Telebachillerato de Veracruz Tercer semestre

Experimentos Física I

Experimentos Experimentos de Física I

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INDICE 3 INTRODUCCIÓN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . MEDIDAS DE SEGURIDAD. SEGURIDAD. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 Instrucciones para el alumno. alumno. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 Normas de seguridad para el alumno. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 BLOQUE I. MÉTODO CIENTÍFICO CIENTÍFICO Y UNIDADES DE MEDICIÓN. . . . . . . . . . 5 Experimento 1. Magnitudes (mediciones). (mediciones). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 Experimento 2. Vectores (distancia, desplazamiento y suma de vectores por el método gráfico). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 Experimento 3. Movimiento (velocidad promedio). . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 BLOQUE II: TIPOS DE MOVIMIENTOS. MOVIMIENTOS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 Experimento 4. Movimiento armónico simple. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 Experimento 5. Movimiento circular. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 Experimento 6. Movimiento parabólico. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 Experimento 7. Gravedad, movimiento variado y aceleración. . . . . . . . . . 17 BLOQUE III: MOVIMIENTOS DE CUERPOS A PARTIR DE LAS LEYES DE NEWTON Y KEPLER. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 Primera Ley de Newton o Ley de inercia. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19 Segunda Ley de Newton o Ley de fuerza. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 Tercera Ley de Newton o Ley de acción y reacción. . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 Ley de la gravitación universal. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 Ley de la conservación de la energía. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 Experimento 8. Primera Ley de Newton, inercia ine rcia 1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Experimento 9. Primera Ley de Newton, inercia 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 Experimento 10. Primera Ley de Newton, inercia 3. . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 Experimento 11. Primera Ley de Newton, inercia 4. . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 Experimento 12. Segunda Ley de Newton, fricción 1. . . . . . . . . . . . . . . . . 26 Experimento 13. Segunda Ley de Newton, fricción 2. . . . . . . . . . . . . . . . . 28 Experimento 14. Leyes de Newton, inercia, fricción y fuerza. . . . . . . . . . 30 Experimento 15. Tercera Ley Le y de Newton, cantidad de movimiento. . . . . . 31 Experimento 16. Tercera Ley de Newton, acción y reacción. . . . . . . . . . . 32 Experimento 17. Ley de la gravitación universal, centro de gravedad 1. . 34 -1-


Experimento 18. Ley de la gravitación universal, centro de gravedad 2. . 35 Experimento 19. Ley de la gravitación universal, centro de gravedad 3. . 36 Experimento 20. Ley de la gravitación universal, centro de gravedad 4. . 37 Experimento 21. Ley de la conservación de la energía. . . . . . . . . . . . . . . 38 Experimento 22. Energía cinética. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 Experimento 23. Energía mecánica (potencia cinética). . . . . . . . . . . . . . 41 Experimento 24. Energía potencial y energía cinética. . . . . . . . . . . . . . . 42 Experimento 25. Energía mecánica, trabajo y temperatura. . . . . . . . . . . 44 Experimento 26. Energía mecánica, conservación de la energía mecánica. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 Experimento 27. Energía mecánica, transferencia de la energía mecánica. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 EXPLICACIÓN DE EXPERIMENTOS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

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INTRODUCCIÓN Actualmente los Bachilleratos SABES no cuentan con laboratorios para el desarrollo de prácticas experimentales del área de Física, por lo cual se propone desarrollar experimentos de bajo costo, con materiales fáciles de adquirir y diseñados para cualquier tipo de aula. El aprendizaje por medio de la experimentación no forzosamente requiere de instalaciones especiales o de experimentos complicados. En las Ciencias Experimentales, el trabajo práctico es una parte inseparable de la enseñanza teórica, pues no se puede concebir el quehacer científico sin la experimentación. Si queremos y deseamos que nuestros alumnos se interesen realmente en el estudio de la ciencia, debemos proporcionarles un medio de fácil acceso a la comprensión de los fenómenos cotidianos. El manual de experimentos en el aula de Física I, pretende facilitar el acercamiento a la experimentación y a algunos conceptos sobre las magnitudes físicas, los vectores, el comportamiento de los patrones del movimiento, las leyes de Newton, el trabajo, la potencia y la energía mecánica, tomando como eje las acciones de observación, reflexión y análisis de resultados en la elaboración de conclusiones para superar algunos desafíos. Los experimentos presentados tienen el propósito de estimular en los alumnos la capacidad creativa y el interés por la investigación, así mismo, proporcionar al asesor las herramientas alternativas que le permitan hacer su práctica experimental más atractiva. Los experimentos se encuentran diseñados en base a los contenidos temáticos de la unidad de aprendizaje de Física I. Además contribuirán para que el alumno logre un aprendizaje significativo, tienen su fundamento en la práctica pedagógica del constructivismo, de manera que el asesor actuará como guía y el alumno participará activamente resolviendo problemas científicos y de la vida cotidiana, y aprendiendo por descubrimiento. Además fomentará el trabajo en equipo y el aprendizaje cooperativo. Los experimentos tienen la característica de ser flexibles, ya que los materiales y los objetos se pueden sustituir y no es necesario realizarlas en un laboratorio de Física. El desarrollo de los experimentos y actividades del presente manual deberá realizarse con precaución y responsabilidad, y de acuerdo a las instrucciones que se proporcionan. La estructura de los experimentos se describe de la siguiente manera: Materiales. Enlista los materiales necesarios para desarrollar el experimento. Procedimiento. Describe las instrucciones para realizar el experimento. Explicación de los experimentos. Describe de manera clara al asesor los resultados y la explicación de los fenómenos. Es importante mencionar que algunos experimentos requieren de materiales e instrumentos más especializados para su desarrollo, que hoy en día no se 

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encuentran disponibles en los bachilleratos. Sin embargo, se diseñaron para desarrollarlos cuando se cuente con los requerimientos necesarios.

MEDIDAS DE SEGURIDAD Los materiales que se emplearán serán de bajo riesgo, lo cual no excluye la posibilidad de accidentes, por lo que te recomendamos tener en cuenta las reglas de seguridad mínimas que se indican en este manual. Instrucciones generales para el alumno: 1.- Lee cada experimento en su totalidad antes de empezar. 2.- Ten a la mano todos los materiales necesarios. 3.- Al realizar el experimento, no te precipites, sigue cuidadosamente cada paso, no omitas ninguno. 4.- Si los resultados no son los descritos en el experimento, vuelve a leer las instrucciones e inicia de nuevo desde el primer paso. Normas de seguridad para el alumno: 1.- Sigue las instrucciones de tu asesor. 2.- Cualquier accidente debes de notificarlo de inmediato a tu asesor. 3.- Uso de bata blanca en el laboratorio para proteger daños a la piel o uniforme escolar. 4.- Uso de zapato escolar para prevenir accidentes provocados por algún material. 5.- No consumas alimentos al momento de realizar los experimentos. 6.- Lávate las manos antes y después de realizar el experimento. 7.- Desarrolla tus experimentos con orden, limpieza y responsabilidad.

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BLOQUE I. MÉTODO CIENTÍFICO Y UNIDADES DE MEDICIÓN En este bloque harán prácticas basadas en el método científico, donde se verán los diferentes tipos de magnitudes y su naturaleza de la medición, condición indispensable para poder comprender el manejo de las herramientas matemáticas y de los diferentes instrumentos de medición. Finalmente, se abordará el manejo de vectores, como una herramienta básica para poder entender conceptos relacionados con la fuerza y el movimiento de un cuerpo material. Para ello, es necesario primero entender el método científico: es el proceso mediante el cual una teoría científica es validada o bien descartada y contiene una serie ordenada de pasos a seguir para la resolución de un problema determinado.

Se ilustra en la siguiente figura:

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Experimento 1 Magnitudes (Mediciones) Número del Bloque: I Nombre del Bloque: reconoces el lenguaje técnico de la Física. Tiempo asignado: 20 horas. Objetos de aprendizaje: magnitudes físicas y su medición, notación científica. Materiales: 5 reglas graduadas de 30 cm. 1 original y 4 copias de triángulo escaleno. 1 calculadora. Procedimiento: Forma grupos de 5 alumnos, asigna un número del 1 al 5 por alumno y 1.entrega una hoja con la figura y una regla. Realiza las mediciones de los lados y la altura de la figura con la mayor 2.exactitud posible.

3.-

Anota las medidas obtenidas por los alumnos en la siguiente tabla:

Número

Nombre del alumno

1 2 3 4 5 Suma Promedio Promedio con cifras significativas

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a

b

c

d


Reporte: 1.- ¿Por qué piensas que hubo resultados diferentes? ________________________________________________ ___________________ ________________________________________________ ___________________ ________________ ___ ________________________________________________ ________________

2- ¿Quién midió mejor? ________________________________________________ ___________________ ________________________________________________ ___________________ ________________________________________________________________ _______________________________ _________________________________

Cálculos: Calcula error absoluto (Ea). Calcula error relativo (Er). 



Donde

M = Promedio de las mediciones y M = Medición

Ea = | M – M |

= Ea Er =

M

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Experimento 2 Vectores (Distancia, desplazamiento y suma de vectores por el método gráfico) Número del Bloque: I Nombre del Bloque: reconoces el lenguaje técnico de la Física. Tiempo asignado: 20 horas. Objetos de aprendizaje: instrumentos de medición. Vectores. Materiales: 1 cinta métrica. 1 transportador para medir ángulos. 1 gis. Procedimiento: Forma grupos de 3 alumnos. 1.En el patio de tu bachillerato, traza con el gis los ejes cartesianos como 2.referencia. Selecciona un compañero del grupo y ubícalo en el origen de las 3.coordenadas. Solicita a tu compañero que camine 3 pasos en línea recta en la dirección que 4.él desee. Marca con el número 1 la posición alcanzada, a partir de ese punto solicita 5.que se mueva dos pasos en línea recta en otra dirección y marca la nueva posición con el número 2.

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Reporte: 1.- ¿Qué distancia caminó? ________________________________________________ ___________________ ________________________________________________ ___________________ ________________________________________________ ________________

2- ¿Cuál fue su desplazamiento y en qué dirección? ________________________________________________ ___________________ ________________________________________________ ___________________ ________________________________________________ ________________

3- ¿Por qué no es lo mismo distancia que desplazamiento? ________________________________________________ ___________________ ________________________________________________ ___________________ ________________________________________________ ________________

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Experimento 3 Movimiento (Velocidad promedio) Número del Bloque: I Nombre del Bloque: reconoces el lenguaje técnico de la Física. Tiempo asignado: 20 horas. Objetos de aprendizaje: notación científica, instrumentos de medición. Materiales: 1 cinta adhesiva (masking tape). 1 pluma. 1 reloj o celular con cronómetro. 1 regla de 1 m. 1 calculadora. Procedimiento: Forma grupos de 5 compañeros. 1.Coloca una tira de cinta adhesiva en el piso para marcar la línea de salida. 2.Escribe tu nombre en el primer renglón de la tabla de datos. 3.Párate colocando los talones sobre la línea de salida. 4.Solicita el apoyo a un compañero para que registre el tiempo con el 5.cronómetro durante 10 segundos mientras que tú caminas lo más rápido posible (sin correr). Cuando tu compañero te indique en tus marcas listo “fuera” comienza a caminar. Detente cuando tu compañero diga “alto”.

6.7.8.-

9.-

Solicita a tu compañero que coloque una tira de cinta en el piso, justo en el talón de tu pie que haya quedado adelante. Mide la distancia en metros entre las dos tiras de cinta adhesiva. Calcula la velocidad promedio dividiendo la distancia que hayas recorrido entre el tiempo de 10 segundos. Registra la velocidad promedio en metros por segundos en la tabla de datos. Solicita a tres compañeros que repitan los pasos del 2 al 8.

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Datos Competidores

Velocidad promedio

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BLOQUE II: TIPOS DE MOVIMIENTOS Aquí, se harán prácticas sencillas para explicar los diferentes tipos de movimientos que existen. El movimiento es un fenómeno físico, el cual se define como todo cambio de posición que experimentan los cuerpos en el espacio, con respecto al tiempo y a un punto de referencia, variando la distancia de dicho cuerpo con respecto a ese punto o sistema de referencia, describiendo una trayectoria En las siguientes figuras se observa los diferentes tipos de movimientos que existen.

Movimiento armónico

Movimiento circular

Movimiento parabólico

Movimiento uniforme

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Experimento 4 Movimiento (Movimiento armónico simple) Número del Bloque: II Nombre del Bloque: identificas diferencias entre distinto tipos de movimientos. Tiempo asignado: 20 horas. Objetos de aprendizaje: nociones básicas sobre movimiento, Movimiento en una dimensión. Materiales: 1 cinta métrica. 1 tuerca pequeña. 1 lápiz. 1 reloj o celular con cronómetro. 1 hilo cáñamo. 1 cinta masking tape. Procedimiento: Utiliza la cinta métrica y mide la longitud del péndulo indicando su valor en 1.metros. Con el cronómetro mide el tiempo promedio (período) de 10 oscilaciones en 2.su movimiento de ida y vuelta al punto en que se suelta, y expresa su valor en unidades de segundos. Para iniciar, se modifica la posición de equilibrio del péndulo desviándolo un 3.pequeño ángulo, al soltarlo adquiere un movimiento oscilatorio. Repite el experimento variando la longitud del péndulo . 4.-

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Reporte: 1.- ¿Qué sucede al modificar la longitud del péndulo ? ________________________________________________ ___________________ ________________________________________________ ___________________ ________________________________________________ ___________________ __________________________________________ _________________________ ________________________________________________ ___________________ ________________________________________________ _____________

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Experimento 5 Movimiento (Movimiento circular) Número del Bloque: II Nombre del Bloque: identificas diferencias entre distinto tipos de movimientos. Tiempo asignado: 20 horas. Objetos de aprendizaje: nociones básicas sobre movimiento, movimiento en una dimensión. Materiales: 1 canica grande o balín metálico. 1 trozo de cuerda o cordón. 1 bolsa de plástico pequeña. Procedimiento: Envuelve la canica en la bolsa de plástico y amarra a un extremo el cordón. 1.Sujeta con la mano el extremo libre de este y gira la canica sobre el piso en 2.forma circular. Después que la canica adquiera una velocidad constante, suéltela. 3.-

Reporte: 1.- ¿Qué trayectoria sigue la canica al soltar el cordón? ________________________________________________ ___________________ ________________________________________________ ___________________ ________________________________________________________________ ___________________________________________ _____________________

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Experimento 6 Movimiento (Movimiento parabólico) Número del Bloque: II Nombre del Bloque: identificas diferencias entre distinto tipos de movimientos. Tiempo asignado: 20 horas. Objetos de aprendizaje: nociones básicas sobre movimiento, movimiento en dos dimensiónes. Materiales: 1 regla de plástico de 30 cm. 2 monedas iguales. 1 mesa. Procedimiento: En la esquina de una mesa coloca una moneda, sostén la regla detrás de ella 1.como se muestra en la figura, y coloca la otra moneda en el extremo de la regla que sobresale de la orilla de la mesa. Empuja la regla bruscamente hacia la moneda que está en la mesa y observa 2.las trayectorias de las monedas.

Reporte: 1.- ¿Llegan las dos monedas juntas al piso? ________________________________________________ ___________________ ________________________________________________ ___________________ ________________________________________________ ________________ - 16 -


Experimento 7 Movimiento (Movimiento uniforme, variado y aceleración) Número del Bloque: II Nombre del Bloque: identificas diferencias entre distinto tipos de movimientos. Tiempo asignado: 20 horas. Objetos de aprendizaje: nociones básicas sobre movimiento, movimiento en dos dimensiónes. Materiales: 1 regla de 1 m. 1 tabla de madera lisa. 4 libros. 1 canica. 1 reloj celular o cronómetro. Procedimiento: Traza dos marcas sobre la tabla, cerca de los extremos, y mide la distancia 1.entre ambos puntos. Coloca un libro sobre otro y mide la altura que tienen. 2.Coloca la tabla sobre los libros y sitúa la canica sobre la marca superior de la 3.tabla, suéltala desde ahí, y mide el tiempo que tarda al pasar por la marca inferior. Repite el experimento agregando dos libros más para aumentar la altura. 4.-

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Experimento

h

d

t

Reporte: 1.- ¿Encontraste diferencia en el tiempo medido en el segundo experimento? ________________________________________________ ___________________ ________________________________________________ ___________________ ________________________________________________________________ ___________________________________________ ________________________ ___

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BLOQUE III Aquí, se s e realizarán prácticas sencillas para reconocer la influencia de los diferentes principios, teorías o leyes relacionadas con la dinámica, haciendo énfasis en temas como las leyes de la Dinámica, de la Gravitación Universal de Newton y de Kepler. Para esto, primero recordemos las 3 primeras leyes de Newton sobre dinámica, la Ley de gravitación universal y la de la Conservación de la energía: Primera Ley de Newton o Ley de la inercia.- Todo cuerpo persevera en su estado de reposo o movimiento uniforme y rectilíneo a no ser que sea obligado a cambiar su estado por fuerzas impresas sobre él.

Segunda Ley de Newton o Ley de fuerza.- el cambio de movimiento es proporcional a la fuerza motriz impresa y ocurre según la línea recta a lo largo de la cual aquella fuerza se imprime.

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Tercera Ley de Newton o de acción y reacción.- Con toda acción ocurre siempre una reacción igual y contraria, o sea, las acciones mutuas de dos cuerpos siempre son iguales y dirigidas en direcciones opuestas.

Ley de la Gravitación Universal.- La gravitación es la fuerza de atracción mutua que experimentan los cuerpos por el hecho de tener una masa determinada.

Ley de la Conservación de la Energía.- afirma que la cantidad total de energía en cualquier sistema sistema físico aislado (sin interacción con ningún otro sistema) permanece invariable con el tiempo, aunque dicha energía puede transformarse en otra forma de energía. En resumen, la Ley de la Conservación de la Energía afirma: la energía no puede crearse ni destruirse, solo se puede cambiar de una forma a otra.

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Experimento 8 Primera Ley de Newton (Inercia 1) Número del Bloque: III Nombre del Bloque: comprendes el movimiento a partir de las leyes de la Dinámica de Newton. Tiempo asignado: 20 horas. Objetos de aprendizaje: Leyes de la Dinámica. Materiales: 1 moneda. 1 carta de baraja. 4 vasos. Procedimiento: Coloca la carta de la baraja sobre la boca del vaso y después la moneda. 1.Quita la carta de la baraja con rapidez. 2.-

Reporte: 1.- ¿Qué sucedió con la moneda? ____________________________________________ _______________________ ________________________________________________ ___________________ ________________________________________________ ________________

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Experimento 9 Primera Ley de Newton (Inercia 2) Número del Bloque: III Nombre del Bloque: comprendes el movimiento a partir de las leyes de la Dinámica de Newton. Tiempo asignado: 20 horas. Objetos de aprendizaje: Leyes de la Dinámica. Materiales: 1 mesa o escritorio. Objetos pequeños de diferentes pesos (gomas, sacapuntas, monedas, etc.) 1 Hoja de papel. Procedimiento: Coloca sobre la mesa la hoja de papel procurando que sobresalga la mitad de 1.ella. Después coloca los objetos encima de la hoja, sobre el extremo que está 2.sobre la mesa. Sostén con la mano el extremo libre de la hoja y después golpea fuertemente 3.con el borde de tu otra mano el centro de la hoja.

Reporte: 1.- ¿Los objetos cayeron o se quedaron sobre la mesa? ________________________________________________ ___________________ ________________________________________________ ___________________ ________________________________________________ ________________ - 22 -


Experimento 10 Primera Ley de Newton (Inercia 3) Número del Bloque: III Nombre del Bloque: comprendes el movimiento a partir de las leyes de la Dinámica de Newton. Tiempo asignado: 20 horas. Objetos de aprendizaje: Leyes de la Dinámica. Materiales: 1 mesa o escritorio. 1 huevo crudo. 1 huevo cocido. Procedimiento: Sobre la superficie de la mesa o escritorio gira rápidamente sobre sí mismos. 1.-

Reporte: 1.- ¿Cuál de los dos huevos giró más tiempo? ________________________________________________ ___________________ ________________________________________________ ___________________ ______________________________________________ __________________

2.- Gíralos nuevamente, detenlos con un dedo, y suéltalos rápidamente. 3.- ¿Cuál de los dos se quedó quieto y cuál siguió girando? ________________________________________________ ___________________ ______________________________________ _____________________________ ________________________________________________ __________________ ________________ __

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Experimento 11 Primera Ley de Newton (Inercia 4) Número del Bloque: III Nombre del Bloque: comprendes el movimiento a partir de las leyes de la Dinámica de Newton. Tiempo asignado: 20 horas. Objetos de aprendizaje: Leyes de la Dinámica. Materiales: 1 botella de plástico de 2 lts. 1 liga de hule. 30 cm de cordón. 1 tijeras. 2 lts de agua. 1 regla de 50 cm o una cinta métrica. Procedimiento: Coloca la liga alrededor de la parte baja de la botella y amárrala con un 1.cordón. Jala la cuerda hasta que la botella empiece a moverse. 2.Mide la longitud que se haya extendido la liga. 3.Ahora llena de agua la botella. 4.Vuelve a jalar de la cuerda hasta que la botella empiece a moverse 5.nuevamente y mida lo que la liga se extendió en esta ocasión.

Jalar

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Reporte: 1.- ¿Qué sucedió? ________________________________________________ ___________________ ________________________________________________ ___________________ __________________ _ ________________________________________________ ___________________ ________________________________________________ _______________

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Experimento 12 Segunda Ley de Newton (Fricción 1) Número del Bloque: III Nombre del Bloque: comprendes el movimiento a partir de las leyes de la Dinámica de Newton. Tiempo asignado: 20 horas. Objetos de aprendizaje: Leyes de la Dinámica. Materiales: 1 mesa o escritorio. 1 tabla o madera lisa de 60 cm, lámina o acrílico. 1 transportador para medir ángulos. 2 objetos (libro, borrador, calculadora entre otros). Procedimiento: Coloca uno de los objetos sobre el extremo de la tabla e inclínala un poco. 1.-

Reporte 1: 1.- ¿Qué sucedió con el objeto al inclinar la tabla? ___________________________________________________________________ _______________________________ ____________________________________ ________________________________________________ ___________________ ________________________________________________ ___________________ ________________________________________________ _______________ - 26 -


Reporte 2: Repite el experimento con los demás objetos y anota en cada caso el ángulo de inclinación de la tabla en el momento en que estos se deslizan.

Objeto

Ángulo en que empieza a resbalar = θ

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Experimento 13 Segunda Ley de Newton (Fricción 2) Número del Bloque: III Nombre del Bloque: comprendes el movimiento a partir de las leyes de la Dinámica de Newton. Tiempo asignado: 20 horas. Objetos de aprendizaje: Leyes de la Dinámica. Materiales: 1 mesa o escritorio. 1 CD. 1 tapón de corcho. 1 tubo de vidrio. 1 globo. Cinta adhesiva. Procedimiento: Inserta el tubo de vidrio en el tapón de corcho. 1.Pégalo al CD con cinta adhesiva. 2.Ensambla el globo al tapón y posteriormente ínflalo, inmediatamente coloca el 3.dispositivo sobre la mesa. Da un pequeño impulso al dispositivo, primero cuando el globo esté lleno de 4.aire y después sin aire.

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Reporte: 1.- ¿Qué sucedió en ambos casos? ________________________________________________ ___________________ ___________________________________________________________________ _____________________________________ ______________________________ ________________________________________________ ___________________ ________________________________________________ _______________

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Experimento 14 Segunda Ley de Newton (Inercia, fricción y fuerza) Número del Bloque: III Nombre del Bloque: comprendes el movimiento a partir de las leyes de la Dinámica de Newton. Tiempo asignado: 20 horas. Objetos de aprendizaje: Leyes de la Dinámica. Materiales: 1 mesa o escritorio. 5 monedas. 1 regla de 30 cm. Procedimiento: Construye sobre la mesa una torre de monedas. 1.Alinea la regla con la moneda debajo de la torre. 2.Deja un extremo de la regla fuera de del borde de la mesa y empuja la regla 3.hacia la torre con un golpe fuerte.

Reporte: 1.- ¿Qué sucedió con la torre? ________________________________________________ ___________________ ________________________________________________ ___________________ ________________________________________________ ________________

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Experimento 15 Tercera Ley de Newton (Cantidad de movimiento) Número del Bloque: III Nombre del Bloque: comprendes el movimiento a partir de las leyes de la Dinámica de Newton. Tiempo asignado: 20 horas. Objetos de aprendizaje: Leyes de la Dinámica. Materiales: 1 envase de plástico de 600 ml. 1 válvula para inflar balones. 1 tapón de hule o corcho. 1 bomba de aire para bicicleta. 200 ml de agua. Procedimiento: Introduce el vástago de la válvula en el tapón de hule de manera que lo 1.atraviese. Vierte agua en el envase sólo hasta ¼ de su capacidad. 2.Introduce a presión el tapón con la válvula en la boca del envase y conecta a 3.la bomba. Finalmente, coloca el envase de manera inclinada e inyéctale aire con la 4.bomba.

Reporte: 1.- ¿Qué sucedió? _______________________________________ ____________________________ ________________________________________________ ___________________ ________________________________________________ ________________

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Experimento 16 Tercera Ley de Newton (Acción y reacción) Número del Bloque: III Nombre del Bloque: comprendes el movimiento a partir de las leyes de la Dinámica de Newton. Tiempo asignado: 20 horas. Objetos de aprendizaje: Leyes de la Dinámica. Materiales: 1 regla de 1 m. 1 popote. 1 tijeras. 5 m de cordón (cuerda). 1 globo mediano. 2 sillas o pupitres. Cinta masking tape. Procedimiento: Corta un tramo de popote de 10 cm. 1.Introduce un extremo de cuerda en el popote. 2.Coloca las sillas separadas a 4 m. 3.Amarra la cuerda en los respaldos de las sillas, procura que la cuerda quede 4.lo más tensa posible. Infla el globo y dobla su cuello. 5.Mueve el popote a un extremo de la cuerda. 6.Pega con cinta el globo inflado al popote. 7.Suelta el globo. 8.-

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Reporte: 1.- ¿Qué sucedió? ________________________________________________ ___________________ ________________ ___ ________________________________________________ ___________________ ________________________________________________ ________________

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Experimento 17 Ley de la Gravitación Universal (Centro de gravedad 1) Número del Bloque: III Nombre del Bloque: comprendes el movimiento a partir de las leyes de la Dinámica de Newton. Tiempo asignado: 20 horas. Objetos de aprendizaje: Ley de la Gravitación Universal. Materiales: 1 regla o palo de madera de 1 m. 1 trozo plastilina. 1 marca textos. Procedimiento: Coloca la regla o palo sobre los dedos índices separados 80 cm. 1.Desliza los dedos hacia el centro de la regla y marca el punto de equilibrio. 2.Pega el trozo de plastilina en un extremo de de la regla o palo y repite el paso 3.1 y 2.

Reporte: 1.- ¿Se equilibró la regla en el mismo punto? ________________________________________________ ___________________ ________________________________________________ ___________________ ________________________________________________ ________________

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Experimento 18 Ley de la Gravitación Universal (Centro de gravedad 2) Número del Bloque: III Nombre del Bloque: comprendes el movimiento a partir de las leyes de la Dinámica de Newton. Tiempo asignado: 20 horas. Objetos de aprendizaje: Ley de la Gravitación Universal. Materiales: 1 plomada (tuerca e hilo). 1 clavo. 1 figuras irregulares de papel cascarón. Procedimiento: 1.- Amarra la plomada y suspéndela del clavo. Perfora con el clavo la figura por cualquier punto y sostenla dejando que 2.adopte la posición de equilibrio. Señala sobre la figura, la línea vertical que pasa por el punto de suspensión. 3.Cuelga la plomada nuevamente por cualquier otro punto de la figura y señala 4.la nueva línea vertical.

Reporte: 1.- ¿Cuál es el centro de gravedad de la figura y cómo lo comprobarías? ________________________________________________ ___________________ ________________________________________________ ___________________ ________________________________________________ ________________

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Experimento 19 Ley de la Gravitación Universal (Centro de gravedad 3) Número del Bloque: III Nombre del Bloque: comprendes el movimiento a partir de las leyes de la Dinámica de Newton. Tiempo asignado: 20 horas. Objetos de aprendizaje: Ley de la Gravitación Universal. Materiales: 1 regla metálica de 30 cm. 1 martillo. 1 cordón. 1 mesa o escritorio. Procedimiento: 1.- Amarra el martillo a la regla con el cordón y colócala en la cubierta de la mesa, buscando la posición adecuada.

Reporte: 1.- ¿Qué sucedió? ___________________________________________________________________ __________________________________ _________________________________ ________________________________________________ ___________________ ________________________________________________ ________________ - 36 -


Experimento 20 Ley de la Gravitación Universal (Centro de gravedad 4) Número del Bloque: III Nombre del Bloque: comprendes el movimiento a partir de las leyes de la Dinámica de Newton. Tiempo asignado: 20 horas. Objetos de aprendizaje: Ley de la Gravitación Universal. Materiales: 1 regla de 30 cm. 1 pared. 1 persona o compañero voluntario. Procedimiento: Pregunta a la persona ¿sabes dónde está el centro de gravedad de tu 1.cuerpo? Coloca la regla sobre el piso, a 50 cm de distancia de la pared. 2.Después solicita al participante que se pare totalmente derecho y con los 3.tobillos juntos, con su espalda pegada a la pared. Solicita a la persona que en esta posición y sin mover las piernas, intente 4.levantar la regla del piso.

Reporte: 1.- ¿Qué ocurrió? ________________________________________________ ___________________ ____________________________________________ _______________________ ________________________________________________ ________________

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Experimento 21 Ley de la Conservación de la Energía Número del Bloque: IV Nombre del Bloque: relacionas el trabajo con la energía. Tiempo asignado: 20 horas. Objetos de aprendizaje: Ley de la Conservación de la Energía. Materiales: 1 mesa o escritorio. 1 regla de 30 cm. 60 cm de cuerda o cordón. 1 libro. 2 pelotas de goma o espuma (mismo tamaño). Cinta adhesiva o parking tape. Procedimiento: Introduce uno de los extremos de la regla en el libro. 1.2.- Amarra el centro de la cuerda alrededor del otro extremo de la regla. Pega con la cinta las pelotas en los extremos sobrantes de la cuerda. Procura 3.que las cuerdas que sostienen las pelotas sean del mismo tamaño. Separa las pelotas y suéltalas. 4.-

Reporte: 1.- ¿Qué sucedió? ________________________________________________ ___________________ ________________________________________________ ___________________ ________________________________________________________________ _______________________________ _________________________________

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Experimento 22 Energía Cinética Número del Bloque: IV Nombre del Bloque: relacionas el trabajo con la energía Tiempo asignado: 20 horas. Objetos de aprendizaje: Energía cinética. Materiales: 1 mesa o escritorio. 1 cubeta pequeña. 1 lápiz. 1 m de cuerda o cordón. Cinta adhesiva o parking tape. Papel. Bloque de madera. Tijeras. Plastilina. Procedimiento: 1.- Amarra la cuerda en el asa de la cubeta. Sujeta el otro extremo de la cuerda a la mesa, de modo que la cubeta pueda 2.balancearse aproximadamente a 2.5 cm sobre el piso. Coloca el papel en el piso debajo de la cubeta suspendida. 3.Coloca el bloque de madera en el piso delante de la cubeta suspendida. 4.Mueve la cubeta hacia atrás y déjala chocar contra el bloque, después marca 5.la posición del movimiento del bloque sobre el papel. Coloca de nuevo el bloque de madera en el piso delante de la cubeta 6.colgante. Coloca algunas piezas grandes de plastilina en la cubeta para aumentar su 7.peso. Nuevamente mueve la cubeta hacia atrás, hasta la misma posición anterior y 8.déjala caer hacia el bloque de madera. Marca nuevamente la posición del movimiento del bloque sobre el papel. 9.-

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Reporte: 1.- ¿Qué sucedió? _________________________________________ __________________________ ________________________________________________ ___________________ ________________________________________________ ________________

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Experimento 23 Energía Mecánica (Potencia y Cinética) Número del Bloque: IV Nombre del Bloque: relacionas el trabajo con la energía Tiempo asignado: 20 horas. Objetos de aprendizaje: Energía cinética, potencia. Materiales: 2 libros. 1 frasco pequeño de vidrio. 1 frasco grande de vidrio. 1 regla de 1 m. 1 mesa o escritorio. Procedimiento: Coloca el lado de uno de los libros sobre el otro para formar una cuesta. 1.Después coloca el frasco pequeño en la parte alta del libro inclinado. 2.Mide la distancia desde el punto donde el frasco se detiene hasta el extremo 3.inferior del libro. Realiza el mismo procedimiento con el frasco grande. 4.-

Reporte: 1.- ¿Qué sucedió? ________________________________________________ ___________________ ________________________________________________ ___________________ ________________________________________________________________ _________________________________ _______________________________

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Experimento 24 Energía Potencial y Energía Cinética Número del Bloque: IV Nombre del Bloque: relacionas el trabajo con la energía. Tiempo asignado: 20 horas. Objetos de aprendizaje: energía cinética y energía potencial. Materiales: 1 libro. 1 lápiz. 1 regla con ranura en el centro. 1 vaso de cartón o unicel de 250 ml (8 onzas). 1 tijeras. 1 canica. Procedimiento: Corta un cuadro de 2.5 cm de cada lado, en la parte alta o boca del vaso. 1.Coloca el vaso sobre la regla (el extremo de la regla debe tocar el vaso). 2.Levanta el otro extremo de la regla y colócala sobre el lápiz. 3.Coloca la canica en la ranura central de la regla en su extremo más elevado y 4.suelta la canica. Observa el vaso. Levanta el extremo de la regla y colócala co lócala sobre el libro. 5.Coloca nuevamente la canica en la ranura del extremo más alto de la regla y 6.suelta la canica. Observa el vaso.

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Reporte: 1.- ¿Qué sucedió con la canica y el vaso en los dos experimentos? ___________________________________________________________________ _______________________________ ____________________________________ ________________________________________________ ___________________ ________________________________________________ ________________

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Experimento 25 Energía Mecánica (Trabajo y Temperatura) Número del Bloque: IV Nombre del Bloque: relacionas el trabajo con la energía. Tiempo asignado: 20 horas. Objetos de aprendizaje: energía mecánica. Materiales: 1 lata con tapa. 1 termómetro de mercurio o bimetálico. 1 mesa o escritorio. 250 gramos de arena seca. Procedimiento: 1.- Coloca la arena en la lata, mide la temperatura de la arena con el termómetro y anota la temperatura obtenida. 2.- Tapa la lata y agítala vigorosamente durante 2 minutos. 3.- Finalmente, mide una vez más la temperatura de la arena.

Reporte: 1.- ¿Qué sucedió? ________________________________________________ ___________________ ________________________________________________ ___________________ ________________________________________________ ________________

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Experimento 26 Energía Mecánica (Conservación de la Energía) Número del Bloque: IV Nombre del Bloque: relacionas el trabajo con la energía. Tiempo asignado: 20 horas. Objetos de aprendizaje: energía mecánica. Materiales: 5 canicas. 3 libros de pasta dura de 3 cm de espesor (aproximadamente). 1 mesa o escritorio. Procedimiento: 1.- Apoya los libros contra una pared, sin dejar espacios entre ellos, con los lomos hacia abajo, para construir un carril; levanta el extremo de uno de los libros 2 o 3 cm para formar una rampa y conéctalo al nivel con el libro que sigue. Coloca 4 canicas en la parte horizontal del carril tocándose cada una con la 2.siguiente, suelta ahora la otra canica desde arriba de la rampa.

Reporte: 1.- ¿Qué sucedió? ______________________________________________ _____________________ ________________________________________________ ___________________ ________________________________________________ ________________ - 45 -


Experimento 27 Energía Mecánica (Transferencia de Energía Mecánica) Número del Bloque: IV Nombre del Bloque: relacionas el trabajo con la energía. Tiempo asignado: 20 horas. Objetos de aprendizaje: energía mecánica. Materiales: 1 clavo. 3 martillo. 1 tapa de plástico de 7.5 cm de diámetro. Cuerda o cordón de 1 m largo. Procedimiento: Con el clavo realiza dos orificios a 5 mm de separación entre uno y el otro, en 1.el centro de la tapa de plástico. Pasa las puntas de la cuerda por los orificios de la tapa y realiza un nudo con 2.las dos puntas. Cerciórate que no se encuentre enredada la cuerda. Mueve la tapa hacia el centro de la cuerda en forma de círculo. 3.Solicita a un compañero que sujete con una mano un extremo de la cuerda, 4.mientras tú sujetas el otro extremo con tu mano y jalen la cuerda hasta tensarla. Con la otra mano haz girar la tapa 20 veces en una dirección, de manera que 5.la cuerda quede enrollada y suelta la tapa. Observa el movimiento de la cuerda y el de la tapa.

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Reporte: 1.- ¿Qué sucedió? ________________________________________________ ___________________ ___________________________________________________________________ __________________________________ _________________________________ ________________________________________________ ________________

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Explicación de experimentos

Experimento 1 Magnitudes (mediciones). Al realizar mediciones se cometen errores debido a la falta de práctica, experiencia o habilidad de quien está realizando la medición o a las imprecisiones propias del aparato empleado. Es por ello, que al hacer la medición de una misma magnitud varias veces, se encuentran resultados diferentes para cada una de ellas.

Experimento 2 Vectores (distancia, desplazamiento y suma de vectores por el método gráfico). La distancia es una magnitud escalar y se expresa como la longitud de la trayectoria seguida por el alumno, mientras que el desplazamiento es una cantidad vectorial que tiene magnitud y dirección, se determina independientemente de la trayectoria, basados únicamente en la posición inicial y final.

Experimento 3 Movimiento (velocidad promedio). Se necesita una fuerza (acción de atracción o de repulsión) para mover cualquier cosa. La fuerza que una persona utiliza para mover su cuerpo se llama fuerza muscular (fuerza ocasionada por cambios de longitud de los músculos del cuerpo). El movimiento (acto o proceso de cambiar de posición) se mide en velocidad, que es la rapidez a la que se recorre una distancia en un tiempo determinado. La distancia total avanzada dividida entre el tiempo total para recorrerla se llama velocidad promedio. Todos los compañeros competidores que participaron en la actividad emplearon la misma clase de movimiento, caminar con rapidez, pero unos pudieron haberlo hecho con más rapidez que otros logrando una mayor velocidad promedio.

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Una de las razones para las diferencias en las velocidades promedio de los competidores puede ser el largo de las piernas, quienes las tienen más largas avanzarán más en 10 segundos.

Experimento 4 Movimiento (movimiento armónico simple). El movimiento oscilatorio del péndulo es independiente de su masa, como cualquier objeto cuyo movimiento está determinado por la fuerza gravitacional. Es por ello que el período depende únicamente de la longitud del hilo.

Experimento 5 Movimiento (movimiento circular). La única fuerza que se ejerce sobre la canica está dirigida hacia el centro del movimiento circular y se llama fuerza centrípeta. Sobre la canica no se ejerce fuerza alguna dirigida hacia afuera. Cuando se suelta el cordón, la canica que giraba se mueve en línea recta tangente hacia su trayectoria circular, no hacia afuera respecto al centro de la misma.

Experimento 6 Movimiento (movimiento parabólico). La moneda que está sobre la regla no es desplazada por esta, sino que cae al piso de forma vertical (caída libre) debido a la inercia. La moneda que se encuentra sobre la mesa al ser golpeada por la regla adquiere una trayectoria parabólica; sin embargo, aunque las monedas adquieren movimientos independientes entre sí, las dos monedas caen al piso al mismo tiempo a consecuencia de la fuerza de gravedad.

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Experimento 7 Movimiento (gravedad, movimiento uniforme variado y aceleración). La canica llega más pronto a la marca inferior cuando la altura de los libros es más grande, porque su aceleración es mayor debido a que esta depende de la altura; entre mayor sea la altura de los libros la inclinación de la tabla se aproximará a una caída libre. El movimiento uniformemente variado se tiene cuando cualquier cuerpo cae en caída libre o rueda por una pendiente o, cuando la velocidad experimenta cambios iguales en cada unidad de tiempo.

Experimento 8 Primera Ley de Newton (inercia 1). La moneda cae dentro del vaso debido a la propiedad de la inercia, la cual se define como la tendencia que tienen los cuerpos a permanecer en su estado original (reposo o movimiento) siempre y cuando no actúe una fuerza externa.

Experimento 9 Primera Ley de Newton (inercia 2). Los objetos permanecen sobre la mesa debido a la propiedad de inercia, la cual se define como la resistencia que tienen los objetos a cambiar su estado de movimiento o de reposo. Cabe mencionar que el golpe sobre el papel debe ser fuerte para vencer la fuerza de fricción entre los objetos y el papel.

Experimento 10 Primera Ley de Newton (inercia 3). Explicación del reporte 1 El huevo crudo gira más tiempo porque la masa líquida que está dentro de él tenderá a seguir girando, debido a su inercia.

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Explicación del reporte 2 En el segundo caso la masa líquida del interior del huevo crudo continúa girando aún después de que el cascarón está en reposo. Por el contrario, el contenido del huevo cocido, se detiene al mismo tiempo que su cascarón.

Experimento 11 Primera Ley de Newton (inercia 4). La liga se extendió muy poco cuando la botella estaba vacía y extendió mucho con la botella llena de agua, debido a la inercia. La inercia es la resistencia de los cuerpos al cambio de su estado de reposo o de movimiento. La liga se extendió muy poco cuando la botella estaba vacía, porque la poca masa de esta ofrece poca resistencia a ser movida. Por el contrario, cuando se llenó la botella con agua, aumentó el peso y opuso más resistencia, es decir, mostró mayor inercia.

Experimento 12 Segunda Ley de Newton (fricción 1). Explicación del reporte 1 Cuando el ángulo de inclinación es pequeño, el objeto no resbala, pero al ir aumentando la inclinación llega el momento en que el objeto empieza a resbalar; porque al aumentar el ángulo aumenta también el componente del peso en la dirección del plano, hasta que, llegado un momento iguala y supera ligeramente a la fuerza de fricción estática máxima, por lo que, el objeto empieza a moverse hacia abajo.

Explicación del reporte 2 La diferencia entre los valores obtenidos es debido a que la fricción es diferente para cada par de superficies en contacto.

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Experimento 13 Segunda Ley de Newton (fricción 2). En el primer caso el dispositivo se desliza con gran facilidad debido a que al dejar escapar el aire entre el CD y la superficie de la mesa se rompe la fricción que existe entre ellos; y en el segundo caso al no existir el colchón de aire, la fricción entre el CD y la superficie es mucho mayor, por lo tanto, se desliza con mayor dificultad.

Experimento 14 Leyes de Newton (inercia, fricción y fuerza). Cuando la regla golpea la moneda de la base, esta sale de su lugar, pero el resto de la torre permanece en su sitio porque la única moneda que recibe la fuerza es la de abajo y el resto de las monedas no, por su inercia permanecen en su lugar. La moneda que se movió se detendrá por la fricción que hay entre ella y la mesa. La ley de la inercia dice “ningún cuerpo por sí sólo puede modificar su estado de

reposo o de movimiento, ya que para modificarlo se requiere la manifestación de una fuerza resultante que actúe sobre él”.

Experimento 15 Tercera Ley de Newton (cantidad de movimiento). Lo que sucede es que la presión interna expulsa el tapón y su contenido de agua, al mismo tiempo que el envase sale disparado a gran velocidad. Además, la masa del agua al ser expulsada adquiere una cierta cantidad de movimiento que debe ser igual a la cantidad de movimiento que adquiere el envase y en sentido opuesto, cumpliéndose, por lo tanto, la ley de la conservación de la cantidad de movimiento y la tercera ley de Newton.

Experimento 16 Tercera Ley de Newton (acción y reacción). El popote con el globo unido a él se desliza por la cuerda, el movimiento se detiene al extremo de la misma, o bien cuando el globo se desinfla. - 52 -


La ley de la acción y la reacción indica que cuando se impulsa un objeto, el objeto impulsa a su vez en sentido contrario. Cuando se abre el globo, las paredes del mismo empujan el aire hacia fuera. Cuando el globo empuja el aire hacia fuera, el aire empuja a su vez hacia delante, y el globo se mueve arrastrando con él al popote. La cuerda y el popote sirven para mantener el globo en un rumbo recto.

Experimento 17 Ley de la gravitación universal (centro de gravedad 1). En el primer caso el centro de gravedad de la regla coincide con su centro geométrico, pero en el segundo caso cuando se coloca un peso en uno de los extremos, el centro de gravedad es desplazado.

Experimento 18 Ley de la gravitación universal (centro de gravedad 2). El centro de gravedad es el punto de aplicación de la fuerza (peso) de un cuerpo. El equilibrio de este, se encuentra condicionado por el centro de gravedad. Si las figuras se colocan en donde se intersectan las verticales sobre la punta de un lápiz y se sostienen, encontrarás el centro de gravedad.

Experimento 19 Ley de la gravitación universal (centro de gravedad 3). El arreglo (regla, cordón, y martillo) queda suspendido sobre la cubierta de la mesa; porque su centro de gravedad se ubica en la misma línea vertical que el punto de apoyo del arreglo en la mesa. Nota: El centro de gravedad de un objeto puede estar en un punto en el que no existe materia.

Experimento 20 Ley de la gravitación universal (centro de gravedad 4). Todos los objetos tienen un centro de gravedad o de masa: es el punto donde pareciera estar concentrada toda la masa del cuerpo al moverse; y al apoyarse el - 53 -


objeto se mantiene en equilibrio. En este experimento la persona participante no puede levantar la regla del piso, porque su centro de gravedad (el cual se localiza aproximadamente a 4 dedos debajo del ombligo) no está en equilibrio con respecto a su punto de apoyo, ya que este se encuentra concentrado en los pies.

Experimento 21 Ley de la conservación de la energía. Las pelotas continúan chocando separándose hasta llegar a un punto donde dejan de moverse. La ley de la conservación de la energía indica que esta no se pierde ni se crea. Las cosas comienzan a moverse porque tienen energía, y se detienen cuando la pierden. La energía, para elevar las pelotas, proviene de ti mismo, ya que al soltar las pelotas permites que la energía, debido a su altura, o energía potencial, se cambie en energía del movimiento, o energía cinética. Las pelotas cambian su energía entre ellas al chocar. La energía tiene una magnitud y una dirección. Al chocar, las pelotas reciben una cantidad determinada de energía. Reciben también un impulso en dirección contraria, lo que da por resultado un movimiento hacia atrás después del contacto. La energía del movimiento se cambia a energía térmica cuando las pelotas chocan y rozan contra las moléculas del aire. Las pelotas dejan de moverse cuando se acaba su energía, pero el aire alrededor de las pelotas está más caliente, debido a que ha recibido energía térmica. Le energía no se pierde nunca, cambia únicamente a otra forma, o se transfiere a otro objeto.

Experimento 22 Energía cinética. El bloque de madera se mueve más lejos al recibir el choque de la cubeta con más peso. La cubeta se elevó hasta la misma altura las dos veces, y la velocidad fue constante. La masa de la cubeta aumentó al agregar la plastilina. La energía cinética (energía de movimiento) aumenta cuando la masa de un objeto en movimiento aumenta. La cubeta más pesada tiene mayor energía al chocar contra el bloque de madera, y de esta forma lo empuja más

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Experimento 23 Energía mecánica (potencial y cinética). El frasco de mayor masa avanza más que el pequeño, porque la fricción del aire, del libro y del piso es relativamente la misma en ambos eventos, por lo tanto, son despreciables. La diferencia se encuentra en la masa de los dos frascos, conforme aumenta la masa de un objeto que rueda, aumenta también su energía y al mantener constante la altura, es la masa de cada uno de los frascos lo que determina el cambio en la distancia que recorre.

Experimento 24 Energía potencial y energía cinética. El vaso se mueve cuando la canica choca contra él. El vaso se mueve una distancia mayor cuando la regla se encuentra sobre el libro. Los objetos en reposo tienen energía potencial. Cuando más alto se encuentra el objeto sobre la tierra, mayor es su energía potencial. Cuando los objetos caen o ruedan por una inclinación su energía potencial cambia a energía cinética-energía de movimiento. Al aumentar la altura la canica dará más vueltas, por lo tanto aumentará la energía y chocará contra el vaso con más fuerza.

Experimento 25 Energía mecánica (trabajo y temperatura). Al agitar la arena estamos realizando un trabajo sobre ella al cambiar su energía mecánica (cinética, potencial o ambas), según la forma como se agite, por eso obtenemos un incremento de la temperatura de la arena.

Experimento 26 Energía mecánica (conservación de la energía mecánica). Cuando se suelta una canica y esta golpea el resto, sale disparada la última canica de la línea, porque cuando está en lo alto de la rampa posee una energía potencial, - 55 -


después al ir bajando por la rampa se transforma en energía cinética y al golpear las otras canicas se conserva su energía porque la adquiere la última canica de la fila y se produce un choque elástico. Si repetimos el experimento haciendo descender dos canicas, serán dos canicas las que saldrán disparadas de la fila.

Experimento 27 Energía mecánica (transferencia de energía mecánica). Al irse enredando la cuerda, la tapa gira en dirección contraria a las vueltas que le diste. Al girar la cuerda se enrolla en dirección contraria hasta que la tapa deja de girar, entonces, la cuerda se enrolla otra vez y la tapa gira en dirección contraria. Esta acción se repite varias veces por sí misma, pero cada vez que la tapa gira en la dirección opuesta, gira a menor velocidad y lo hace durante menos tiempo, hasta que finalmente se detiene. La energía mecánica es energía de movimiento, y es la suma de las energías potencial y cinética. Al girar la tapa se emplea fuerza muscular para realizar un trabajo sobre ella, a su vez, la tapa realiza un trabajo sobre la cuerda al enrollarla; a mayor trabajo sobre la tapa, el sistema tapa-cuerda tendrá más energía mecánica. En la cuerda se almacena energía mecánica potencial. Al soltar la tapa, la cuerda se desenrolla y la energía almacenada se transforma en energía mecánica cinética, al irse desenrollando la cuerda, la tapa gira; la velocidad de la tapa aumenta cuando esta gana energía mecánica cinética. Cuando la cuerda se desenrolla por completo, se termina la energía mecánica potencial causada por el trabajo realizado sobre la cuerda. La energía mecánica cinética transferida a la tapa se transfiere entonces de regreso a la cuerda, haciendo que esta se enrolle en dirección opuesta. Esta transferencia de energía de un lado a otro continúa, pero en cada transferencia la cuerda se enrolla menos y la tapa gira más despacio. La ley de conservación de la energía mecánica establece que la suma de las energías potencial y cinética de un objeto permanece igual mientras no haya una fuerza externa que actúe sobre ellas. Pero existe una fuerza externa-la fricción-que está actuando sobre la cuerda. Debido a la fricción, una parte de la energía de rotación se está transformando en otras formas de energía, como calor y sonido. Al final, ya no queda suficiente energía para - 56 -


enrollar la cuerda y hacer girar la tapa, por lo que esta se detiene. La energía de la cuerda y de la tapa no se destruyó, solo asumió otra forma. Esto comprueba la ley de conservación de la energía, según la cual, en condiciones normales, la energía no se crea ni se destruye, solo se transforma.

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Créditos Osvaldo Pérez Pérez Director General de Telebachillerato Telebachillerato Rosa Edith Ferrer Palacios Subdirectora Subdirectora Técnica Julián De la Rosa Martínez Subdirector de Evaluación y Supervisión Escolar Arlethe del Rosario Ibáñez Salcedo Jefa del Departamento Técnico Pedagógico Diana Karely Ortíz Olivas Jefa de la Oficina de Planeación Educativa Juana Isabel Bautista Ovando Jefa de la Oficina de Desarrollo Educativo Oliver Zamudio Palacios Elaboración del Manual

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Experimentos de Fisica i

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