ManualLab.Física

UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BÁSICAS LABORATORIO DE FÍSICA

MANUAL DE PRÁCTICAS

UNIDADES TECNOLOGICAS DE SANTANDER 2009

UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BÁSICAS OBJETIVO GENERAL El manual del laboratorio de Física permitirá el desarrollo de experiencias, para poner al alcance del estudiante procedimientos por por medio de de los cuales pueda reforzar sus conocimientos y aclarar interrogantes que se hubieran podido crear durante el transcurso del aprendizaje de las asignaturas asignaturas teóricas teóricas de Mecánica Mecánica y Electromagnet Electromagnetismo, ismo, permitien permitiendo do así que el estudiante estudiante obtenga obtenga un conocimiento conocimiento general general de la la Física. Física.

ORGANIZACIÓN ADMINISTRATIVA DEL LABORATORIO     

Decanatura de Ciencias Naturales e Ingenierías Departamen Departamento to de Ciencias Ciencias Básicas Laboratorista Docentes Usuarios

FUNCIONES DEL LABORATORISTA            

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Facilitar el área física del laboratorio y los implementos para el desarrollo de las prácticas. Verificar el estado de los laboratorios y los equipos. Custodia de los elementos y equipos de los laboratorios. Mantener el stock necesario de los elementos para el buen servicio del laboratorio. Ordenar y reubicar reubicar los equipos y manuales dentro del laboratorio. Alistar el Laboratorio para dar inicio a las labores académicas. Colaborar con la organización de las muestras técnicas y de divulgación que la institución realice o participe respectivamente. Sugerir los cambios y las modificaciones que crea conveniente para el funcionamiento y la modernización del laboratorio bajo su responsabilidad. Al finalizar la practica, se debe verificar verificar que los equipos, estén en perfectas perfectas condiciones. Responder Responder por las herramienta herramientas, s, y equipos bajo su responsabilid responsabilidad. ad. Velar por el cumplimiento de las normas de trabajo y de seguridad dentro del laboratorio. Revisar Revisar periódica periódicamente mente el estado estado del laborat laboratorio, orio, de los materia materiales les y equipos equipos que que se encuentren en laboratorio, notificando notificando inmediatamente al Departamento de Ciencias Básicas, en caso de observar algún deterioro, desperfecto o falta de alguno de ellos. Recibir los materiales y equipos que ingresen al laboratorio, firmando el cargo correspondiente. Mantener el laboratorio aseado, en perfecto estado las herramientas, equipos y módulos de trabajo; o sea; en óptimas condiciones para realizar las prácticas en forma eficiente. Proporcionarle al docente y a los estudiantes de la asignatura, los los materiales y el equipo necesario para la realización de las prácticas respectivas.

DERECHOS DE LOS USUARIOS       

Los equipos y materiales que van a utilizar los docentes y estudiantes deben encontrarse en perfecto orden y aseo. Préstamo de los elementos o equipos necesarios para realizar las practicas del laboratorio. Solicitar el buen estado de los elementos, equipos y bancos de trabajo. La disponibilidad de los laboratorios en los horarios estipulados. Exigir la verificación del funcionamiento de los equipos y elementos solicitados. Los estudiantes tienen derecho a la clase práctica, orientada orientada por el docente y el conocimiento con anterioridad de las prácticas a realizar. Obtener permisos en casos necesarios.

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Recibir un tratamiento cortes. Recibir las advertencias necesarias que le permitan trabajar cumpliendo todas las normas de seguridad y de obligatorio cumplimiento.

DEBERES DE LOS USUARIOS DE LOS ESTUDIANTES estado de orden y aseo aseo todos los equipos, materiales, materiales, y manuales utilizados  Dejar en perfecto estado en la práctica.  En caso de ocasionar algún daño a los materiales y equipos que se encontraban a su cargo lo debe repara repararr o pagar. pagar.  En caso de pérdida del o los materiales y equipos que se encontraban a su cargo lo debe pagar.  Debe mantener el orden y la disciplina durante la práctica.  Debe hacer hacer un buen uso de de los equipos equipos y materiales materiales a su cargo cargo durante durante las las prácticas prácticas de laboratorio.  Preservar, cuidar y mantener en buen estado el material de enseñanza, instalaciones, equipos, dotación y bienes del laboratorio. integral.  Cumplir con las normas de respeto y convivencia para el logro de una formación integral.  Cumplir con las normas de seguridad del laboratorio.  En caso caso de de no conocer conocer el manejo de los los equ equipos ipos pedir las instru instrucciones cciones pertinente pertinentess ant antes es de de realizar realizar cualquier conexión conexión y de usarlos. usarlos. tenga acceso, así como impedir o evitar la  Cuidar lo que conserve bajo su cuidado o a lo cual tenga sustracción, destrucción, ocultamiento ocultamiento y utilización indebida.  Verificar antes de iniciar una práctica el estado de su puesto de trabajo y del equipo a utilizar en la práctica.  Solicitar Solicitar al docente docente la aclaración aclaración de las las dudas que se se tengan de la práctic prácticaa a realizar. realizar.  Tratar con respeto, imparcialidad y rectitud a las personas con que tenga relación por razón del servicio.  Avisar inmediatamente al docente, o persona encargada del laboratorio acerca de las anomalías que se presenten en los equipos.  Informar Informar al docente docente o encargado encargado del laboratorio laboratorio sobre el mal uso que otros otros usuarios hagan hagan de los equipos.  Acatar las instrucciones de la persona encargada del laboratorio y respetar sus decisiones de acuerdo con lo dispuesto en este reglamento. DE LOS DOCENTES  Durante la primera práctica deberán dar indicaciones a los estudiantes, referentes al buen uso del ma materi terial al y equ equipos ipos de laboratorio laboratorio,, así como de de sus deberes deberes y obligaciones obligaciones y cumplimient cumplimientoo de las normas de seguridad dentro del laboratorio.  Dar las indicaciones necesarias para la realización de las prácticas de laboratorio, así como también la explicación para su ejecución.  Durante las prácticas de laboratorio, por ningún ningún motivo deben abandonar a los estudiantes a su cargo, ni ocupar el tiempo de las prácticas en las actividades ajenas a las mismas. explicaciónn respectiva respectiva de la práctica práctica a realizar, realizar, así así como tambié tambiénn la aclaració aclaraciónn de las  Dar la explicació dudas que tengan los estudiantes.

NORMAS DE TRABAJO DE OBLIGATORIO CUMPLIMIENTO  

En lo posible, el laboratorio debe permanecer en perfecto orden y aseo. En lo posible, posible, el docente docente y el encargado encargado del del laboratorio laboratorio deben permanecer permanecer todo todo el tiempo tiempo en el laboratorio, durante la realización de las prácticas.

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El laboratorista, docente y estudiantes siempre debe tener puesta puesta la bata de laboratorio en su respectivo horario de trabajo. Cumplir Cumplir con el horario horario de laboratorio laboratorio establecido, establecido, para la realización realización de las prácticas. prácticas. Esta prohibido el ingreso de comidas, bebidas, cigarrillos a los laboratorios. Esta prohibido el ingreso de estudiantes en pantaloneta a los laboratorios. Esta prohibido facilitar o propiciar el ingreso al laboratorio de personas no autorizadas. Para préstamo de equipos y/o elementos del laboratorio se debe presentar carne debidamente estampillado. Despué Despuéss de quince quince (15) (15) minu minutos tos de haber haber come comenza nzado do la prác práctic ticaa de labor laborato atorio rio,, no se se despachará ninguna lista de pedido de equipos y/o elementos a los estudiantes (seguridad del laboratorio). Quince (15) minutos después de iniciar la práctica de laboratorio no se permite el ingreso de estudiantes al aula. Quince (15) minutos antes de la hora prevista para la terminación de la práctica de laboratorio, el estudiante debe devolver devolver los equipos y/o elementos dados en préstamo. Todo estudiante debe estar debidamente preparado para la realización de la práctica. En caso de dudas en el momento de conectar un equipo, se debe preguntar a la persona indicada, así se evitará el pago innecesario de un equipo. El estudiante debe seguir los pasos establecidos por el docente para la práctica. Cada equipo de trabajo es responsable del material que se le asigne, en caso de pérdida o daño, deberá responder por ello. Antes de empezar con el procedimiento experimental o utilizar algún aparato, aparato, revisar todo el material, y en caso de desconocer su funcionamiento funcionamiento solicite el manual respectivo. Al finalizar la práctica el material y la mesa de trabajo deben dejarse limpios y ordenados. El material asignado a cada práctica práctica debe permanecer en el lugar asignado. No se debe coger material destinado a prácticas distintas a la que se está realizando. El uso de los computadores es meramente académico, evite instalar en estos programas de índoles índoles ajenas a las de la academia. academia. Se prohíbe el cambio de la configuración del software instalado. Se prohíbe la utilización de software que no esté amparado legalmente mediante la respectiva licencia para la Universidad. No se permite el traslado de computadores, sillas o de cualquier otro material o equipo que se encuentre en el laboratorio, sin la debida autorización del funcionario encargado del mismo. La ausencia injustificada de una práctica de laboratorio se calificará con cero, cero (0,0). La justificación por motivos de salud debe ser expedida por el servicio médico de la U.T.S si es de otra índole por bienestar social universitario. La no presentación del preinforme y del informe el día de la práctica se calificará con cero (0.0). La pérdida o deterioro por mal uso de un elemento, aparato o equipo, se cobra al estudiante responsable responsable de la pérdida pérdida o deterioro. deterioro. En caso de no encontr encontrarse arse un responsable responsable único, el el grupo de la práctica correspondiente asumirá la responsabilidad y cubrirá los costos de reparación o de sustitución del equipo.

NORMAS DE SEGURIDAD 

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Quítese todos los accesorios personales que puedan producir descargas (recuerde que algunas de las prácticas trabajan trabajan con altos voltajes y amperajes), como son anillos, pulseras, collares. La responsabilidad por las consecuencias de no cumplir esta norma dentro del laboratorio es enteramente del estudiante. Está prohibido fumar, beber o comer en el laboratorio, así como dejar encima de la mesa del laboratorio algún tipo de prenda. El pelo largo se llevará siempre recogido.

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Sobre la mesa de trabajo solo debe hallarse el equipo requerido para llevar a cabo la práctica. Evite los desplazamientos innecesarios dentro del aula, y no corra dentro de ella. Si presenta dudas acerca del montaje montaje de alguna de las prácticas, consulte con el profesor ó el auxiliar encargado antes de la realización de la experiencia. Es importante que antes del inicio, se haya leído leído la guía previa y realizado el preinforme, y se sigan a cabalidad las recomendaciones de seguridad para la experiencia. Manipule los equipos de manera responsable y cuidadosa. No se permitirá el ingreso de bolsos al aula. Si alguno de los equipos presenta anomalías, apáguelo y repórtelo inmediatamente. No encienda las fuentes, hasta que no este seguro de las conexiones realizadas.

TABLA DE CONTENIDO Práct Práctic icaa N° 0: Presentación del CASSY Lab, realizando la práctica de análisis de Fourier de señales simuladas (rectangular y triangular). MECANICA Práct Práctica ica N° 1: Movimiento rectilíneo acelerado, ecuación de movimiento de Newton Práct Práctica ica N° 2: Plano inclinado, coeficiente de fricción Práct Práctica ica N°3: N°3: Deflexión de una hoja de resorte Practica N° 4: Palancas Práctica N° 5: Colisiones Práctica N°6: Oscilaciones-Ley de Hooke ELECTROMAGNETISMO Práct Práctica ica N° 7: Transmisión de potencia de un transformador Prác Prácti tica ca N° 8: Efecto de una fuerza en un campo cam po magnético. Práct Práctica ica N° 9: Ley de Biot Savart Savart en una bobina al aire aire Práct Práctica ica N° 10: Ley de Biot Savart en anillos conductores Práct Práctica ica N° 11: Histéresis del núcleo de un transformador Práct Práctic icaa N° 12 12:: Carga Especifica del Electrón y Líneas de Fuerza y Equipotenciales

UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BÁSICAS GUÍA DE LABORATORIO PRACTICA N° 0 1. IDE IDENTIF NTIFIC ICA ACI N FACULTAD PROGRAMA CICLO: ASIGNATURA UNID UNIDAD AD TEM TEM TICA TICA TEMA

CIENCIAS NATURALES E INGENIERIA SEMESTRE: Laboratorio de física Presentación del CASSY Lab, realizando la práctica de análisis de Fourier de señales simuladas (rectangular y triangular).

DOCENTE FECHA 2. JUSTIFICACIÓN

CASSY Lab soporta uno o varios módulos CASSY-S (Sensor-CASSY, Power-CASSY, ProfiCASSY, CASSY-Display, Pocket-CASSY y Mobile-CASSY) en el puerto USB (desde Windows 98/2000) o en el puerto puerto serie (desde (desde Windows 95/NT) 95/NT) del ordenador. Además también soporta otros dispositivos de medición serial, el Jouliómetro y vatímetro y el Instrumento múltiple para mediciones en Física. PRESENTACION DE LA VENTANA DEL CASSY Lab.

Las funciones básicas pueden ser ejecutadas directamente con los botones rápidos de la línea superior. superior. Los botones botones rápidos más importantes importantes también también pueden ser operados operados mediante mediante las teclas de funciones.

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Borra la medición actual manteniendo sus ajustes o, si no hay medición presente, borra los ajustes ajustes actuales. actuales. Si se aplica por segunda vez esta esta función borra borra una medición con sus ajustes. ajustes. Carga una serie de medición con sus ajustes y sus evaluaciones. Aquí también es posible adjuntar una serie de medición a una serie de medición presente (sin cargar sus ajustes y evaluaciones evaluaciones). ). Esto puede puede hacerse si las series series de mediciones mediciones poseen poseen las mismas variables variables de medida. Alternativamente también se puede medir otra serie de medición a posteriori y adjuntarla. Se dispone además de un filtro de importación ASCII (tipo de archivo *.txt). Guarda Guarda las series series de mediciones mediciones actuale actualess con sus ajustes ajustes y sus sus evaluaciones. evaluaciones. Aquí

UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BÁSICAS también se pueden almacenar sólo ajustes (sin datos de medición), con los cuales usted podrá repetir repetir fácilmente fácilmente un un experimento. experimento. Se dispone dispone además además de un filtro filtro de exportación exportación ASCII ASCII (tipo (tipo de archivo *.txt). Los archivo CASSY Lab (tipo de archivo *.lab) son leíbles con cualquier editor de textos.

Imprime la tabla actual o el diagrama actual.

Inicia y detiene detiene una nueva nueva medición. medición. Por otro otro lado una una medición medición también también puede puede ser detenida prefijando un tiempo de medición.

Modifica los ajustes actuales (por ej. CASSY, Parámetro/Fórmula/FFT, Representación, Comentario, Comentario, Puerto Puerto serie). serie). Para los parámet parámetros ros de medición medición esta función función debe ser ser accionada accionada dos veces.

Representa el contenido de la línea de estado en un cuadro grande o lo oculta nuevamente.

Llama a esta ayuda.

Da información sobre la versión del software y permite la entrada del código de desbloqueo.

Cierra todos los instrumentos indicadores abiertos o los l os abre nuevamente. En esta práctica va a observar como es el funcionamiento del software realizando la práctica de análisis de Fourier de señales simuladas (rectangular y triangular). triangular).

3. OBJETIVOS 

Operar el software CASSY Lab para desarrollar las prácticas del laboratorio de Física.

4. ACTIVIDADES Análisis de Fourier de señales simuladas (rectangular y triangular).

1. Se ingresa ingresa al CASSY CASSY Lab. Lab. Se cierra cierra la ventana ventana de present presentación ación que sale, sale, inmediatamen inmediatamente te aparecerá la ventana de ajustes (también (también saldría con F5). Gráfica 1


Gráfica 1 Nota: Las fórmulas deben ser ingresadas sin espacios. El programa reconoce entre entre mayúsculas y minúsculas. 2. Abra la pestaña pestaña de Parámetr Parámetros/ os/ Formulas/ Formulas/ FFT, FFT, y dando dando clic en “Nueva “Nueva magnitud magnitud”, ”, puede empezar a ingresar la siguiente información: 3. a. En el cuadro cuadro “seleccionar “seleccionar magnitud” magnitud” ingresar ingresar la la variable variable Frecuencia, en propiedades seleccionar Parámetro y un valor de 0.50, Símbolo f, Unidad, Hz, desde 0 hasta 1, posiciones decimales 1; una vez terminado este proceso dar nuevamente click en nueva magnitud y así cada vez que se vaya a ingresar una nueva magnitud, como son S1, S3, F1, etc. b. Variable S1: En propiedades seleccione Formula = 4*(1-2*saw (f*t)), símbolo S_1, desde 10 hasta 10, posiciones decimales 2. c. Variable F1: En propiedades seleccione Fast Fourier Transformation de S1, símbolo F_1, desde 0 hasta 5, posiciones decimales 2. d. Variable A1: En propiedades seleccione Formula = 3.31*cos(360*f*t), 3.31*cos(360*f*t), símbolo A_1, desde -10 hasta 10, posiciones decimales 2. e. Variable A3: En propiedades seleccione Formula = 0.40*cos(360*3*f*t), 0.40*cos(360*3*f*t), símbolo A_3, desde -10 hasta 10, posiciones decimales 2. f. Variable A5: En propiedades seleccione Formula = 0.17*cos(360*5*f*t), 0.17*cos(360*5*f*t), símbolo A_5, desde -10 hasta 10, posiciones decimales 2. g. Variable A7: En propiedades seleccione Formula = 0.10*cos(360*7*f*t), 0.10*cos(360*7*f*t), símbolo A_7, desde -10 hasta 10, posiciones decimales 2. h. Variable A9: En propiedades seleccione Formula = 0.08*cos(360*9*f*t), 0.08*cos(360*9*f*t), símbolo A_9, desde -10 hasta 10, posiciones decimales 2. i. Variable S2: En propiedades seleccione Formula = A1+A3+A5+A7+A9, símbolo S_2, desde -10 hasta 10, posiciones decimales 2. S3: j. Variable En propiedades selecciones Fórmula = 4*8/3.14^2*(cos(360*f*t)+1/9*cos(360*3*f*t)+1/2 4*8/3.14^2*(cos(360*f*t)+1/9*cos(360*3*f*t)+1/25*cos(360*5*f*t)+1/49*cos(360* 5*cos(360*5*f*t)+1/49*cos(360*7*f*t)+1/81* 7*f*t)+1/81* cos(260*9*f*t)), símbolo S_3, desde -10 hasta 10, posiciones decimales 2. 4. Ahora abra la pestaña pestaña de represen representación tación,, y empieza empieza a ingresar ingresar la siguiente siguiente información información.. Gráfica 2. a. En seleccio seleccionar nar repres representaci entación ón ingresa ingresarr Estánda Estándar, r, en el eje eje x= t y en el eje y=S1. y=S1. Si aparecen otras variables se deben dejar inactivas, una vez terminado este proceso dar nuevamente click en nueva representación si es el caso y así cada vez que se vaya a ingresar una nueva representación. En este caso dar los nombres respectivos a cada representación, que son: Espectro de frecuencia, análisis de Fourier y sistema de Fourier.

UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BÁSICAS b. Espect Espectro ro de de Frecu Frecuenc encia: ia: en el el eje x= f y en el el eje y= y= F1. c. Análisis Análisis de Fourier: Fourier: en el el eje x= t y en el eje y= y= A1, A3, A3, A5, A7, A9. A9. d. Sistema Sistema de Fourie Fourier: r: en el el eje de de x=t y en el eje eje y= S1, S1, S2, S3.

Gráfica 2 5. Dar clic en cerrar ajus justes y darle inicio cio a la me meddición en el botón del CASSY Lab Lab y observe la simulación, para finalizar la medición oprima nuevamente el reloj, después de 60 segundos. 6. En la parte parte inferior inferior de la barra barra de herramie herramientas ntas aparece aparecenn unas pestañas pestañas la la cuales son son las representaciones que acaba de crear, haciendo click en cada pestaña podrá observar las curvas obtenidas. 7. Una vez obtenga obtenga las las gráficas gráficas hechas hechas con el Cassy-Lab Cassy-Lab con el botón botón de derecho recho del mouse mouse haga haga click sobre la cuadricula en donde donde se encuentra la gráfica, allí encontrará una serie de de opciones que le permiten trabajar sobre la gráfica. 8. En el cuadro cuadro de opciones opciones que aparece aparece haga click click en copiar copiar diagrama, diagrama, allí aparec aparecen en 2 opciones, opciones, haga click en Bitmap, ahora está listo para copiar la gráfica obtenida en paint o cualquier programa de imágenes, también le permite copiar la imagen en Word para que pueda incluirla en su informe. 9. La opción opción de copiar copiar diagrama diagrama también también le permite permite copiar, copiar, pero pero no solo solo la gráfica, gráfica, sino toda toda lo que observa en la pantalla del PC. 10. Si ahora hace hace click con el botón de derecho recho del Mouse Mouse sobre la tabla de datos, datos, también también aparece aparece una ventana con opciones que le permiten trabajar sobre los datos. 11. En esta ventana el programa le permite permite copiar los datos obtenidos y pegarlos en Word haciendo click en la opción copiar tabla. Estas son tan solo algunas de las opciones de trabajo que le permite el Cassy-Lab para su trabajo en el laboratorio.

5. EVALUACIÓN 

Maneja Maneja el software software CASSY Lab para para desarrollar desarrollar las prácticas prácticas del laborator laboratorio io de Física.

6. BIBLIOGR BIBLIOGRAF AF A Manual de ayuda del CASSY Lab.



GUÍA DE LABORATORIO PRACTICA N° 1 1. IDENTIFICACIÓN FACULTAD PROGRAMA CICLO: Te Tecnológico ASIGNATURA UNIDAD TEM TICA TEMA DOCENTE FECHA

CIENCIAS NATURALES E INGENIERIA SEMESTRE: IV IV Laboratorio de Física Cinemática, Dinámica Ecuación de movimiento de Newton

2. JU JUST STIF IFIC ICA ACI N La práctica práctica de Ecuación de movimiento movimiento de Newton Newton estudia estudia el movimiento movimiento rectilíneo rectilíneo uniforme uniforme y las variables variables que sobre él influyen, influyen, es decir, decir, la masa del cuerpo y la fuerza fuerza que produce dicho dicho movimiento, de esta manera se podrá analizar cómo varía el tiempo, la velocidad y la aceración al modificar estas variables. Para el experimento se usará un carril de aire, buscando disminuir el rozamiento, rozamiento, haciendo haciendo que el movimiento movimiento sea lo más ideal ideal posible.

3. OBJETIVOS  

Diferenciar las características entre movimiento rectilíneo uniforme y movimiento rectilíneo uniforme acelerado. Comprobar la Segunda Ley de Movimiento de Newton.

4. ACTIVIDADES Para la evaluación evaluación del informe informe de laboratorio laboratorio se tendrán tendrán en cuenta cuenta todos los los conceptos conceptos y explicaciones dadas como referencia y los criterios acordados de evaluación que se evidencia desde la ejecución de la práctica hasta la realización y puntualidad de la entrega del informe de parte del estudiant estudiantee al profesor. profesor. El preinforme escrito del laboratorio que usted realizará se entrega al iniciar la práctica y debe contener: contener: títu título lo de la práctica, objetivos, objetivos, marco marco teórico teórico (correspon (corresponde de a la teoría investigativa investigativa acerca acerca del tema de la practica realizada), materiales, procedimiento (montaje (montaje y ejecución) y bibliografía. Los temas de la investigación teórica acerca de la práctica son los siguientes: 

    

Elementos de la cinemática (trayectoria, desplazamiento, velocidad, aceleración) fórmulas y conceptos. Movimiento Rectilíneo con velocidad constante y con c on aceleración constante. Interpretación de gráficas X vs t, V vs t, a vs t. Tipos de fuerza (peso, normal, tensión, fricción), fuerzas de contacto, unidades de fuerza. fuerza. Leyes de Newton. Energía Cinética (concepto y fórmula).

Al realizar el informe usted debe tener en cuenta el siguiente contenido: co ntenido: cálculos, análisis de los resultados obtenidos (datos), (datos), análisis análisis de gráficas, evaluación, observaciones y conclusiones. LISTA DE MATERIALES   

Senso Sensorr – CASS CASSY Y Adaptador de corriente Caja BMW

UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BÁSICAS            

Pista de aire lineal Soporte para la pista Fuente de alimentación de aire Sensor Polea Cable multipolar de 6 polos, L = 50 cm Par de cables, de 1 m, rojo y azul Electroimán Carro deslizador 16 masa masass de 1 gr 2 masas masas de 109. 109.36 36 gr PC con Windows 95/98/NT o versión mayor Sofware CASSY Lab

MONTAJE Y EJECUCION DEL EXPERIMENTO

Figura 1 Para Para realiz realizar ar el mon montaj tajee deberá deberá segu seguir ir los sigui siguient entee pasos pasos con con ayuda ayuda de la gráfica gráfica 1 y así así pod poder er empezar a desarrollar la práctica: 1. Ubicar Ubicar el sensor sensor polea polea al final del carril carril como se se muestra muestra en la figura 1 2. Ubicar Ubicar el el electr electroim oimán án de rete retenci nción ón a una dist distanc ancia ia entre entre 60 60 y 70 cm del del senso sensorr polea polea de tal tal manera manera que el electroimán electroimán sujete el carro carro del cual suspenden suspenden las masas de 1 gr que pasan a través través de la polea polea con el hilo. hilo. 3. Al carro carro se se le debe debe agreg agregar ar una una masa masa de 100g 100gr. r. 4. Acomod Acomodar ar la la Caja BMW BMW en el el INPUT INPUT A del del sens sensor or CASSY CASSY.. 5. Los cables cables de 100cm 100cm rojo rojo y azul se deben conectar conectar al electroimá electroimánn como indica indica la figura figura 1 6. Conect Conectar ar el cable cable de 6 polos polos a la la polea polea y a la caja caja BMW BMW como como lo mue muestr straa la figur figuraa 1 7. Conect Conectar ar el senso sensorr CASSY CASSY por puer puerto to serial serial al al PC. 8. Conectar Conectar el sensor sensor CASSY CASSY con el adaptador adaptador de de corriente corriente al al toma corrien corriente. te. 9. No olvide olvide que debe debe poner poner a funcionar funcionar la bo bomba mba de de aire para reducir reducir la fricción. fricción. La fuente fuente de alimentación de aire se enciende por la parte parte de atrás. Nota: El hilo de transmisión que va del carro a la polea siempre debe pasar por la polea para el registro de los datos.

Para la ejecución del experimento usted deberá realizar los siguientes pasos: 1. Ingresar Ingresar al CASSY-la CASSY-labb dar clic en cerrar cerrar en la ventana ventana que aparece aparece.. 2. En la nueva nueva ventana ventana (ajustes) (ajustes) que aparece, aparece, debe ir a la pestaña pestaña General General y activar activar el sensor sensor

UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BÁSICAS CASSY con un clic, como se muestra en la figura 2. 3. En la nueva ventana ventana (ajustes) (ajustes) que que aparece aparece dar dar clic en en cargar cargar ejemplo. ejemplo. 4. En la la ventan ventanaa de ejemp ejemplos los de ensay ensayoo dar dar clic clic en Física Física y luego luego en la prác práctic ticaa llamad llamadaa movimientos con el carril con cojín de aire (ecuación del movimiento de Newton). 5. Se da da clic clic en en carg cargar ar ejem ejempl ploo (m (m = cons consta tant nte) e) y/o y/o carg cargar ar ejem ejempl ploo (F = const constan ante te)) de acuerdo a las indicaciones del docente.

Figura 2 6. Cerrar Cerrar la vent ventana ana de ajust ajustes es y en docu documen mento to nuev nuevoo dar dar clic, clic, para para inicia iniciarr las nue nuevas vas mediciones. Ahora está listo para empezar a ejecutar el experimento.

Figura 3

Para masa constante Masa Masa consta constante nte se refier refieree a la canti cantidad dad de de discos discos que se se colocan colocan sobre sobre el carr carro. o. Para Para realiz realizar ar la experiencia experiencia se debe seguir el siguiente siguiente procedimient procedimiento: o:

UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BÁSICAS 1. Seleccionar Seleccionar la masa masa con con la cual se va a trabajar trabajar,, pueden pueden ser ser 100, 200, 300 o 400 gr, gr, de acuerdo a las indicaciones del docente. 2. Al fina finall del del hilo hilo que pasa pasa por por la polea polea se colo colocan can las masas masas de 1 gr, gr, para para emp empez ezar ar el el movimiento movimiento deben estar colocados colocados mínimo 4 gr. gr. Pregunte Pregunte a su do docente cente cuantas cuantas masas masas de debe be ir agregando. 3. Ahora da dar cl clic eenn el el bo botón de de aju ajusstes y en la pestaña CASSY SSY ddaar cl clic ssob obrre la la fifigura del sensor en SA1. Aparece una ventana de configuración de entrada del sensor, allí dar clic en cero para calibrar el el movimiento, como aparece en la la figura 3. 4. Cerrar Cerrar las ventanas ventanas de configurac configuración ión y la de de ajustes ajustes para iniciar iniciar la prácti práctica. ca. 5. Recuerde Recuerde que las medicione medicioness se inician inician y se detienen detienen con con el botón botón 6. Si al mo momento de in iniciar el experimento en la la tecla no inicia el movimiento del carro, debe colocar colocar más más peso (masas (masas de 1 gr) y volver volver a calibrar calibrar el equipo equipo en el softw software, are, para para empezar el experimento. 7. Repe Repetitirr el expe experim rimen ento to desd desdee el el pun punto to (3), (3), míni mínimo mo 4 vece vecess má máss con con dif difer eren ente tess ppes esos os,, de acuerdo a las indicaciones dadas por el docente. Para fuerza constante Fuerza Fuerza consta constante nte se refi refiere ere a mant mantene enerr el mismo mismo número número de masas masas de 1 gr que se cuelga cuelgann del hilo. Para realizar realizar la experienc experiencia ia se debe seguir seguir el siguiente siguiente procedimie procedimiento: nto:

1. Selec Selecci cion onar ar el pes pesoo con con el cual cual ssee va a tra traba baja jar, r, deben deben colo coloca cars rsee míni mínimo mo 4 gr. gr. para para inici iniciar ar el el movimiento o de acuerdo a las indicaciones del docente. 2. Colocar Colocar sobre el carro los discos discos de 100 gr de de uno en uno uno o de acuerdo acuerdo a las las indicaciones indicaciones del del docente. 3. Ahora dar clic en en el botón de ajus justes y en la pestaña CASSY SSY dar cli clic sobr obre la figura del sensor en SA1. Aparece una ventana de configuración de entrada del sensor, allí dar clic en cero para calibrar el m moovimiento, co como aparece en la la figura 3. 4. Cerrar Cerrar las ventanas ventanas de configurac configuración ión y la de de ajustes ajustes para iniciar iniciar la prácti práctica. ca. 5. Recuerde Recuerde que las medicione medicioness se inician inician y se detienen detienen con con el botón botón 6. Si al mo mome mennto de ini iniciar iar el experime mennto en la tecla no inici niciaa el movimie miento del carro, debe colocar más peso (masas de 1 gr) y volver a calibrar el equipo en el software, para empezar el experimento. 7. Repetir Repetir el experi experimento mento 3 veces veces más, variando variando la cantidad cantidad de discos (masas), (masas), de acuerdo acuerdo a las indicaciones dadas por el docente. Nota: Tenga en cuenta que el hilo siempre debe estar pasando por la polea para que se puedan registrar los datos.

5. EV EVALUA LUACI N Como parte de la evaluación ahora usted debe realizar las siguientes actividades: a. Hallar la acelerac aceleración ión promedio promedio con con ayuda ayuda de dell software, software, para cada movimiento. movimiento.

UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BÁSICAS b. Con ayuda ayuda del softwar softwaree realizar realizar la gráfica gráfica de la ventana ventana “Newton”, “Newton”, para esto calcular calcular la aceleración media e ingresarla en la tabla junto con la masa o fuerza correspondiente en cada caso. c. Propon Proponer er dos dos ejemplo ejemploss del tipo tipo de de movimi movimient entoo ensayad ensayado. o. d. Para ambas ambas experiencia experiencias, s, de las gráficas gráficas de recorr recorrido ido vs tiempo, tiempo, hallar hallar la velocidad velocidad media para cada uno de los experimentos. e. Para ambas ambas experienci experiencias as y de la gráfica gráfica de velocidad velocidad vs tiempo, tiempo, hhallar allar la aceleraci aceleración ón que tuvo el cuerpo y compararlo con los datos arrojados por el software. f. Para la experienci experienciaa de masa masa constant constante, e, calcular calcular el valor valor de la la masa y compararlo compararlo con con el obtenido obtenido durante durante el ensayo. Calcular Calcular el porcentaje porcentaje de error. g. Para la experienci experienciaa de fuerza fuerza consta constante, nte, calcular calcular el valor valor de la fuerza fuerza y compararlo compararlo con el obtenido obtenido con el software. software. Calcular Calcular el porcentaje porcentaje de error. error. h. Copiar en Word, desde el CASSY LAB la informa información ción corresp correspondien ondiente te a los datos arrojados y las gráficas realizadas en la experiencia.

6. BIBLIOGR BIBLIOGRAF AF A TEXTOS SUGERIDOS SERWAY, SERWAY, Raymond. Raymond. FISICA FISICA tomo I, Quinta Quinta edición. edición. Ed. Mc Graw Hill. Hill. GETTYS, GETTYS, W. Edward. Edward. FISICA tomo I. Ed. Mc Graw Graw Hill. Hill. TEXTOS COMPLEMENTARIOS

TIPLER, A, Física, tomo I y II. HOLLIDAY, R. Física, Parte I ALONSO Y FINN. Mecánica.


GUÍA DE LABORAT LABORATORIO ORIO PRACTICA N° 2 1. IDE IDENTIF NTIFIC ICA ACI N

FACULTAD PROGRAMA CICLO: Tecnológico ASIGNATURA ASIGNATURA UNID UNIDA AD TEM TEM TICA TICA TEMA DOCENTE FECHA

CIENCIAS NATURALES E INGENIERIA

SEMESTRE: IV Laboratorio de Física Dinámica y Leyes de Newton Plano inclinado

2. JU JUST STIF IFIC ICA ACI N La práctica de plano inclinado estudia el movimiento de los cuerpos teniendo en cuenta la fuerza de rozamiento rozamiento que que se ejerce entre entre las diferen diferentes tes superfici superficies es de los cuerpos cuerpos en contacto contacto,, y las diferentes fuerzas que actúan sobre un cuerpo al estar apoyado sobre una superficie, sea plana o inclinada. inclinada. Así mismo, mismo, se podrán podrán analizar analizar las fuerza fuerzass de rozamie rozamiento nto ssobre obre diferen diferentes tes superfi superficies cies y las fuerzas que actúan sobre los los cuerpos, las cuales serán medidas con dinamómetros.

3. OBJETIVOS    

Calcular el coeficiente de rozamiento ro zamiento estático. Comparar el coeficiente de fricción estático (rozamiento estático) en distintas superficies. Interp Interpret retar ar ana analít lítica ica y experime experimenta ntalme lmente nte el movimi movimient entoo rectilí rectilíneo neo,, teniend teniendoo en cuenta cuenta el coeficiente de fricción. Comparar los valores calculados con los medidos al realizar la práctica de movimiento rectilíneo.

4. ACTIVIDADES Para la evaluación del informe de laboratorio se tendrán en cuenta todos los conceptos y explicaciones dadas como referencia y los criterios acordados de evaluación que se evidencia desde la ejecución de la práctica hasta la realización y puntualidad de la entrega del informe de parte del estudiante al profesor. El preinforme escrito del laboratorio que usted realizará se entrega al iniciar la práctica y debe contener: contener: títu título lo de la práctica, objetivos, objetivos, marco marco teórico teórico (correspon (corresponde de a la teoría investigativa investigativa acerca acerca del tema de la practica realizada), materiales, procedimiento (montaje y ejecución) y bibliografía. Los temas de la investigación teórica acerca de la práctica son los siguientes:      

Movimiento Rectilíneo con velocidad constante y con c on aceleración constante. Tipos de fuerza (peso, normal, tensión, fricción), fuerzas de contacto, unidades de fuerza. fuerza. Leyes de Newton. Diagrama de cuerpo libre. Problemas de plano inclinado. Energía potencial, energía cinética (concepto y fórmula).

Al realizar el informe usted debe tener en cuenta el siguiente contenido: co ntenido: cálculos, análisis de los resultados obtenidos (datos), (datos), análisis análisis de gráficas, evaluación, observaciones y conclusiones.

UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BÁSICAS LISTA DE MATERIALES       

Plano inclinado Carrito Angulo de aluminio en en L 2 Dinamómetr Dinamómetros os de precisión precisión 1.0 N Dinamómetro de precisión 5.0 N 2 Bloque Bloque de madera madera de 165 gr y 339gr 339gr 1 metro

MONTAJE Y EJECUCION DEL EXPERIMENTO COEFICIENTE DE FRICCIÓN ESTATICO Y FUERZAS SOBRE EL PLANO INCLINADO

Figura 1

Para el montaje deberá realizar los siguiente pasos para poder empezar a desarrollar la practica: 1. Correg Corregir ir los dina dinamóme mómetro tross al punto punto cero cero (0) (0) 2. Se acomoda acomoda la ba base se del plano inclinad inclinadoo a una una distancia distancia de 50 cm. ddel el pivote pivote (cada (cada franja blanca y negra corresponde a 5cm). 3. El montaje montaje debe qquedar uedar como esta esta indicado indicado en la figura figura 1. 4. Tomar el el dinamómetr dinamómetroo 1 (F1) (F1) acomodarlo acomodarlo en el extremo extremo superio superiorr del plano. plano. 5. Colocar Colocar el carrito carrito sobre sobre el plano inclinado inclinado y engancharlo engancharlo al dinamómet dinamómetro ro 1 (F1). 6. Cuidadosamen Cuidadosamente te acomodar acomodar el dinamómet dinamómetro ro 2 (F2) (F2) lo más perpendicu perpendicularmen larmente te posible posible al plano inclinado y soltar el carrito hasta que toque apenas la superficie del plano. 7. Repetir Repetir la medición, medición, moviendo moviendo el soporte soporte de de acuerdo acuerdo a los valores valores de la tabla. tabla. 8. Leer y registr registrar ar los los valores valores de las fuerzas fuerzas de acuerdo acuerdo a la siguiente siguiente tabla. DISTANCIA (c (cm) 50 40 30 20 10 5

DINAMOMETRO 1 (F1)

DINAMOMETRO 2 (F2)

DETERMINACIÓN DEL COEFICIENTE DE FRICCIÓN USANDO EL PLANO INCLINADO

1. Se acomoda acomoda la base del del plano inclinado inclinado a una una distancia distancia de 50 cm cm del pivote pivote (cada franja franja


2. 3. 4. 5. 6.

blanca y negra corresponde a 5 cm). Colocar Colocar el bloque de 165 gr sobre sobre el el plano plano inclinado inclinado por por el lado lado plastifi plastificado cado hacia hacia abajo abajo y lentamente mueva el soporte hacia el pivote hasta que el bloque empiece a deslizar como se muestra en la figura 2. Medir la distancia distancia entre entre el el pivote pivote y el soporte soporte con el metro. metro. Registre Registre estos estos valores valores en en la tabla. Repetir Repetir la medición medición para para el bloque de de 165 gr colocand colocandoo ahora el lado lado de madera madera hacia hacia abajo. Repeti Repetirr el exper experime imento nto para para el bloqu bloquee de 339 339 gr por por el lado lado plast plastifi ificad cadoo y por por el lado lado de madera. Ahora coloque los bloques bloques por uno uno de de los lados y repita repita la la experien experiencia. cia. Calcule Calcule el área área de cada lado del bloque.

Figura 2

BLOQUE

MATERIAL

AREA (cm )

S (cm)

5. EVALUACIÓN Como parte de la evaluación ahora usted debe realizar las siguientes actividades: a. Hallar los los ángulos ángulos del plano inclinado inclinado teniend teniendoo en cuenta los los datos tomados tomados a cada cada distancia distancia que se encontraba el soporte. DISTANCIA 50 40 30 20 10 5 b. c. d. e. f.

ANGULO

Hallar Hallar las compone componente ntess en X (F1) (F1) e Y (F2) (F2) del peso peso del del carro carro en el el plano plano inclina inclinado. do. Halla Hallarr el el pes pesoo del del carr carro. o. Realice Realice una ttabla abla compara comparativa tiva entre entre los los valores valores de F1 y F2 medidos medidos y calculados calculados para para el carro. carro. Realice Realice una gráfica gráfica de F (fuerza) (fuerza) vs S (distancia) (distancia) para los valores valores de F1 y F2 medidos medidos y calculados para el carro. Con los los datos datos obtenidos obtenidos en en la parte parte de de determina determinación ción del del coeficient coeficientee de fricció fricciónn en el plano

UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BÁSICAS inclinado, calcule la energía potencial y la energía cinética de los bloques cuando se deslizan sobre la superficie de madera. g. Hallar Hallar los los coefic coeficien ientes tes de de fricció fricciónn que se se produc producen en en los los bloque bloquess por cada cada supe superfi rficie cie  ESTATICO(MADERA)

 ESTATICO(PLASTICA)

BLOQUE 165 g BLOQUE 339g


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CIENCIAS NATURALES E INGENIERIA SEMESTRE: IV IV Laboratorio de Física Dinámica Deflexión de una hoja de resorte

2. JUSTIFICACIÓN La práctica de deflexión de una hoja de resorte estudia la capacidad de deformación que tienen los cuerpos cuando son sometidos a una una carga estática. Con la realización del experimento se analizará la facultad que tienen los materiales de regresar a su estado natural, después de sufrir una deformación elástica, y de ser retirada la carga.


Determinar la deflexión de una hoja de resorte como una función de la longitud y de la fuerza que actúa sobre ella. Verificar la relación existente entre la deflexión de una hoja de resorte, su longitud y la fuerza aplicada.

4. ACTIVIDADES Para la evaluación evaluación del informe informe de laboratorio laboratorio se tendrán tendrán en cuenta cuenta todos los conceptos conceptos y explicaciones dadas como referencia y los criterios acordados de evaluación que se evidencia desde la ejecución de la práctica hasta la realización y puntualidad de la entrega del informe de parte del estudiante al profesor. El preinforme escrito del laboratorio que usted realizará se entrega al iniciar la práctica y debe contener: contener: títu título lo de la práctica, objetivos, objetivos, marco marco teórico teórico (correspon (corresponde de a la teoría investigativa investigativa acerca acerca del tema de la practica realizada), materiales, procedimiento (montaje y ejecución) y bibliografía. bibli ografía. Los temas de la investigación teórica acerca de la práctica son los siguientes:     

Concepto de flexión. Momento flector o flectante. Concepto de deformación y tipos de deformación. Ley de Hooke y constante de elasticidad. Aplicaciones de la Ley de Hooke.

Al realizar el informe usted debe tener en cuenta el siguiente contenido: co ntenido: cálculos, análisis de los resultados obtenidos (datos), (datos), análisis análisis de gráficas, evaluación, observaciones y conclusiones. LISTA DE MATERIALES      

2 bases soporte Barra soporte de 25 cm 2 barras soportes de 50 cm Prensa universal Hoja de resorte (regla metálica de acero, acero, aluminio, bronce, cobre, plástica) Par de indicadores


Cinta métrica Juego de pesas de 50 gr


Figura 1 NOTA IMPORTANTE: Para desarrollar la práctica usted debe traer preparadas dos reglas de mínim o 30 cm de long itud con u n orificio en uno de sus extrem os. Una regla debe ser metálica (acero, (acero, aluminio, bronce, cobre ) y l a o t r a d eb e s er u n a r eg l a p lás ti ca .

Para ejecutar la experiencia debe seguir los siguientes pasos: 1. La fig. fig. 1 mue muestr straa la dispos disposició iciónn de llos os eequi quipos pos para para el experi experimen mento. to. Ensamb Ensamble le los los elementos como se muestra, muestra, pero sin colgar las pesas inmediatamente. 2. Usar Usar el punte puntero ro o indica indicador dor para para seña señalar lar la posi posición ción cero cero del del resor resorte te sin sin carga carga (Fig. (Fig. 2). 2). No cambiar la posición del puntero una vez que se ha movido a su posición apropiada. 3. Colgar Colgar las las pesas pesas en en el extre extremo mo libre libre de la hoja hoja de de resort resorte. e.

Figura 2

Después de haber realizado el montaje proceda a la ejecución del experimento de la siguiente manera: Deflexión S como una función de la fuerza F 1. Coloqu Coloquee la hoja hoja de resort resortee a una longit longitud ud (L) de de 10 cm, cm, de acuerd acuerdoo a la figur figuraa 2. 2. Medir Medir las deflexion deflexiones es de la hhoja oja de resorte resorte,, S, (fig. (fig. 1) cada vez que se se añada añada una pesa, pesa, siendo siendo n (el (el número de pesas) = 1,2,3,4 1,2,3,4 e ingrese los valores en la tabla 1.


N

L= F_ N

S_ Cm

0 1 2 3 4 Tabla 1

Deflexión S con fuerza F constante

1. Suspen Suspenda da el númer númeroo de masas masas que que le indi indique que el el docent docentee en la hoja hoja de reso resorte rte.. 2. Cambiar Cambiar la la longit longitud ud (L) de de la hoja hoja de reso resorte rte de de acuerdo acuerdo a los valor valores es de la la tabla tabla 2 o siguie siguiendo ndo las indicaciones del docente y midiendo cada vez la deflexión S de la hoja. 3. Al cambiar cambiar la longitud longitud (L) debe debe llevar la la hoja de resorte resorte a su posición posición cero cero (0). (0). 4. Regist Registre re los los datos datos y comple complete te la la tabla tabla 22.. n= F= L_ S_ ____ Cm Cm √ _S_ cm 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Tabl Tablaa 2

5. EV EVALUA LUACI N a. Trazar Trazar una gráfica gráfica que que muestre muestre S como como una función función de la fuerza fuerza F, con los datos datos de la la tabla 1. b. ¿Cuál es la relación relación ent entre re la deflexión deflexión S y la fuerza fuerza F? c. Trazar Trazar una gráfica gráfica que muestr muestree la deflexión deflexión S como una una función función de la longitud longitud (L), (L), con los datos de la tabla 2. d. ¿Qué tipo de de relación relación se presenta presenta entre entre la deflexión deflexión S y la longitud longitud L? L? e. Traz Trazar ar una una grá gráfifica ca de S vs L f. ¿Qué ¿Qué tipo tipo de de relac relación ión se se pres presen enta ta ent entre re S y L? g. ¿Cómo ¿Cómo eexpl xplica ica el porqu porquee de esta esta relació relación? n?

6. BIBLIOGR BIBLIOGRAF AF A TEXTOS SUGERIDOS SERWAY, Raymond. FISICA tomo tomo I, Quinta edición. Ed. Mc Graw Hill. TEXTOS COMPLEMENTARIOS

TIPLER, A, Física, tomo I y II. ALONSO Y FINN. Mecánica.


GUÍA DE LABORATORIO PRACTICA N° 4 1. IDE IDENTIF NTIFIC ICA ACI N

FACULTAD PROGRAMA CICLO: ASIGNATURA ASIGNATURA UNID UNIDA AD TEM TEM TICA TICA TEMA DOCENTE FECHA


SEMESTRE: Mecánica Estática y Equilibrio Palancas

2. JU JUST STIF IFIC ICA ACI N La práctica de palancas estudia la influencia que tiene la distancia y el punto de aplicación de una fuerza cuando se trata de mover o levantar un objeto. Con la realización del experimento se busca que el estudiante demuestre la Ley de los Momentos y las condiciones de equilibrio, además que reconozca los tipos de palancas y las aplicaciones que pueden tener.

3. OBJETIVOS   

Comparar la fuerza que se produce en palancas de 1 y 2 brazos como una función de la carga. Relacionar la fuerza en palancas de 1 y 2 brazos como una función del brazo de carga. Diferenciar la fuerza en palancas de 1 y 2 brazos como una función del brazo de potencia y del brazo de carga.

4. ACTIVIDADES Para la evaluación del informe de laboratorio se tendrán en cuenta todos los conceptos y explicaciones dadas como referencia y los criterios acordados de evaluación que se evidencia desde la ejecución de la práctica hasta la realización y puntualidad de la entrega del informe de parte del estudiante al profesor. El preinforme escrito del laboratorio que usted realizará se entrega al iniciar la práctica y debe contener: contener: títu título lo de la práctica, objetivos, objetivos, marco marco teórico teórico (correspon (corresponde de a la teoría investigativa investigativa acerca acerca del tema de la practica realizada), materiales, procedimiento (montaje y ejecución) y bibliografía. Los temas de la investigación teórica acerca de la práctica son los siguientes:    

Momento de una fuerza. Condiciones de Equilibrio. Máquinas simples, clases, leyes y elementos. Tipos de palancas.

Al realizar el informe usted debe tener en cuenta el siguiente contenido: co ntenido: cálculos, análisis de los resultados obtenidos (datos), (datos), análisis análisis de gráficas, evaluación, observaciones y conclusiones. LISTA DE MATERIALES     

Barra soporte de 47 cm Mordaza múltiple Leybold Barra de equilibrio de 1 m 12 Pesas de 49 gr c/u Trípode en forma de V de 30 cm


Dinamómetro de 2 N Dinamómetro de 5 N


Figura 1A

Figura 1B

1. Se acomoda acomoda la barra barra de soporte soporte de 47 cm. en la base base de forma forma de V grande. grande. 2. Con la prensa prensa múltiple múltiple se acomoda acomoda la palanca palanca de 1m, 1m, de tal forma forma que que quede horizon horizontal tal (franjas blancas y negras en frente) como lo indica la figura 1 EXPERIMENTO:

Realice las siguientes mediciones, primero para la palanca de 2 brazos (figura 1A) y repitalas para la palanca de 1 brazo (figura 1B) a. Med Medici ición ón como como una func función ión del del brazo brazo de carga carga F2. F2. Susp Suspen ende derr 4, 8 y 12 12 pesa pesass (cad (cadaa pes pesaa tie tiene ne un un peso peso de de 49 g) en X2= X2= 24 cm cm y col coloc ocar ar un un dinamómetro dinamómetro (con el que que mejor resultad resultados os obtenga) obtenga) en X1=48 cm para para determinar determinar la fuerza fuerza F1 requerida requerida para para mantener mantener la palanca palanca en equilibrio. equilibrio. F1

X1

F2

X2

b. Med Medici ición ón como como una func función ión del del brazo brazo de carga carga X2. X2. Suspen Suspender der 4 pesas pesas en en X2. = 48 cm , 36 cm cm y 24 cm cm colocan colocando do un un dinamó dinamómet metro ro (con (con el que mejor mejor result resultado adoss obteng obtenga) a) en X1 = 32 cm para para dete determi rminar nar la la fuerz fuerzaa F1 reque requerid ridaa para para manten mantener er la palanca en equilibrio. F1

X1

F2

X2

UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BÁSICAS c. Med Medici ición ón como como una fun funció ciónn de brazo brazo ddee poten potencia cia X1. Susp Suspen ende derr 4 pesa pesass en X2. X2. = 44 cm y colo coloca carr un dina dinamó móme metr troo (con (con el el que que mejor mejor resu resultltad ados os obteng obt enga) a) en X1 = 40, 32 y 20 cm para para determin determinar ar la fuerza fuerza F1 requer requerida ida para para manten mantener er la pot potenc encia ia en equilibrio. F1

X1

F2

X2

d Cálc Cálcul uloo del del punt puntoo de equi equililibr brio io en pala palanc ncaa de 2 braz brazos os.. Coloque 8 masas en X1= 20 cm. Calcule el valor de X2 cuando suspende 5 y luego 6 masas. e Cálc Cálcul uloo del del núm númer eroo de de masa masass ppar araa el equi equililibr brio io eenn pal palan anca ca de 2 bra brazo zos. s. Coloque 6 masas en X2= 28 cm. Calcule el número de masas necesarias para lograr el equilibrio si las debe ubicar en X1= 12 cm. Apuntar las conclusiones y observaciones de esta experiencia. NOTA: Se puede tomar los datos de esta práctica desde cualquier distancia teniendo en cuenta que tipo de medición medición se quiere observar. observar.

5. EV EVALUA LUACI N a b c d e f

Comprob Comprobar ar a part partir ir de la la segund segundaa condic condición ión de de equilib equilibrio rio los los valore valoress de F1. Comparar Comparar la fuerza fuerza que ssee produce produce en pa palancas lancas de 1 y 2 brazos brazos como una una función función de la carga. carga. Relaci Relaciona onarr la fuerz fuerzaa en pala palanca ncass de 1 y 2 brazos brazos como como una una funci función ón del del brazo brazo ddee carga carga.. Diferenciar Diferenciar la fuerza fuerza en palancas palancas de 1 y 2 brazos brazos como como una una función función del del brazo brazo de potencia potencia y del brazo de carga. Hallar el porcenta porcentaje je de error entre el valor valor de F1 experimen experimental tal y calculado. calculado. ¿Qué ¿Qué tipo tipo de de palanc palancaa repre represen senta ta la la palan palanca ca de 1 brazo brazo y la de 2 brazo brazos? s?


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GUÍA DE LABORATORIO PRACTICA N° 5 1. IDENTIFICACIÓN

FACULTAD PROGRAMA CICLO: Tecnológico ASIGNATURA ASIGNATURA UNID UNIDA AD TEM TEM TICA TICA TEMA DOCENTE FECHA


SEMESTRE: IV Laboratorio de Física Energía, Cantidad de Movimiento y Colisiones Colisiones

2. JU JUST STIF IFIC ICA ACI N La práctica de colisiones estudia estudia la Ley de conservación de a energía y del momentum. Con la realización del experimento se analizaran los tipos de colisión y la deformación que pueda o no sufrir un cuerpo durante un choque y la forma form a en que afecta a la conservación de la energía y de la cantidad de movimiento, para esto se hará uso de la herramienta Cassy-Lab.

3. OBJETIVOS Interpretar los efectos que se producen después de una colisión teniendo en cuenta las condiciones iniciales y el tipo de colisión.  Analizar los elementos que intervienen en un choque c hoque y como c omo afectan la medición y análisis de resultados.  Reproducir la práctica correspondiente a colisiones del Laboratorio de Física de las UTS. 

4. ACTIVIDADES Para la evaluación del informe de laboratorio se tendrán en cuenta todos los conceptos y explicaciones dadas como referencia y los criterios acordados de evaluación que se evidencia desde la ejecución de la práctica hasta la realización y puntualidad de la entrega del informe de parte del estudiante al profesor. El preinforme escrito del laboratorio que usted realizará se entrega al iniciar la práctica y debe contener: contener: títu título lo de la práctica, objetivos, objetivos, marco marco teórico (correspon (corresponde de a la teoría investigativa investigativa acerca acerca del tema de la practica realizada), materiales, procedimiento (montaje y ejecución) y bibliografía. Los temas de la investigación teórica acerca de la práctica son los siguientes:       

Energía cinética (concepto y fórmula). Ley de conservación de la energía. Cantidad de movimiento (conceptos, fórmulas, unidades). Impulso (concepto, fórmulas, unidades). Conservación de la cantidad de movimiento m ovimiento (conceptos y fórmulas). Colisiones y tipos de colisiones c olisiones (conceptos y características). Interpretación de gráficas de energía.


UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BÁSICAS LISTA DE MATERIALES             

Senso Sensorr – CASS CASSY Y Adaptador de corriente Unidad Timer Pista de aire lineal Soporte para la pista Fuente de alimentación de aire Barreras de luz en horquilla Cables multipolar de 6 polos, L = 50 cm Puntas de colisión 2 Carritos y sus respectivas banderas 4 masas de 109.36 109.36 gr PC con Windows 95/98/NT o versión mayor Sofware CASSY Lab


Figura 1

Para realiza realizarr el montaje montaje deberá deberá seguir seguir los siguiente siguiente pasos pasos con con ayuda de la gráfica gráfica 1 y así poder empezar a desarrollar la práctica: 1. Conectar Conectar a las barreras barreras luminosa luminosass los cables cables de 6 polos como como se muestra muestra en la figura figura 1. 2. Ubicar las barrer barreras as luminosas luminosas entre entre las bases del carril. carril. 3. Acomodar Acomodar la Unidad Timer en el INPUT A del sensor CASSY. 4. Cone Conect ctar ar a la unid unidad ad Time Timerr los los cabl cables es de de 6 polo poloss de las las barr barrer eras as lumin luminos osas as seg según ún la la grafica 1. 5. Conect Conectar ar el senso sensorr CASSY CASSY por por puerto puerto seri serial al al PC. PC. 6. Conectar Conectar el sensor sensor CASSY CASSY con el adaptador adaptador de corrie corriente nte al toma toma corrient corriente. e. 7. Colocar Colocar en el carro carro los implementos implementos (bande (bandera, ra, masas masas y accesorio accesorio de colisión) colisión) según según el tipo de colisión que se vaya a evaluar en la práctica. 8. Ubicar los carros carros según según tipo de de colisión colisión y posición posición que se se vaya a realizar. realizar. 9. No olvide olvide que que debe debe poner poner a funcionar funcionar la la bomba bomba de de aire aire para para reducir reducir la la fricción. fricción. La fuente de alimentación de aire se enciende por la parte de atrás. Nota: Para efectua efectuarr los movimient movimientos os se deben empujar suavemente suavemente los carros carros y no dejar dejar que vuelvan a pasar por las barreras de luz una vez se hayan devuelto al terminar la colisión.


Para la ejecución del experimento usted deberá realizar los siguientes pasos: 1. Ingresar Ingresar al al CASSY-lab CASSY-lab dar dar clic en en cerrar cerrar en la la ventana ventana que aparece. aparece. 2. En la nueva ventana ventana (ajustes) (ajustes) que que aparece aparece dar dar clic en cargar cargar ejemplo. ejemplo. 3. En la ventana ventana de eejemplo jemploss de ensayo ensayo dar clic clic en Física Física y luego luego en la práctica práctica llamada Conservación de la cantidad de movimiento y la energía (choques). 4. Se da clic clic en car cargar gar ejemp ejemplo lo.. 5. Cerrar Cerrar las ventanas ventanas que que aparecen aparecen excepto excepto la ventana ventana de ajustes. ajustes. 6. En la ventana ventana de aju ajustes stes y en la pestaña pestaña General General se activa activa el sensor sensor CASSY con un clic, como se muestra en la figura 2

Figura 2

7. Cerrar Cerrar la ventana ventana de ajustes ajustes y en en documento documento nuevo nuevo dar clic, clic, para para iniciar iniciar las nuevas nuevas mediciones. Ahora está listo para empezar a ejecutar el experimento. 1. Seleccionar Seleccionar los los accesorio accesorioss o puntas puntas de colisión colisión de acuerdo acuerdo al tipo de de choque que se vaya vaya a realizar (elástica, inelástica, perfectamente inelástica). 2. Agregar Agregar a cada uno de los carros carros mínimo mínimo una masa masa de 100 gr gr para el movimien movimiento to o de acuerdo a las indicaciones del docente. 3. Ahora dar clic en el botón de ajustes y en la pestaña CASSY dar clic sobre la figura del sensor en V1-V2. Aparece una ventana de configuración de entrada entrada del sensor, allí podrá seleccionar con un clic la disposición de los carros antes del choque de acuerdo al tipo de de colisión que vaya vaya a realizar. Por último dar clic en cero para calibrar calibrar el movimiento, como aparece en la figura 3. 4. Cerrar Cerrar las ventanas ventanas de de configuració configuraciónn y la de ajustes ajustes para para iniciar iniciar la práctic práctica. a. 5. Recue cuerde que las las me meddicio ciones nes se inici niciaan y se detienen con el botó otón se debe dar clic solo una vez se ha terminado la colisión.

, en este caso


Figura 3

6. Realiza Realizarr el mismo mismo titipo po de colisi colisión ón con míni mínimo mo 3 ejecuc ejecucion iones es con con diferen diferentes tes m masa asass en los carros y/o con diferentes disposiciones de los carros antes de la colisión, de acuerdo a las indicaciones dadas por el docente. 7. Copiar las tablas tablas de dat datos os obtenidos obtenidos en Excel Excel o en Word. Word.

5. EV EVALUA LUACI N Como parte de la evaluación ahora usted debe realizar las las siguientes actividades: a. Con los los datos datos obtenidos obtenidos en en las tablas tablas realiza realizarr las siguien siguientes tes graficas graficas::  Velocidad vs Cantidad de movimiento  Velocidad vs Energía b. Calcular Calcular el valor valor de de la pendiente pendiente de las gráfica gráficass de Velocidad Velocidad vs Cantidad Cantidad de movimiento movimiento.. c. ¿Qué ¿Qué signif significa ica el valo valorr de la pendi pendient entee calcula calculada? da?


TIPLER, TIPLER, A, Física, Física, tomo I y II. HOLLIDAY, R. Física, Parte I ALONSO Y FINN. Mecánica.


GUÍA DE LABORAT LABORATORIO ORIO PRACTICA N° 6 FACULTAD PROGRAMA CICLO: Te Tecnológico ASIGNATURA UNIDAD TEM TICA TEMA DOCENTE FECHA

1. IDE IDENTIF NTIFIC ICA ACI N CIENCIAS NATURALES E INGENIERIA

SEMESTRE: IV IV Laboratorio de Física Dinámica Oscilaciones-Ley de Hooke 2. JUSTI STIFICA FICAC CI N

La práctica de oscilaciones-Ley de Hooke estudia la capacidad de deformación que tienen los resortes cuando son sometidos a una carga estática. estática. Con la realización del experimento se verificará la Ley de Hooke cualitativa y cuantitativamente, se analizará la facultad que tienen los materiales de regresar a su estado natural, después de sufrir una deformación elástica, y de ser retirada la carga, además se investigaran los factores que afectan el período de oscilación de una masa sujeta al extremo de un resorte.


Determinar el período de oscilación y comprobar que no depende de la amplitud de la oscilación, sino de la masa colgada. Explicar Explicar la relación relación que ex existe iste entre entre el el período período T de las oscilaciones oscilaciones de un resorte, resorte, en función de la carga m agregada.

4. ACTIVIDADES Para la evaluación del informe de laboratorio se tendrán en cuenta todos los conceptos y explicaciones dadas como referencia y los criterios acordados de evaluación que se evidencia desde la ejecución de la práctica hasta la realización y puntualidad de la entrega del informe de parte del estudiante al profesor. El preinforme escrito del laboratorio que que usted realizará se entrega al iniciar la práctica y debe contener: contener: títu título lo de la práctica, objetivos, objetivos, marco marco teórico teórico (correspon (corresponde de a la teoría investigativa investigativa acerca acerca del tema de la practica realizada), materiales, procedimiento (montaje y ejecución) y bibliografía. Los temas de la investigación teórica acerca de la práctica son los siguientes: 

   

Movimiento Armónico Simple, características y elementos (período, frecuencia, amplitud, elongación, fase, punto de equilibrio). Ley de Hooke (concepto y fórmula), constante de elasticidad. Aplicaciones de la Ley de Hooke Concepto de rigidez. Energía potencial potencial elástica (concepto y fórmula).


UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BÁSICAS LISTA DE MATERIALES         

3 Resortes Resortes helicoi helicoidales dales grande grande (3 cm de diámet diámetro), ro), mediano mediano (2 cm de diámet diámetro) ro) y pequeño pequeño (1.5 cm de diámetro) 5 Pesas 49.7 gr c/u Prensa con gancho 2 bases soporte 3 barras barras soporte soporte,, 25 25 cm, cm, 50 cm y 150 150 cm Tripode en forma de V de 30 cm 1 Manguito 1 aguja ó pin, 5.5 cm 1 cinta métrica


Figura 1

Para realizar el montaje deberá seguir los siguiente pasos y así poder empezar a desarrollar la práctica: 1. Acomodar las 2 bases soporte, las barras de 25 y 50 cm, el manguito y el pin como lo muestra la figura 1.

2. La mordaza mordaza con gancho se ubica ubica en la parte parte superior superior de la varilla de soporte. soporte. Para la ejecución del experimento usted deberá realizar los siguientes pasos:

1. Ahor Ahoraa en en el el mon monta taje je de figu figura ra 2 con con el el res resor orte te grand grandee mida mida su su lon longi gitu tud. d. Comie Comienc ncee colocando colocando 1 masa agregando agregando hasta 3 masas midiendo midiendo en cada caso la longitud longitud del resorte. 2. Repita Repita la misma medición medición para los otros otros 2 resort resortes es (median (medianoo y eell pequ pequeño) eño) y mida sus sus longitudes longitudes sin aplicar aplicarle le carga. carga. Comience Comience colocan colocando do 1 masa agregando agregando hasta 5 masas midiendo en cada caso la longitud de los resortes.

5. EV EVALUA LUACI N Como parte de la evaluación ahora usted debe realizar las siguientes actividades: a. Determine Determine la elongación elongación de los los 3 resortes, resortes, organizando organizando los los datos datos en una tabla. tabla. b. Trace un gráfic gráficaa que muestre muestre la elongación elongación de los los 3 resortes resortes helicoidale helicoidaless como una función función


c. d. e. f. g.

de la fuerza. Calcule Calcule a partir partir de los los datos o de las gráficas gráficas los valore valoress de K, para para cada cada uno de los resortes. Determine Determine el el periodo periodo de oscilación oscilación para para cada cada uno ddee los resorte resortess y verifiqu verifiquee la relación relación que tiene con el número de masas colgadas. ¿Qué ¿Qué hace hace que un resort resortee sea sea difer diferent entee de otro? otro? ¿Cómo cambia el período período de de oscilación oscilación de de una masa, masa, ssujeta ujeta a un resort resorte, e, al aumenta aumentarr el valor de la misma? Calcule Calcule la energía energía potencial potencial elástica elástica para para cada resorte resorte al suspender suspender cada cada una de las masas.


TIPLER, A, Física, tomo I y II. HOLLIDAY, R. Física, Parte I ALONSO Y FINN. Mecánica.


ELECTROMÁGNETISMO


GUÍA DE LABORATORIO PRACTICA N° 7 FACULTAD PROGRAMA CICLO: Te Tecnológico ASIGNATURA UNID UNIDAD AD TEM TEM TICA TICA TEMA DOCENTE FECHA

1. IDENTIFICACIÓN CIENCIAS NATURALES E INGENIERIA

SEMESTRE: IV IV Laboratorio de Física Transmisión de potencia de un transformador

2. JUSTIFICACIÓN La práctica de Transmisión de potencia de un transformador sirve para el estudio cuantitativo de un transformador, también con la realización del experimento se demostrarán las propiedades y regularidades de un transformador, además de la transferencia de potencia que tiene el mismo. Esto se hace hace midiendo simultáneamente los valores RMS de los voltajes primario y secundario así como la corriente corriente primaria primaria y secundaria secundaria en un reóstato reóstato con con R = 0 – 110 


Reconocer físicamente el funcionamiento de un transformador transformador y sus partes. Determinar la diferencia de fase entre el voltaje y la corriente en los lados primarios y secundarios. Determinar gráficamente la máxima transferencia de potencia del transformador. Determinar la máxima eficiencia.

4. ACTIVIDADES Para la evaluación evaluación del informe informe de laboratorio laboratorio se tendrán tendrán en cuenta cuenta todos los los conceptos conceptos y explicaciones dadas como referencia y los criterios acordados de evaluación que se evidencia desde la ejecución de la práctica hasta la realización y puntualidad de la entrega del informe de parte del estudiante estudiante al profesor. profesor. El preinforme escrito del laboratorio que usted realizará se entrega al iniciar la práctica y debe contener: contener: títu título lo de la práctica, objetivos, objetivos, marco marco teórico teórico (correspon (corresponde de a la teoría investigativa investigativa acerca acerca del tema de la practica realizada), materiales, procedimiento (montaje y ejecución) y bibliografía. Los temas de la investigación teórica acerca de la práctica son los siguientes:      

Transformadores (Alta, baja y reguladores). Concepto de autoinducción e inducción mutua. Aplicaciones de los transformadores. Concepto de rectificación de la corriente. Concepto de corriente alterna (AC) y corriente continua (DC). Fuerza electromotriz electromotriz (FEM) (concepto y fórmula).

Al realizar el informe usted debe tener en cuenta el siguiente contenido: co ntenido: cálculos, análisis de los resultados obtenidos (datos), (datos), análisis análisis de gráficas, evaluación, observaciones y conclusiones. LISTA DE MATERIALES  

Power Cassy Sensor Cassy

UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BÁSICAS         

Adaptador de corriente Núcleo en forma de U con yugo Dispositivo de sujeción Transformador de 250 espiras Reóstato de 100  6 Cables, Cables, 100cm, negros negros Cinta métrica PC con Windows 95/98/NT o mejor versión Sofware CASSY Lab


Figura 1

Para poder realizar el montaje deberá seguir los siguientes pasos con ayuda de la grafica 1 y así poder empezar a desarrollar la practica. 1. Conectar Conectar el el sensor sensor CASSY CASSY y el Power Power CASSY CASSY en serie serie por por medio medio de los conector conectores es a cada lado, uno macho macho y hembra como se se observa observa en la figura figura 1. 2. Conect Conectar ar el reósta reóstato to y el transf transform ormado adorr usando usando los cables cables neg negros ros de acuerdo acuerdo a la figura figura 1. 3. Conect Conectar ar el el Power Power CASSY CASSY al puer puerto to serial serial del del PC. PC. 4. Verificar Verificar las conexione conexioness eléctricas eléctricas antes de alimentar alimentar el circuito. circuito. 5. Conect Conectar ar el el Senso Sensorr CASSY CASSY y el Powe Powerr CASSY CASSY con el adap adaptad tador or de de corri corrient entee al tom tomaa corriente. Para la ejecución de del experimento usted deberá realizar los siguientes pasos: 1. Ingresar Ingresar al CASSY-Lab CASSY-Lab dar clic clic en en la ventan ventanaa que aparece. aparece. 2. En la nueva Ventana Ventana (Ajustes) (Ajustes) que que aparece aparece dar dar clic en en cargar cargar ejemplo. ejemplo. 3. En la ventana ventana ddee ejemplos ejemplos de ensayo ensayo dar dar clic en Física y luego en la práctica práctica llamada llamada Trasmisión de Potencia de un Transformador. 4. Se da clic clic en carg cargar ar ejemp ejemplo lo (con (con Power Power CASS CASSY). Y). 5. Cerrar Cerrar las ventanas ventanas que que aparecen aparecen excepto excepto la ventana ventana de ajustes. ajustes. 6. En la ventana ventana ddee ajustes ajustes y en la pestañ pestañaa General General se activa activa el sensor sensor Power Power CASSY, CASSY, como se muestra en la figura 2. 7. En el botón botón visualiza visualizarr parámetros parámetros de de medición medición dar dar clic en registro registro manual manual


Figura 2

8. Cerrar Cerrar la ventan ventanaa de ajustes ajustes y en documento documento nuevo nuevo dar dar clic, clic, para para iniciar iniciar las nuevas mediciones. Ahora esta listo para empezar a ejecutar el experimento. 1. Con la cinta métrica métrica mida la longitud longitud del reóstato. reóstato. Iniciando Iniciando en 4.5 cm hasta hasta 37.5 cm correspond correspondee a la escala de 0 a 100  del reóstato. 2. Ahora dar clic en el botón de ajustes y en la pestaña CASSY dar clic sobre la figura del Power Cassy en U1, allí se debe tener ajustado en 5 Vp, ahora cierre la ventana de ajustes en el generador de funciones. 3. Ahora Ahora dar dar clic en el el sensor sensor en IA2, IA2, allí allí dar clic clic en correg corregir. ir. Aparec Aparecee una una vent ventana ana para para corregir corregir valores valores medidos, medidos, allí en el cuadro cuadro Offset escribi escribirr cero (0) y dar clic en corregir corregir offset, como se muestra en en la figura 3. Cerrar las ventanas de configuración del sensor. 4. Ahora Ahora dar dar clic clic sobre sobre la la figur figuraa del del se senso nsorr en UB2, UB2, allí allí ddar ar clic clic en corr corregi egir. r. Aparec Aparecee una una ventana para corregir valores medidos, allí en el cuadro de Offset escribir cero (0) y dar clic en corregir offset. 5. Cerrar Cerrar las ventanas ventanas de de corregir corregir valores valores medidos, medidos, la de de configuració configuraciónn del sensor sensor y por último la de ajustes. 6. Recue cuerde que las las me meddiciones nes se inic nician y se detienen con el botó otón , en este caso se debe dar clic clic cada vez que se mueve 0.5 0.5 cm la resistenc resistencia ia del reostát reostáto. o. 7. Copie Copie las las gráfic gráficas as y los los dat datos os en Word o Exce Excell 8. Ahora Ahora repita repita los pasos pasos 2 a 7, teniendo teniendo ajustado ajustado el U1 U1 del Power Power Cassy Cassy en 3 Vp y 7 Vp.


Figura 3

5. EV EVALUA LUACI N a. b. c. d.

¿Cómo es es el funcionami funcionamiento ento ddee un transfor transformador? mador?,, explique explique su respuest respuesta. a. ¿Qué significado significado tiene la gráfica gráfica obtenida obtenida y que se puede identificar identificar en ella? ella? ¿Qué diferencias diferencias se presenta presentann en las las curvas curvas al variar variar la la el voltaje voltaje pico pico en 3, 3, 5 y 7 Vp. ¿Qué ¿Qué indica indica la eficie eficienci nciaa obtenida obtenida en en las gráfic gráficas? as?

6. BIBLIOGR BIBLIOGRAF AF A TEXTOS SUGERIDOS SERWAY, SERWAY, Raymond. Raymond. FISICA FISICA tomo tomo II, II, Quinta Quinta edición. edición. Ed. Mc Graw Graw Hill. Hill. TEXTOS COMPLEMENTARIOS SADIKU, Matthew. Elementos de Electromagnetismo, Electromagnetismo, Tercera edición. FLEISCH, Kraus. Electromagnetismo con aplicaciones, Quinta edición. RODRIGUEZ, Omar. Física Electromagnetismo Electromagnetismo .


GUÍA DE LABORATORIO PRACTICA N° 8 FACULTAD PROGRAMA CICLO: Te Tecnológico ASIGNATURA UNIDAD TEM TICA TEMA DOCENTE FECHA


SEMESTRE: IV IV Laboratorio de Física Magnetostática. Efectos de una fuerza en un campo magnético.

2. JUSTIFICACIÓN La práctica de efectos de una fuerza en un campo magnético estudia la influencia que ejerce un campo magnético sobre una carga cuando se mueve dentro de él. Con la realización del experimento se medirá la fuerza del campo sobre la partícula partícula cargada, para esto se usará el software Cassy-Lab.




Medir el campo magnético. Medir y analizar el efecto que tiene la fuerza de un conductor de corriente en un campo magnético homogéneo como una función de la corriente en varias longitudes y formas de conductores. Determinar el factor de proporcionalidad entre fuerza y corriente como una función de la longitud del conductor.

4. ACTIVIDADES Para la evaluación del informe de laboratorio se tendrán en cuenta todos los conceptos y explicaciones dadas como referencia y los criterios acordados de evaluación que se evidencia desde la ejecución de la práctica hasta la realización y puntualidad de la entrega del informe de parte del estudiante al profesor. El preinforme escrito del laboratorio que usted realizará se entrega al iniciar la práctica y debe contener: contener: títu título lo de la práctica, objetivos, objetivos, marco marco teórico teórico (correspon (corresponde de a la teoría investigativa investigativa acerca acerca del tema de la practica realizada), materiales, procedimiento (montaje y ejecución) y bibliografía. Los temas de la investigación teórica acerca de la práctica son los siguientes:     

Magnetostá Magnetostática tica (concepto) (concepto).. Densidad de flujo magnético (concepto, fórmula, unidades). Ley de Lorentz (concepto, fórmulas, unidades, interpretación vectorial). Campo magnético generado en una bobina (fórmulas, unidades). Fuerza Fuerza producida producida por por un campo magnético magnético sobre sobre un un conductor conductor cuando cuando ppor or él circula circula una corriente (interpretación vectorial, fórmulas).


Sensor Cassy Adaptador de corriente Sensor de fuerza S ± 1 N, y adaptador del sensor

UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BÁSICAS           

Tripod Tripodee en forma forma de V, 20 cm Varilla Varilla de 47 cm Unidad sensora de 30 A Grupo de anillos conductores para medir la fuerza Fuente de potencia de alta corriente con cable Fuente de potencia AC/DC 0…15 V Prensa múltiple 5 cables, cables, 100 cm, 2 rojos y 3 azules azules Bobina de campo, campo, de 120 espiras con su respectivo soporte PC con Windows 95/98/NT o mejor versión Sofware CASSY Lab

MONTAJE Y EJECUCION DEL EXPERIMENTO FUERZA DEL CAMPO MAGNETICO EN UNA BOBINA DE AIRE

Figura 1

Instrucciones de seguridad:    

Realice Realice el experimento experimento con rapidez rapidez porque porque el anillo conductor, conductor, el soporte soporte del anillo anillo conductor y el sensor de fuerza fuerza sólo pueden soportar por por corto tiempo corrientes de 20 A. Cada vez que se realice una medición y el reloj en el CASSY Lab se congele se deberán apagar las dos fuentes usadas en el experimento. Tenga cuidado con la manipulación del sensor de fuerza y el adaptador del sensor ya ya que son muy delicados y los cables de cobre se pueden romper. Del cuidado cuidado que tenga en la ejecución ejecución de la práctica en las conexiones, conexiones, al encender encender y apagar las fuentes y la rapidez con que realice el experimento dependen la calidad y cantidad de datos que puede obtener.

Para realizar realizar el montaje montaje deberá deberá seguir los siguiente siguiente pasos pasos con ayuda de de la gráfica 1 y así poder poder empezar empezar a desarrollar la práctica: práctica: 1. 2. 3. 4.

Conectar Conectar a las fuent fuentes es los cables cables rojos y azules como se muestra muestra en la figura figura 1. Instalar Instalar el el adaptador adaptador al sensor sensor de fuerza fuerza (sea cuidadoso cuidadoso en este procedi procedimient miento). o). Conect Conectar ar el senso sensorr CASSY CASSY por puer puerto to serial serial al al PC. Conectar Conectar el el sensor sensor CASSY CASSY con con el adaptado adaptadorr de corriente corriente al toma corriente corriente..

Para la ejecución del experimento usted deberá realizar los siguientes pasos:


1. Ingresar Ingresar al al CASSY-lab CASSY-lab dar dar clic en en cerrar cerrar en la la ventana ventana que aparece. aparece. 2. En la nueva ventana ventana (ajustes) (ajustes) que que aparece aparece dar dar clic en cargar cargar ejemplo. ejemplo. 3. En la ventana ventana de eejemplo jemploss de ensayo ensayo dar clic clic en Física Física y luego luego en la práctica práctica llamada Fuerza Fuerza en un campo magnético de una bobina sin nucleo. 4. Se da clic clic en car cargar gar ejemp ejemplo lo.. 5. Cerrar Cerrar las ventanas ventanas que que aparecen aparecen excepto excepto la ventana ventana de ajustes. ajustes. 6. En la ventana ventana de aju ajustes stes y en la pestaña pestaña General General se activa el sensor sensor CASSY CASSY con un clic, clic, como se muestra en la figura 2

Figura 2

7. Cerrar Cerrar la ventana ventana de ajustes ajustes y en en documento documento nuevo nuevo dar clic, clic, para para iniciar iniciar las nuevas nuevas mediciones. Ahora está listo para empezar a ejecutar el experimento. 1. Seleccionar Seleccionar el anillo con con el cual va a trabaja trabajarr e instálelo instálelo en el adaptado adaptadorr del sensor sensor de fuerza (figura 1). 2. Acomodar Acomodar el anillo anillo conductor conductor en la ranura ranura de la bobina bobina como se muestr muestraa en la figura figura 1, de tal manera que quede centrado a lo ancho y alto alto dentro de la bobina, teniendo teniendo en cuenta que el anillo no debe tocar las paredes de la ranura de la bobina. 3. Ahora dar clic en el botón de ajustes

4. 5. 6. 7.

y en la pestaña CASSY dar clic sobre la

figura del sensor en FA1, allí dar clic en cero para calibrar el sensor, como aparece en la figura 3. Cerrar Cerrar las las ventan ventanas as de config configura uració ciónn del sensor sensor.. Ahora Ahora dar clic clic sobre la la figura figura del sensor sensor en IB1, allí allí dar clic clic en corregir. corregir. Aparece Aparece una ventana ventana para corregir corregir valores valores medios, medios, allí allí en el cuadro cuadro de Offset escrib escribir ir cero (0) y dar clic en corregir Offset, como aparece en la figura 3. Cerrar Cerrar las ventanas ventanas de de corregir corregir valores valores medios, medios, la de configu configuración ración del del sensor sensor y por último último la de ajustes.


Figura 3

8. Se enciend encienden en las las fue fuentes ntes.. En la fuent fuentee de Corriente Corriente AC/DC AC/DC se fija un un valor valor de 2.5 2.5 A como corriente proveedora de la bobina. 9. En la fuente de alta corriente se va aumentado la corriente iniciando en cero (0) y aumentando su valor cada 2 A hasta 20 A. Recuer de trab ajar rápid amen te ya qu e se trabajan con altos valores de co rriente, una vez termine la medición lleve a cero (0) el voltaje y la co rriente de las 2 fuentes y apáguelas inm ediatamente prim ero la fuente de alta corriente y luego la de A C/DC. C/DC.

10. Recuerde qu que la las m meedicio ciones nes se se ini inici ciaan y se detienen ccoon el el bot botóón , en en es este ccaaso se debe dar clic cada vez que se cambia el valor de la corriente, iniciando en 0 y aumentando cada 2 A hasta llegar a 20 A. 11. Se cambia el anillo conductor (siendo cuidadoso con el adaptador de sensor sensor y el sensor de fuerza) fuerza) y se repiten repiten los mismos mismos pasos pasos para la la ejecución ejecución del experimen experimento. to. Los anillos anillos que se emplearán en cada práctica están de acuerdo a las indicaciones dadas por el docente.

5. EVALUACIÓN Como parte de la evaluación ahora usted debe realizar las siguientes actividades: a. Se realizará realizará el anterior anterior procedimi procedimiento ento con con cada uno uno de los anillos anillos conduct conductores. ores. b. Tomar Tomar los los dato datoss neces necesario arioss para para complet completar ar la tab tabla la 1 y real realiza izarr la gráfica gráfica con ayud ayudaa del del Cassy Lab. c. Explique Explique el fenómeno fenómeno físico físico observado observado para para que el sensor sensor pueda medir el efecto efecto de la fuerza en el campo magnético.

UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BÁSICAS d. Por regla regla de la mano mano derecha derecha y de acuerdo acuerdo al montaje montaje realizado realizado que que dirección dirección y sentido sentido tiene el campo magnético. Indíquelo con una gráfica. e. Compar Comparee las gráfic gráficas as obt obteni enidas das en cada cada uno uno de los los caso casoss para para los anillos anillos conduc conductor tores es empleados. f. Con ayuda ayuda del Cassy Lab calcule calcule la pendiente pendiente para para cada serie de dat datos os de cada anillo. anillo. g. ¿Qué ¿Qué repres represent entaa la pendie pendiente nte de de la gráfi gráfica ca F vs A?. A?. h. Compare Compare la pendiente pendiente calculada calculada para cada uno de los los anillos anillos conductore conductoress empleado empleados. s. ¿Existe ¿Existe alguna relación relación entre entre la longitud longitud del anillo y la Fuerza?, Fuerza?, ¿Existe ¿Existe algún otro otro tipo de relación?.explique el porqué de sus respuestas. IB1 IB1 (Amp (Amp)) 2A 4A 6A 8A 10A 12A 14A 16A 18A 20A

FA1(mN)

Tabla 1

6. BIBLIOGR BIBLIOGRAF AF A TEXTOS SUGERIDOS SERWAY, SERWAY, Raymond. Raymond. FISICA FISICA tomo tomo II, II, Quinta Quinta edición. edición. Ed. Mc Graw Graw Hill. Hill. TEXTOS COMPLEMENTARIOS SADIKU, Matthew. Elementos de Electromagnetismo, Electromagnetismo, Tercera edición. FLEISCH, Kraus. Electromagnetismo con aplicaciones, Quinta edición. RODRIGUEZ, Omar. Física Electromagnetismo. Electromagnetismo.



CIENCIAS NATURALES E INGENIERIA SEMESTRE: IV IV Laboratorio de Física Magnetoestática Ley de Biot – Sa Savart en en bobina al aire

2. JUSTIFICACIÓN La prácti práctica ca de Biot-Savart Biot-Savart estudia estudia los campos campos magnéticos magnéticos y sirve sirve como base teórica teórica para para su defini def inició ción. n. Con la real realizac ización ión del del experi experimen mento to se veri verific ficará ará la la Ley de Biot-S Biot-Sava avart rt cualit cualitati ativa va y cuantitativamente, se analizarán las perturbaciones que provocan en el espacio circundante las cargas eléctricas móviles, en otras otras palabras, el efecto que tienen las corriente eléctricas en la producción de campos magnéticos, en este experiencia en una bobina de longitud finita.


Determinar la relación entre el campo magnético de una bobina larga al aire como una función de la corriente Relacionar el campo magnético magnético de una bobina larga al aire y la longitud del número de espiras de la bobina.

4. ACTIVIDADES Para la evaluación del informe de laboratorio se tendrán en cuenta todos los conceptos y explicaciones dadas como referencia y los criterios acordados de evaluación que se evidencia desde la ejecución de la práctica hasta la realización y puntualidad de la entrega del informe de parte del estudiante al profesor. El preinforme escrito del laboratorio que usted realizará se entrega al iniciar la práctica y debe contener: contener: títu título lo de la práctica, práctica, objetivos, objetivos, marco marco teórico teórico (correspon (corresponde de a la teoría investiga investigativa tiva acerca acerca del tema de la practica realizada), materiales, procedimiento (montaje y ejecución) y bibliografía Los temas de la investigación teórica acerca de la práctica son los siguientes: 

   

Ley de Biot-Sav Biot-Savart art aplicada aplicada a una bobina bobina (concepto, (concepto, fórmulas, fórmulas, unidades unidades,, interpre interpretación tación vectorial). Concepto de solenoide. Concepto de permeabilidad magnética. Campo Campo mag magnét nético ico creado creado en una una bob bobina ina o soleno solenoide ide (formu (formula, la, unidad unidades) es).. Ley de Ampere (conceptos, formulas, unidades, interpretación vectorial).

Al realizar el informe usted debe tener en cuenta el siguiente contenido: co ntenido: cálculos, análisis de los resultados obtenidos (datos), (datos), análisis análisis de gráficas, evaluación, observaciones y conclusiones. LISTA DE MATERIALES    

Transformador de alta frecuencia TESLA Sonda axial de campo magnético Cable de 6 polos L=50 cm Fuente de potencia de alta corriente

UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BÁSICAS    

Varilla de soporte de 25 cm Zócalo 2 cables conectores rojo y azul Bobina con un número variable de espiras por unidad de longitud y base en forma de silla de montar (caballete)

MONTAJE Y EJECUCION DEL EXPERIMENTO Medición de Campo Magnético de una Bobina al Aire.

M edición edición com o un a función de la corriente NOTA : La sonda axial debe quedar quedar en el centro centro del cuerpo cuerpo plástico plástico de de la bobina. bobina. El botón botón del

Teslametro Teslametro debe encontrarse encontrarse en en voltaje DC (-----) (-----) cuando cuando realice el experimen experimento. to.

1. Selecc Seleccion ionee el rang rangoo de med medida ida,, en el medi medidor dor TESLA TESLA a 20 mT y calib calibre re el cero con el el botón de compensación (para tener tener precisión en las medidas que vaya a realizar) 2. Acerque Acerque las clavijas clavijas conectora conectorass (b. c) una una hacia otra otra en forma forma simétrica simétrica hasta hasta que que la distancia entre sí sea de 15 cm. (b: 12.5 cm., C: 27.5 cm.). 3. Aume Aument ntee la cor corri rien ente te I desd desdee 0 ha hast staa 20 A por por etap etapas as de de a 2 A, med medir ir el campo campo mag magné nétitico co B en cada caso y registrar registrar los datos. datos. 4. Llene la siguiente siguiente tabla de medición medición y realice realice la la grafica grafica de Campo Campo vs vs Corriente Corriente Inten sid ad de Cam po Mag né tic o

I (Amp) 2A 4A 6A 8A 10A 12A 14A 16A 18A 20A

Teslas (mT)

M edición edición com o función de la longitud

1. Aplicar Aplicar una corrien corriente te constante constante de de acuerdo acuerdo a las indicacio indicaciones nes del docent docente. e. 2. Para ajustar ajustar diferen diferentes tes longitudes longitudes L de la la bobina, separar separar las las clavijas clavijas conectoras conectoras (b, c) c) en forma simétr simétrica ica y determina determinarr el campo magnéti magnético co en cada caso. caso. Pregunte Pregunte a su docente docente la

UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BÁSICAS variación de la longitud. 3. Llene Llene la sigui siguient entee tabla tabla de medici medición ón y haga haga la gráfic gráficaa de Campo Campo Mag Magnét nético ico vs Longit Longitud. ud. L ( cm )

Teslas (mT)

5. EVALUACIÓN a. Explique Explique las diferencias diferencias que se presentan presentan en las medicion mediciones es de de un campo magnético magnético al variar variar la corriente y la longitud de la bobina. b. ¿Qué relación relación existe existe entre entre el campo campo ma magnéti gnético co de una bobina bobina larga larga al aire como como una una func función ión de la corriente? c. ¿Qué ¿Qué relación relación exis existe te entre entre el campo campo ma magné gnétic ticoo de una bobina bobina larg largaa al aire aire como una una funció funciónn de la longitud del número de espiras de la bobina? d. Argumente Argumente el efecto efecto que que tiene la longitud longitud de de las espiras espiras sobre el campo campo magnético magnético.. e. Realice Realice las gráficas gráficas de de acuerdo acuerdo a los datos datos obtenidos obtenidos y haga compara comparaciones. ciones.

6. BIBLIOGR BIBLIOGRAF AF A TEXTOS SUGERIDOS SERWAY, SERWAY, Raymond. Raymond. FISICA FISICA tomo tomo II, II, Quinta Quinta edición. edición. Ed. Mc Graw Graw Hill. Hill. TEXTOS COMPLEMENTARIOS SADIKU, Matthew. Elementos de Electromagnetismo, Electromagnetismo, Tercera edición. FLEISCH, Kraus. Electromagnetismo con aplicaciones, Quinta edición. RODRIGUEZ, Omar. Física Electromagnetismo.


GUÍA DE LABORATORIO PRACTICA N° 10 FACULTAD PROGRAMA CICLO: Te Tecnológico ASIGNATURA UNIDAD TEM TICA TEMA DOCENTE FECHA


SEMESTRE: IV IV Laboratorio de Física Magnetostática Ley de Biot-Savart en anillos circulares conductores

2. JUSTIFICACIÓN La prácti práctica ca de Biot-Savart Biot-Savart estudia estudia los campos campos magnéticos magnéticos y sirve sirve como base teórica teórica para para su defini def inició ción. n. Con la real realizac ización ión del del experi experimen mento to se veri verifica ficará rá la Ley Ley de Biot-S Biot-Sava avart rt cualit cualitati ativa va y cuantitativamente, se analizarán las perturbaciones que provocan en el espacio circundante las cargas eléctricas móviles, en otras palabras, el efecto que tienen las corriente eléctricas en la producción de campos magnéticos, en este experiencia en anillos conductores de diferente diámetro.


Determinar la relación entre el campo magnético magnético en anillos circulares circulares conductores como como una función de los radios de los aros. Relacionar Relacionar el campo magnéti magnético co como una función función de la corriente. corriente. Determinar la dependencia que tiene el campo magnético con la distancia a la cual es medido.

4. ACTIVIDADES Para la evaluación del informe de laboratorio se tendrán en cuenta todos los conceptos y explicaciones dadas como referencia y los criterios acordados de evaluación que se evidencia desde la ejecución de la práctica hasta la realización y puntualidad de la entrega del informe de parte del estudiante al profesor. El preinforme escrito del laboratorio que que usted realizará se entrega al iniciar la práctica y debe contener: contener: títu título lo de la práctica, objetivos, objetivos, marco marco teórico teórico (correspon (corresponde de a la teoría investigativa investigativa acerca acerca del tema de la practica realizada), materiales, procedimiento (montaje y ejecución) y bibliografía. Los temas de la investigación teórica acerca de la práctica son los siguientes: 

   

Ley de Biot-Savart en anillos conductores (concepto, fórmulas, unidades, interpretación vectorial). Concepto de fuerza magnética. Concepto de permeabilidad magnética. Campo magnético creado en un aro conductor (formula, unidades) Ley de Ampere (conceptos, formulas, unidades, interpretación vectorial)

Al realizar el informe usted debe tener en cuenta el siguiente contenido: co ntenido: cálculos, análisis de los resultados obtenidos (datos), (datos), análisis análisis de gráficas, evaluación, observaciones y conclusiones. LISTA DE MATERIALES    

Anillos conductores Soporte para enchufar elementos Transformador de alta frecuencia TESLA Sonda axial de campo magnético


Cable de 6 polos L=50 cm Varilla de soporte de 25 cm Fuente de potencia de alta corriente 2 cables conectores rojo y azul Tripode en forma de V de 30 cm Barra soporte de 50 cm Banco óptico pequeño 2 prensas múltiples Leybold


Figura 1 M edición edición com o un a función de la corriente

NOTA :

El botó botónn del del Tes Tesla lame metr troo debe debe enco encont ntra rars rsee en en vol volta taje je DC (--(------)) cuan cuando do real realic icee el el experimento. 1. Realice Realice el montaje montaje de acuerdo acuerdo a llaa figura figura 1. 1. Inicie colocando colocando el anillo de 40 mm. 2. Ubique la sonda sonda axial axial en el centro centro del del anillo anillo como se se mue muestra stra en la figura figura 1 y enciend enciendaa la fuente. 3. Selecc Seleccion ionee el rango rango de medida medida,, en el medido medidorr TESLA TESLA a 20 mT y calibr calibree el cero cero con el botón de compensación (para tener precisión en las medidas que vaya a realizar) 4. Aument Aumentee la corrie corriente nte I desde desde 0 hasta hasta 20 20 A por eta etapas pas de a 2 A, med medir ir el campo campo magné magnétic ticoo B en cada caso y registrar registrar los datos. datos. 5. Llene Llene la la sigui siguient entee tabla tabla de med medici ición ón 1 y real realice ice la graf grafica ica de Camp Campoo vs vs Corri Corrient entee 6. Una vez termine termine las las mediciones mediciones lleve lleve a cero la fuente fuente de corrient corrientee y apague el teslamet teslametro. ro. 7. Repita Repita los los paso pasoss 1 al 6 con con los anillos anillos de de 80 mm y 120 mm. mm. M edición edición com o func ión ión d e la longitud

1. Ubique la sonda sonda axial axial en el centro centro del del anillo anillo como como se muestra muestra en la figura figura 1. 1. Inicie colocando el anillo de 40 mm y encienda la fuente. 2. Seleccione Seleccione el rango rango de m medida edida,, en el medido medidorr TESLA TESLA a 20 mT y calibre el cero con el botón de compensación (para tener precisión en las medidas que vaya a realizar). 3. Suministre Suministre una una corriente corriente constante constante (pregunt (preguntee a su docente el valor valor de la corriente) corriente) al al anillo conductor y varíe la distancia de la sonda axial desde el centro del anillo hacia la derecha en pasos de 1 cm, hasta que el teslametro no registre un valor de campo magnético, ahora devuelva la sonda al centro (sin apagar la fuente y en el mismo valor de corriente) y haga lo mismo hacia la izquierda del anillo.

UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BÁSICAS Tabla de medición 1 I (Amp) 2A 4A 6A 8A 10A 12A 14A 16A 18A 20A

Teslas (mT)

4. Llene la siguient siguientee tabla tabla de med medición ición 2 y ha haga ga la gráfica gráfica de de Campo Campo Magnéti Magnético co vs vs Lo Longitud ngitud.. 5. Una vez termine termine las las mediciones mediciones lleve lleve a cero la fuente fuente de corrient corrientee y apague el teslamet teslametro. ro. 6. Repita Repita los los paso pasoss 1 al 5 con los los anillo anilloss de 80 80 mm y 120 mm. mm. Tabla de medición 2 X ( cm cm )

Teslas (mT)

5. EVALUACIÓN Como parte de la evaluación ahora usted debe realizar las siguientes actividades: a. Explique Explique las difere diferencias ncias que que se presen presentan tan en las mediciones mediciones de un campo magnét magnético ico al variar variar la corriente de los anillos conductores b. Realice Realice las gráficas gráficas de de acuerdo acuerdo a los datos datos obtenidos obtenidos y haga compara comparaciones. ciones. c. Argume Argumente nte el efect efectoo que que tiene tiene la distan distancia cia al al aro aro al medir medir el campo campo mag magnét nético ico.. d. ¿Qué ¿Qué efecto efecto tiene tiene el radi radioo de los los anillo anilloss circul circulare aress conduc conductor tores es sobre sobre las las medid medidas as de campo campo magnético?

6. BIBLIOGR BIBLIOGRAF AF A TEXTOS SUGERIDOS SERWAY, SERWAY, Raymond. Raymond. FISICA FISICA tomo tomo II, II, Quinta Quinta edición. edición. Ed. Mc Graw Graw Hill. Hill. TEXTOS COMPLEMENTARIOS SADIKU, Matthew. Elementos de Electromagnetismo, Electromagnetismo, Tercera edición. FLEISCH, Kraus. Electromagnetismo con aplicaciones, Quinta edición. RODRIGUEZ, Omar. Física Electromagnetismo. Electromagnetismo.


GUÍA DE LABORATORIO PRACTICA N° 11 FACULTAD PROGRAMA CICLO: Te Tecnológico ASIGNATURA UNID UNIDAD AD TEM TEM TICA TICA TEMA DOCENTE FECHA


SEMESTRE: IV IV Laboratorio de Física Histéresis del núcleo de un transformador 2. JUSTIFICACIÓN

La práct práctica ica de Histére Histéresis sis del núcleo núcleo de de un transf transform ormado adorr estudi estudiaa la capacid capacidad ad de mat materi erial al de “retener” o “mantener” un campo magnético inducido. Con la realización del experimento se estudian propiedades como son el fenómeno magnético producido por la linealidad entre el campo magnético B y la excitación magnética H, y la permeabilidad magnética. Para llevar a cabo la experiencia se hará uso del software Cassy-Lab.


Explicar los conceptos de susceptibilidad, permeabilidad magnética e histéresis. Establecer las pérdidas que se pueden pu eden presentar en diferentes aplicaciones por histéresis. h istéresis. Asociar que el campo excitante está está directamente relacionado con la corriente. corriente. Describir el comportamiento magnético magnético en los materiales ferromagnéticos.

4. ACTIVIDADES Para la evaluación del informe de laboratorio se tendrán en cuenta todos los conceptos y explicaciones dadas como referencia y los criterios acordados de evaluación que se evidencia desde la ejecución de la práctica hasta la realización y puntualidad de la entrega del informe de parte del estudiante al profesor. El preinforme escrito del laboratorio que usted realizará se entrega al iniciar la práctica y debe contener: contener: títu título lo de la práctica, objetivos, objetivos, marco marco teórico teórico (correspon (corresponde de a la teoría investigativa investigativa acerca acerca del tema de la practica realizada), materiales, procedimiento (montaje y ejecución) y bibliografía. Los temas de la investigación teórica acerca de la práctica son los siguientes: 

   

Materiales ferromagnéticos, paramagnéticos y diamagnéticos (conceptos, propiedades y características). ¿Qué es la histéresis magnética magnética y como se produce?. Explicación de la curva. Concepto de dominio magnético. Concepto de permeabilidad magnética. Formas de las curvas de histéresis y aplicaciones.


Sensor Cassy Adaptador de corriente Núcleo en forma de U con yugo


Dispositiv Dispositivoo de sujeción sujeción Transformador de 500 espiras Generador de funciones S12 con adaptador Resistencia STE, 1 Ohmio, 2 W Tablero de conexión 8 Cables, 100cm, negros PC con Windows 95/98/NT o mejor versión Sofware CASSY Lab


Figura 1 Para realizar el montaje deberá seguir los siguiente pasos con ayuda de la gráfica 1 y así poder empezar a desarrollar la práctica: 1. Conectar la Resistencia de 1 Ohmio sobre el tablero de conexión como se muestra en la figura 1. 2. Conectar Conectar los los cables cables negros negros de acuerdo acuerdo a lo mostrad mostradoo en la la figura figura 1. 3. Conect Conectar ar el senso sensorr CASSY CASSY por puer puerto to serial serial al al PC. 4. Conectar Conectar el sensor sensor CASSY CASSY con el adaptador adaptador de de corriente corriente al al toma corrien corriente. te. Nota: Cuando no se encuentre encuentre trabajando mantenga desconectado el generador de funciones S12 y el sensor Cassy.

Para la ejecución del experimento usted deberá realizar los siguientes pasos: 1. Ingresar Ingresar al al CASSY-lab CASSY-lab dar dar clic en en cerrar cerrar en la la ventana ventana que aparece. aparece. 2. En la nueva nueva venta ventana na (ajust (ajustes) es) que que aparece aparece dar dar clic en carga cargarr ejemplo ejemplo.. 3. En la ventana ventana de eejemplo jemploss de ensayo ensayo dar clic clic en Física Física y luego luego en la práctica práctica llamada Histéresis Histéresis del hierro de un transformador. transformador.

4. Se da clic clic en carg cargar ar ejemp ejemplo lo cargar cargar ejemp ejemplo lo (sin (sin PowerPower-CAS CASSY) SY).. 5. Cerrar Cerrar las ventanas ventanas que que aparecen aparecen excepto excepto la ventana ventana de ajustes. ajustes. 6. En la ventana ventana de ajustes ajustes y en en la pestaña pestaña General General se activa activa el sensor sensor CASSY con un clic, clic, como se muestra en la figura 2


Figura 2 7. Cerrar Cerrar la ventana ventana de ajustes ajustes y en en documento documento nuevo nuevo dar clic, clic, para para iniciar iniciar las nuevas nuevas mediciones. Ahora está listo para empezar a ejecutar el experimento. 1. Ajuste Ajuste el el genera generador dor de funcio funciones nes a una frecu frecuenc encia ia de 0,1 0,1 Hz, onda onda senoi senoidal dal y un volt voltaje aje induci inducido do U=2 V. 2. Ahora dar clic en el botón de ajustes y en la pestaña CASSY dar clic sobre la figura del sensor en IA1. Aparece una ventana de configuración de entrada del sensor, allí allí dar clic el botón corregir. Aparece una ventana ventana para corregir valores medidos, allí el cuadro Offset escribir cero (0) y dar clic en corregir offset, como aparece en la figura 3. 3. Cerrar Cerrar las ventanas ventanas de de corregir corregir valores valores medido medido y la de de configurac configuración ión del sensor. sensor. 4. Ahora Ahora dar clic clic sobre sobre la figura figura del sensor sensor en en UB1, allí dar dar clic en en corregir. corregir. Aparece Aparece una ventana para corregir valores medidos, allí en el cuadro de Offset Off set escribir cero (0) y dar clic en corregir Offset, como se muestra en la figura 3. 5. Cerrar Cerrar las ventanas ventanas de de corregir corregir valores valores medidos, medidos, la de de configuraci configuración ón del sensor sensor y por último la de ajustes. 6. Recue cuerde que las las me meddiciones nes se inic nician y se detienen con el botó otón , en este caso dar clic para que inicie y termine la toma de datos y la representación de la curva de histéresis. 7. Ahora Ahora cambie cambie el ajust ajustee del gene generad rador or de funci funcione oness a una frecue frecuenci nciaa de 0,3 0,3 Hz, Hz, 0.5 0.5 Hz ondaa senoidal ond senoidal y un un voltaje voltaje indu inducid cidoo U=2 V y repita repita la medi medició ciónn para para cada frec frecuen uencia cia graficando las 3 curvas en la misma cuadricula del Cassy-Lab. 8. Ahora Ahora cambie cambie el ajuste del generad generador or de funciones funciones a una frecuencia frecuencia de 0,2 0,2 Hz, onda senoidal y un voltaje inducido U=1 V, 2 V y 3 V. Repita la medición para cada frecuencia graficando las 3 curvas en la misma cuadricula del Cassy-Lab.


Figura 3

5. EV EVALUA LUACI N Como parte de la evaluación ahora usted debe realizar las siguientes actividades: a. b. c. d.

Con el Cassy Lab Lab calcule calcule la integral integral de pico para el el primer primer ciclo ciclo de la curva de histéresi histéresis. s. ¿Qué ¿Qué signif significa ica el valo valorr de la integ integral ral calcu calculad lada? a? Explique Explique el comportami comportamiento ento de la la curva de histére histéresis, sis, es decir decir ¿porqué ¿porqué tiene tiene esa forma?. forma?. ¿Qué fenómen fenómenoo físico físico ocurre ocurre para que que en los diferen diferentes tes ciclos ciclos la curva curva de histéresi histéresiss no pase por el mismo trazado?. e. Graficadas Graficadas en el el mismo mismo papel papel compare compare las diferentes diferentes curvas curvas de histéresis histéresis que oobtuvo btuvo cuando cambió la frecuencia. Explique el porqué de su diferencia. f. Graficadas Graficadas en el mismo papel papel haga haga las mismas mismas compa comparacio raciones nes entre entre las diferen diferentes tes curvas curvas de histéresis que obtuvo cuando cambió el voltaje inducido U. Explique el porqué de su diferencia.

6. BIBLIOGR BIBLIOGRAF AF A TEXTOS SUGERIDOS GURU, Bhag S. S. MAQUINAS MAQUINAS ELECTRICA ELECTRICAS S Y TRANSFORM TRANSFORMADORE ADORES, S, Segunda Segunda edición edición.. Ed. Mc Mc Graw Hill. SEGUI CHILET, Salvador. FUNDAMENTOS BASICOS DE LA ELECTRONICA DE POTENCIA TEXTOS COMPLEMENTARIOS TIPLER, A, Física, tomo I y II. RODRIGUEZ, O, Física electromagnetismo RAYMOND, A. Física para ciencias ciencias e Ingeniería


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1. IDEN IDENTI TIFI FICA CACI CI N CIENCIAS NATURALES E INGENIERIA

SEMESTRE: IV IV Laboratorio de Física Campo Magnético y Eléctrico Carga Especifica del Electrón, Líneas de Fuerza y Equipotenciales

2. JUS JUSTIFI TIFICA CACI CI N La práctica de carga específica del electrón, líneas de fuerza y equipotenciales, estudia los campos magnéticos magnéticos y eléctricos. eléctricos. Con la realización realización del del experiment experimentoo se observará observaránn posibles posibles formas formas que que tienen los campos eléctricos, eléctricos, se determinará determinará aproximadamente la carga específica del electrón electrón y se observará la desviación que tienen los electrones en un campo magnético.




Observar Observar la desviación desviación de los electrones electrones en un campo campo magnético magnético dentro dentro de una órbita circular. circular. Determinar Determinar el campo campo magnéti magnético co B como una función función del potencia potenciall de aceleración aceleración U de los electrones en un radio constante r. Calcular Calcular la carga especifica especifica del electrón. electrón. Verificar las líneas de campo de las diferentes disposiciones de electrodos.

4. ACTIVIDADES Para la evaluación del informe de laboratorio se tendrán en cuenta todos los conceptos y explicaciones dadas como referencia y los criterios acordados de evaluación que se evidencia desde la ejecución de la práctica hasta la realización y puntualidad de la entrega del informe de parte del estudiante al profesor. El preinforme escrito del laboratorio que usted realizará se entrega al iniciar la práctica y debe contener: contener: títu título lo de la práctica, práctica, objetivos, objetivos, marco teóric teóricoo (correspon (corresponde de a la teoría investigati investigativa va acerca acerca del tema de la practica realizada), materiales, procedimiento (montaje y ejecución) y bibliografía. Los temas de la investigación teórica acerca de la práctica son los siguientes:      

Estructura de la materia (electrones, protones, neutrones). Campo eléctrico. Líneas de fuerza y líneas equipotenciales (conceptos y forma gráfica). Carga específica específica del electrón electrón (conceptos, (conceptos, formulas formulas y ejemplo para su cálculo). cálculo). Fuerza de Lorentz y Fuerza Centrípeta (conceptos, formulas, interpretación vectorial). Campo magnético generado por un par de bobinas de Helmholtz.


Tubo de rayo electrónico filiforme (bombona) (bombona) Fuente de potencia DC de 0…500V Fuente de potencia DC de 0…20V

UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BÁSICAS          

Fuente de 25 KV 2 Conectores Conectores de seguridad, seguridad, 25 cm 3 Conectores Conectores de seguridad, seguridad, 50 cm 4 Conectores de seguridad, 100 cm Recipiente indicador cerrado  9 cm) con aceite, arena y barrita de agitación. Placas impresas con cortes de electrodos de material conductor; Con hembrillas de 4 mm para conectar la alta tensión Bloque de conservación Cable rojo Cable de alta tensión Proyector de acetatos

MONTAJE Y EJECUCION DEL EXPERIMENTO a. Carg Carga a Espe Especi cifi fica ca del del Electr Electrón ón

Figura 1 Notas de seguridad El tubo de rayo requiere voltajes de contacto peligrosos hasta de 300 v para acelerar los electrones. Otros voltajes que están conectados conectados con los anteriores también representan peligro. Los voltajes de contacto peligrosos están presentes en el panel de conexión del soporte y en las bobinas Helmholtz cuando el tubo está en operación -

Ejecutar la conexión del panel solamente por medio de conectores de seguridad. Siempre estar seguro de apagar todas las fuentes de potencia antes de conectar o variar el montaje del experimento. No encender la fuente de potencia hasta que haya terminado de ensamblar el circuito. No tocar los elementos del experimento, particularmente las bobinas Helmholtz, durante la operación.

Reducir el potencial de aceleración U de etapas de 10V hasta 200V y escoger la corriente de la bobina I. Observe las diferentes reacciones del haz de electrones cuando se varía la corriente de las bobinas y cuando se le acerca un imán. Recuerde que este proceso de debe realizar en un ambiente oscuro para detallar bien las

UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BÁSICAS variaciones de los electrones. b. Líneas de fuerza y líneas equipotenciales.

Para la demostración en una superficie grande se puede utilizar un retroproyector. 1. Antes de cada experimento distribuir arena en el recipiente indicador agitándolo agitándol o fuertemente. 2. Sobre el retroproyector retroproyector colocar una de las placas con electrodos. 3. Observar las diferencias con cada electrodo 4. Conectar la fuente de alimentación de alta tensión (máx. 10 KV salida de 100 µA). 5. Procurar un ambiente ambiente oscuro para una mejor visualización. Observe las diferentes líneas de campo eléctrico que que se producen en las diferentes placas y dibuje lo observado y explique el fenómeno que se presenta.

5. EV EVALUA LUACI N a. Determ Determina inarr el campo campo magné magnétic ticoo B como como una una fun función ción del pot potenc encial ial de aceler aceleració aciónn U de los electrones en un radio constante r. b. Calc Calcul ular ar la car carga ga esp espec ecíf ífic icaa del del elect electró rón. n. c. Explica Explicarr las línea líneass de campo campo eléctr eléctrico ico de las difer diferent entes es disposi disposicio ciones nes de las las placas placas impres impresas. as. d. Explica Explicarr los fenóm fenómeno enoss de campo campo eléctri eléctrico co y campo campo magnét magnético ico..

6. BIBLIOGR BIBLIOGRAF AF A TEXTOS SUGERIDOS SERWAY, SERWAY, Raym Raymond ond.. FISICA FISICA tomo tomo III, I, Quin Quinta ta edició edición. n. Ed. Mc Graw Graw Hill. Hill. TEXTOS COMPLEMENTARIOS SADIKU, Matthew. Elementos de Electromagnetismo, Electromagnetismo, Tercera edición. FLEISCH, Kraus. Electromagnetismo con aplicaciones, Quinta edición. RODRIGUEZ, Omar. Física Electromagnetismo. Electromagnetismo.

ManualLab.Física

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