UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA FÍSICA GENERAL CÓDIGO. 100413A
PRÁCTICA DE LABOROTARIO
LABORATORIO 1 - UNIDAD 1: MEDICIÓN Y CINEMÁTICA.
TEMÁTICAS: FÍSICA Y MEDICIÓN, MOVIMIENTO EN DOS DIMENSIONES Y LAS LEYES DE MOVIMIENTO Y SUS APLICACIONES
POR: SEBASTIAN CAMILO PEÑA RESTREPO – CC 1 128 430 744 ANDERSON TORO RAMIREZ – CC 1 152 685 951 ISMAEL DE JESUS NORIEGA – CC 1 128 268 935
ÁREA: FISICA GENERAL TUTOR: FERNANDO PANTOJA FECHA: MARZO 5 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERÍA ZONA OCCIDENTE – NODO CEAD MEDELLÍN 2017
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OBJETIVOS Determinar la masa, el volumen y el peso de una columna de madera, de una columna de acero y de una columna de aluminio a partir de un set de masas. Determinar la densidad de un objeto sólido. Verificar la naturaleza compuesta del movimiento parabólico por un Movimiento Rectilíneo Uniforme (M.R.U.) en el eje horizontal y un Movimiento Uniformemente Acelerado (M.U.A.) en el eje vertical.
Verificar la relación del alcance y la altura máxima de la trayectoria como función del ángulo y velocidad de disparo.
Determinar una expresión para el tiempo de vuelo a partir del análisis del movimiento. Verificar la naturaleza simétrica de las coordenadas y velocidades del desplazamiento en función del tiempo de vuelo. Analizar datos experimentales mediante la relación funcional entre dos variables. Verificar que el movimiento observado en el sistema construido corresponde a un MUA.
Evaluar si la aceleración esperada teóricamente, en base a los parámetros de construcción del sistema, efectivamente se refleja en el comportamiento cuantitativo encontrado para el sistema.
Verificar la segunda ley de Newton.
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INTRODUCCION El componente práctico en la ciencia es fundamental para llevar al campo las tesis planteadas a lo largo de la historia por los diferentes genios de la humanidad, Newtom, Arquimedes, Pitagoras, Einstein entre otros. La práctica se realiza con equipos didácticos que nos permite tener un mejor entendimiento de la teoría en cuestión en este caso la medición y cinemática.
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MARCO TEORICO La cinemática es la parte de la mecánica en física que estudia y describe el movimiento de los objetos. La cinemática se basa en la descripción del movimiento usando explicaciones, números y ecuaciones que incluyen la distancia, desplazamiento, rapidez, velocidad y aceleración. Según (http://www.fisicaenlinea.com/04cinematica/cinematica01-introcinematica.html) Medimos para conocer mejor el mundo a nuestro alrededor. La medición es la piedra angular de la metodología científica. Al medir, expresamos alguna característica de algún objeto o sistema en términos de un estándar conocido. Este estándar conocido es lo que llamamos la unidad de medida y el mismo depende del sistema de medición que utilicemos. Según (http://www.fisicaenlinea.com/02medicion/medicion.html) Según la guía de laboratorio encontramos que la densidad
ρ
(letra griega
ro) de cualquier sustancia se define como su masa por unidad de volumen:
ρ=
m (1.1) V
El movimiento parabólico se puede analizar como la unión de dos movimientos. Por un lado, la trayectoria en la proyección del eje de las x (el eje que va paralelo al suelo) describirá un movimiento rectilíneo uniforme. Por otro lado, la trayectoria de la partícula al elevarse o caer verticalmente (en proyección sobre el eje de las y) describirá un movimiento rectilíneo uniformemente acelerado, donde la aceleración es la gravedad.
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Tomado de (http://www.universoformulas.c om/fisica/cinematica/movimiento-parabolico/) PRÁCTICA No. 1 – Determinación de la densidad de cuerpos sólidos. PROCEDIMIENTO Arme el soporte universal con la barra del soporte corta y la base. Ubique la placa con escala en la mitad de la palanca; ubique el ping asegurador en el agujero del puntero y simultáneamente en el agujero de la palanca. Objeto
m(g)
l (cm)
a (cm)
e (cm)
V(cm3)
m(g)
V0 (cm3)
V1 (cm3)
V (cm3)
ρ (g/cm3)
Columna de madera Columna de aluminio Columna de acero
Pieza de masa del set
ρ (g/cm3)
Tabla 1.1. Valores de las dimensiones y volumen de las piezas. Ensamble el plato de balanza y cuelgue cada uno de ellos en los extremos de la palanca.
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Ubique el puntero de tal manera que apunte exactamente en la marca cero. Determine la masa “m” de la columna de madera, colocando la columna en un plato de la balanza y en el otro las masas del set de masas, hasta que la balanza se encuentre en equilibrio y registres esos valores en la tabla 1.1. Repita el proceso anterior para determinar las masas de las columnas de acero y aluminio. Con el calibrador Vernier, mida la longitud (l), ancho(a) y alto (e) de los tres cuerpos regulares (Columnas) y calcule su volumen (V=l*a*e) usando los valores medidos; regístrelos en la tabla No 1.1. Determine el volumen de una de las masas de las piezas del set de masas, utilizando el método de inmersión. Llene el cilindro graduado con 30 ml de agua (V0) y lea el nivel de agua en el cilindro. Una un pedazo de hilo de pescar al peso y sumérjalo en el cilindro graduado hasta que este se encuentre completamente cubierto por el agua. Lea el nuevo nivel de agua como V1. Calcule el volumen de agua desplazado y regístrelo como “V” en la tabla No 1.1 para la pieza del set de masas.
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INFORME Calcule la densidad de los 4 (3 columnas y 1 pieza del set de masas) objetos en g/cm3 a partir de los valores de las masas “m” y volúmenes “V” conforme la formula (1.1) y registre los resultados en la tabla 1.1.
ρ
Objeto
m(g)
l (cm)
a (cm)
e (cm)
V(cm3)
Columna de madera
4
0.9
0.9
6
4.86
0.82
Columna de aluminio
16
0.9
0.9
6
4.86
3.30
Columna de acero
46
0.9
0.9
6
4.86
9.46
m(g)
V0 (cm3)
V1 (cm3)
V (cm3)
50
30
36
6
Pieza de masa del set
Compare la densidad de la pieza seleccionada del set de masas con la de las columnas metálicas y determine numéricamente la relación entre los objetos comparados.
Organice las columnas secuencialmente de menor a mayor, conforme sus densidades.
(g/cm3)
ρ (g/cm3) 8.33
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Objeto
ρ (g/cm3)
Columna de madera
0.82
Columna de aluminio
3.30
Columna de acero
9.46
Responda las siguientes preguntas: ¿Qué puede afirmar acerca de la densidad de la columna de madera en comparación con las columnas metálicas? La densidad de la columna de madera es 2.48 g/cm 3 menor que la columna de aluminio y 8.64 g/cm3 menor que la columna de acero. La densidad es directamente proporcional a la masa o peso de las columnas. ¿Qué proceso diferente al realizado en la presente práctica, permite determinar la densidad de otros materiales? Obteniendo el volumen utilizando una probeta, teniendo en cuenta que se debe utilizar agua para la medición y no otro liquido con densidad diferente. ¿Hay sustancias cuya densidad sea mayor que la del acero? ¿De qué características físicas depende que existan estos materiales con mayor densidad? La cantidad de materia o masa que tiene la sustancia. ¿Qué método podría utilizarse para determinar la densidad de un gas? Para determinar la densidad de un gas se debe determinar la presión y la temperatura en la que se encuentra el gas, adicionalmente conocer el tipo de gas para saber su masa, con estos datos se usa la siguiente formula:
ρ=
P . MM R.T
Donde P es la presión, MM la masa, R es una constante de los gases ideales y T es la temperatura.
¿Cuál es el material del que está hecha la pieza del set de masa? La pieza del set de masa está hecha de acero ya que numéricamente se relaciona la densidad con la columna de acero.
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