fisica general sesion 3

Universidad Nacional Abierta y a Distancia UNAD Sede José Celestino Mutis Calle 14 Sur No. 14‐23 Piso 2, Bogotá, Colombia.

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA FACULTAD DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGIA E INGENIERIA

PRACTICAS DE LABORATORIO PARA EL CURSO DE FÍSICA GENERAL

SESION 3

Desarrollado por:

Wilmer Ismael Ángel Benavides1

Miguel Andrés Heredia Ramos2

Mónica Marcela Peña Cárdenas3 Juan Carlos González Sanchez4

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA - UNAD FACULTAD DE CIENCIAS BÁSICAS, TECNOLOGIA E INGENIERÍA

2012 _____________________________________ 1 Tutor Curso de Física General. Universidad Nacional Abierta y a Distancia. 2 Tutor Curso de Física General. Universidad Nacional Abierta y a Distancia 3 Tutor Curso de Física General. Universidad Nacional Abierta y a Distancia 4 Coordinador de Laboratorio de Física JCM. Universidad Nacional Abierta y a Distancia.



PRACTICA Nº 11: ONDAS TITULO: Reflexión de Ondas OBJETIVO: Analizar Cuantitativamente la reflexión de ondas. TEORIA: El concepto de onda es muy abstracto. Cuando se observa el fenómeno ondulatorio en el agua, lo

que en realidad se contempla es una nueva disposición de la superficie del agua. Sin la presencia

del agua no existiría onda alguna. Una onda que viaja por una cuerda no existe sin la cuerda. Las

ondas sonoras viajan por el aire como resultado de las variaciones de presión de punto a punto. En

todos los casos, lo que se interpreta como una onda corresponde a la perturbación de un cuerpo o

de un medio. En consecuencia, una onda puede considerarse como la representación del

movimiento de una perturbación.

Siempre que una onda viajera alcanza una frontera, parte de la onda se refleja, otra parte de la

onda puede, en algunos casos, continuar su camino en el otro medio, cambiando su velocidad

(refracción).

MATERIALES 1. Cubeta de Ondas PROCEDIMIENTO: 1. Agregue agua a la cubeta hasta alcanzar una profundidad en la que pueda observar el fenómeno

ondulatorio.

2. Encienda la bombilla que se halla en la parte superior de la cubeta.

3. Coloque una cartulina blanca sobre la superficie de la mesa para observar sobre ella el reflejo de

las ondas.

4. Conecte el motorcito vibrador de tal forma que al sujetar de él, el generador de ondas planas

perturbe la superficie del agua a intervalos regulares de tiempo.

5. Ajuste la frecuencia del motorcito hasta obtener una longitud de onda λ adecuada para una

buena observación.

6. Determine la dirección de propagación de la perturbación. Coloque una barrera en el otro

extremo de la cubeta de tal forma que se pueda identificar el frente de onda incidente y el frente

de onda reflejado.



En la gráfica registre los frentes de onda de incidencia y los de reflexión. Utilice color rojo para

señalar la fuente generadora, color negro para los frentes de onda incidentes, color azul para los

frentes de onda reflejados y color verde para los obstáculos.

GRAFICO REFLEXION 1 GRAFICO REFLEXION 2 GRAFICO REFLEXION 3

TABLA 1

Reflexión de Ondas.

INFORME 1. Escriba las observaciones obtenidas al realizar los pasos 6 y 7.

2. Realice sus observaciones detalladamente para los tres tipos de obstáculos utilizados.

3. Construya su concepto de reflexión de ondas.

4. Realice un análisis de la prueba y sus resultados.

5. Conclusiones.



PRACTICA Nº 12. Ondas eléctricas TITULO: Ondas Eléctricas OBJETIVO: Identificar las características de una señal de corriente alterna como son periodo,

frecuencia y amplitud.

TEORIA

MANEJO DEL OSCILOSCOPIO

Figura 1 En la Figura 1 se muestra el panel frontal de un osciloscopio, a continuación se relacionan los diferentes bloques funcionales y su descripción. Ajustes de Visualización 1. Intensity: Potenciómetro para ajustar el contraste de la intensidad

Focus: Potenciómetro para el ajuste del enfoque.

Conectores Para la entrada de señales 2. Entradas tipo BNC para el canal 1 y 2 Ajustes para la representación en el eje vertical (Amplitudes, Voltajes) 3. VOLT/DIV: Perilla giratoria, permite la selección de la escala de amplitudes, está expresado en

voltios, y cada cuadro representa una división en la pantalla.

4. POSITION: Potenciómetro de desplazamiento en el eje vertical.

UnivSede

Ajust 5. Se Cont 6. C

D

A

se

Cont 7. TIM

cuadr

8. Pe

En larelaci 1. FR

2. RA

3. TI

4. OU

5. OU

versidad NaciJosé Celesti

tes para la

lección del ti

troles de se

CH1, CH2: Pe

DUAL: Permit

ADD: Represe

eñales 1 y 2.

troles de re

ME/DIV: Per

ro representa

rilla que perm

a Figura 2 sionan los dife

RECUENCY: P

ANGE: Selecto

IPO DE SEÑA

UTPUT LEVE

UTPUT: Cone

ional Abiertano Mutis Cal

UNIVERSIDFACULTAD

selección d

ipo de señal

elección y co

ermite la visu

te visualizar

enta una ún

.

presentació

rilla giratoria,

a una divisió

mite que la s

MA

se muestra erentes bloqu

Potenciómetr

ores para la

AL: Selectore

EL: Permite a

ector BNC qu

a y a Distanclle 14 Sur No

DAD NACIONALD DE CIENCIAS B

de las carac

entrada en c

ombinación

ualización de

las dos seña

nica señal co

ón en el eje

, permite la

n en la panta

señal se esta

ANEJO DEL G

el panel froues funciona

os que perm

a escala de

es para el tip

ajustar la am

ue permite la

ia UNAD o. 14‐23 Piso

L ABIERTA Y A DBASICAS, TECN

cterísticas d

cada canal

n de las señ

la señal del

les de entrad

on la amplitu

e de los tiem

selección de

alla.

abilice para p

GENERADO

Figura 2ontal de un ales y su desc

miten ajustar

la señal de s

o de señal d

mplitud de sa

conexión de

o 2, Bogotá,

DISTANCIA OLOGIA E ING

de las seña

ñales de ent

canal 1 o 2.

da al mismo

ud igual a la

mpos

e la escala en

poder realiza

OR DE FUNC

2 generador

cripción

la frecuencia

salida.

e salida.

lida de la se

e la señal de

Colombia.

ENIERIA

les de entra

trada

tiempo.

suma de la

n el eje horiz

ar una medic

CIONES

de funcione

a de salida.

ñal.

salida.

ada

as amplitude

zontal (Tiem

ción correcta.

es, a continu

s de Las

mpo), cada

.

uación se



MATERIALES 1. Osciloscopio

2. Generador de Funciones

3. Terminales de conexión

PROCEDIMIENTO 1. Conecte la salida del generador de funciones al canal 1 del osciloscopio.

2. ajuste los controles del osciloscopio para poder visualizar la señal (VOLT/DIV y TIME/DIV) así

como el TRIG LEVEL para que la señal se estabilice. En este paso es necesario verificar que la

perilla VAR SWEEP se encuentra ajustada totalmente a la derecha.

3. Identifique el periodo de la señal; Cuente cuantos cuadros que ocupa la señal (eje X) y el

tiempo que transcurre en ese periodo es la cantidad de cuadros multiplicado por la escala en la que

se encuentre TIME/DIV

4. Para hallar la frecuencia simplemente recurrimos a la ecuación

1

Esta frecuencia debe ser la misma que se encuentra en el generador de funciones; tenga en cuenta

las unidades (Hz, KHz, MHz).

5. Por último identificamos la amplitud de la señal y para hallar su valor realizamos el mismo

procedimiento utilizado en el punto 3. Contamos la cantidad de cuadros que ocupa la señal (eje Y)

y lo multiplicamos por la escala VOLTS/DIV. Verifique que la perilla superior de VOL/DIV se

encuentra ajustada en la posición máxima a la derecha.



INFORME

1. Grafique la onda mostrada en el osciloscopio para tres frecuencias diferentes y complete la

siguiente tabla:

GRAFICA SEÑAL OSCILOSCOPIO PARAMETRO DATOS

A

Hz

FRECUENCIA GENERADOR SEÑALES:

PERIODO CALCULADO: FRECUENCIA CALCULADA: AMPLITUD PICO A PICO:

B

KHz



C

MHz



TABLA 2



2. Calcule el valor teórico de la frecuencia para cada caso y compárelo con el valor mostrado en el

generador, especifique procedimiento utilizado.

3. Qué relación existe entre Periodo y Frecuencia, ¿Qué importancia tienen las unidades?

4. Realice un análisis de la prueba y sus resultados.

5. Conclusiones.



PRACTICA Nº 13. CALOR TITULO: Capacidad térmica en los metales OBJETIVO: Observar la conservación de la energía, transferencia de calor, y la capacidad calorífica

de diferentes metales y su comportamiento

TEORIA: Cuando varios cuerpos a diferentes temperaturas se encuentran en un recinto adiabático se

producen intercambios caloríficos entre ellos alcanzándose la temperatura de equilibrio después de

cierto tiempo. Cuando se ha alcanzado este equilibrio se debe cumplir que la suma de las

cantidades de calor intercambiadas es cero.

Calor específico c es la cantidad de calor que hay que proporcionar a un gramo de sustancia para

que eleve su temperatura en un grado centígrado. En el caso particular del agua c vale 1 cal/(g

ºC) ó 4186 J/(kg ºK).

La unidad de calor específico que más se usa es cal/ (g ºC) sin embargo, el Sistema Internacional

de Unidades de Medida, expresa el calor específico en J/ (kg ºK)

La cantidad de calor recibido o cedido por un cuerpo se calcula mediante la ecuación:

)

Donde m es la masa, c es el calor específico, Ti es la temperatura inicial y Tf la temperatura final

• Si Ti>Tf el cuerpo cede calor Q<0

• Si Ti<Tf el cuerpo recibe calor Q>0



PROCEDIMIENTO: La experiencia se realiza en un calorímetro consistente en un vaso de Dewar. El vaso se cierra con

una tapa hecha de material aislante, con dos orificios por los que salen un termómetro y el

agitador, como se observa en la figura 3.

Figura 3

1. Tome un trozo de hierro u otro metal. Determine su masa (m)

2. Vierta 300 ml de agua a temperatura ambiente en el calorímetro ( = 300 g); Con un

termómetro mida la temperatura del agua (Ta)

3. Introduzca el metal en un recipiente que contenga agua hirviendo y pasados dos minutos mida

la temperatura del líquido en ebullición (Th).

4. Retire el metal del agua hirviendo e introdúzcalo rápidamente en el calorímetro que contiene

agua a temperatura (Ta), tape el calorímetro, introduzca el termómetro. La temperatura del

agua irá aumentando hasta (trascurrido 1 minuto) alcanzar el valor de equilibrio térmico (Te).

5. El calor cedido por el metal será igual a la masa del metal por su calor específico y por el

cambio de temperatura experimentado por éste. Es decir, El calor

absorbido por el agua será: ° . Igualamos ambos

calores y despejamos , dando que:

°



Donde:

m: Masa del metal.

: Masa del agua en calorímetro.

(Ta): Temperatura inicial del agua.

(Th): Temperatura del agua en ebullición.

(Te): Temperatura de equilibrio del sistema.

De esta forma, y con la ayuda de una tabla de calores específicos, podemos averiguar de qué metal

se trata.

6. Repita los pasos anteriores para los dos metales restantes y complete la siguiente tabla 3.

MATERIAL TEMPERATURA INICIAL Ta

TEMPERATURA FINAL Te

TEMPERATURA EBULLICION Th

CAPACIDAD CALORIFICA C

HIERRO

COBRE-ZINC

ALUMINIO

TABLA 3

La temperatura inicial y final relacionada corresponde al líquido donde se colocan los metales

dentro del calorímetro.

7. Compare los valores teóricos de calor específico, con los obtenidos en la práctica. INFORME 1. Explique las diferencias y similitudes en los valores teóricos y prácticos del calor específico de

cada metal utilizado en la práctica.

2. De acuerdo con los datos obtenidos en la práctica, ¿Hay conservación de Energía?, Explique.

3. ¿Cómo variarían los resultados si los trozos de metal fueran de mayor masa?

4. Realice análisis de resultados de la práctica.

5. Conclusiones.



PRACTICA Nº 14. CALOR TITULO: Expansión térmica en los metales OBJETIVO: Observar la relación lineal del hierro, cobre aluminio, vidrio y cuarzo en función de la

temperatura.

TEORIA

DILATACIÓN DE LOS SÓLIDOS

La dilatación es el cambio de cualquier dimensión lineal del sólido tal como su longitud, alto o

ancho, que se produce al aumentar su temperatura. Se observa la dilatación lineal al tomar un

trozo de material en forma de barra o alambre de pequeña sección, sometido a un cambio de

temperatura, el aumento que experimentan las otras dimensiones son despreciables frente a la

longitud. Si la longitud de esta dimensión lineal es Lo, a la temperatura y se aumenta la

temperatura a , como consecuencia de este cambio de temperatura, que llamamos ∆t se aumenta

la longitud de la barra o del alambre produciendo un incremento de longitud que se simboliza

como ∆L (Ver figura 4). Experimentalmente se encuentra que el cambio de longitud es proporcional

al cambio de temperatura y la longitud inicial.

Figura 4



∆ ∆

Donde ∆

∆

Es el coeficiente de dilatación.

Longitud inicial

∆ ∆

PRECAUCIONES 1. Verifique que el nivel de agua sea el adecuado, para permitir su recirculación en el montaje. EL

TERMOSTATO PUEDE RECALENTARSE Y DAÑARSE POR FALTA DE AGUA.

2. POR SU SEGURIDAD, siempre que vaya a manipular el termostato para cambiar agua y

material de prueba, verifique que esté apagado y la protección AUTOMATICO esté abierta para

no permitir el paso de corriente.

3. Recuerde que el agua seguirá circulando por el sistema de recirculación, aunque haya apagado

el termostato.



PROCEDIMIENTO Realice el montaje de la figura 5.

Figura 5

Con la ayuda del termostato de laboratorio (-10ºC 100ºC) se incrementara la temperatura del

agua, y esta puede ser medida con un termómetro, a medida que esta temperatura aumenta la

longitud del material cambiará.

Registre la temperatura inicial (del agua), y la longitud del material (con el dilatómetro), cada 30

segundos registre estos datos. Realice el mismo procedimiento para los diferentes materiales.

MATERIAL1: LONGITUD INICIAL:

Temperatura

inicial (C)

Longitud




Temperatura

inicial (C)

Longitud


Temperatura

inicial (C)

Longitud

TABLA 4

INFORME 1. Determine el coeficiente de dilatación para cada metal.

2. Para los coeficientes hallados, especifique las unidades en Sistema internacional de Medida.

3. Compare los coeficientes obtenidos en la práctica con los valores teóricos.

4. Realice análisis de los resultados obtenidos en la práctica.

5. Conclusiones.



PRACTICA Nº 15. Fluidos TITULO: Densidad en los líquidos. OBJETIVO: Observar que los líquidos tienen diferentes densidades. MATERIALES 1. Balanza

2. Picnómetro

3. Agua

4. Alcohol

5. Leche

PROCEDIMIENTO: 1. Con ayuda de la balanza, determine la masa del picnómetro vacío y seco (Mo).

2. Agregue agua al picnómetro hasta que este se encuentre lleno, registre la masa del agua.

3. Realice el mismo procedimiento para alcohol (el alcohol utilizado y limpio, se regresa al envase

original) y finalmente leche, manteniendo siempre las mismas condiciones experimentales.

Mo = _______________

FLUIDO MASA VOLUMEN DENSIDAD

AGUA

ALCOHOL

LECHE

TABLA 5

4. El picnómetro se debe entregar lavado, inicialmente con agua y finalmente con un poquito de alcohol.

INFORME

1. Realice gráfica comparativa masa Vs volumen de los tres líquidos y realice los análisis

respectivos.

2. Realice análisis de la prueba y sus resultados.

3. Qué sucede con la densidad si aumenta o disminuye la temperatura del líquido?

4. Conclusiones de la práctica.

fisica general sesion 3

Documents