PRACTICOS FÍSICA 5°DB DC 2013

7/29/2019 PRACTICOS FSICA 5DB DC 2013

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LICEO N15 F S I C A 2do.ao DB- DC 2013

1

A

k=

B

C

O

CRONMETRO 1

CRONMETRO 2

A

B

x

CRON METRO 1 CRON METRO 2

A B

A

B


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2

BIBLIOGRAFA CONSULTADA PARA LA REALIZACIN DE LOS

FUNDAMENTOS TERICOS DE LAS ACTIVIDADES:

FSICA EN PERSPECTIVA, Hecht, Eugene. Ed. Addison Wesley, USA, 1987

FSICA, Wilson, Jerry. Ed. Prentice Hall, Mxico, 1996

FSICA GENERAL,Alvarenga-Mximo. Ed. Oxford, Mxico, 1999

FSICA CONCEPTUAL, Hewitt, Paul. Ed. Pearson, Mxico, 2007


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3

F5

F4

F3

F2

F1

PRCTICO 0

OBJETIVORepresentar vectores y realizar operaciones vectoriales mediante mtodos grficos yanalticos.

Indica todas las caractersticas de los siguientes vectores:

Representa los siguientesvectores, de acuerdo a suscaractersticas:(elige la escala adecuada)

MDULO (N) NGULO

6F

2500 60

7F

1,5 90

8F

0,030 290

9F

420 0

10F

0,0016 140

Recuerda:

Determinar un vector significa indicar todas sus

caractersticas: direccin, sentido y mdulo.

Escala:

2,5N

F5

F4

F3

F2F1

115

23

52

ESCALA


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4

Determina la fuerza resultante de sumarAF

y BF

,BASFFF por el mtodo del

polgono.

Determina analticamente el mdulo y direccin de la fuerza resultantey compralo con el obtenido por mtodos grficos.

Determina la fuerza resultante de restar AF

y BF

, BAD FFF

, repitiendo los pasos delprocedimiento anterior.

Escala:

1,0cm20N

FA

40 FB

FA

40

FB


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PRCTICO 1

OBJETIVOEstudiar las fuerzas que actan en un sistema en reposo.

FUNDAMENTO TERICO

La interaccin entre dos cuerpos ocurre siempre mediante un par accin reaccin: cualquier objeto que

arrastre o presione a otra, es igualmente arrastrado o presionado por l. Se tiende equivocadamente a

pensar que las fuerzas son agentes singulares, pero la fuerza es una cuestin de pares.

Interaccin entre dos objetos significa accin y reaccin: dos fuerzas, una sobre cada participante forman elpar. Las dos fuerzas de interaccin actan siempre en sentidos opuestos, con la misma direccin y mdulo, y

nunca actan sobre el mismo cuerpo.

Las fuerzas son magnitudes vectoriales que se caracterizan por tener direccin, sentido y mdulo; y se

suman mediante procedimientos de lgebra vectorial.

La suma de todas las fuerzas que actan sobre un objeto se denomina fuerza neta.

Si la fuerza neta que acta sobre un objeto vale cero, ste se encuentra en equilibrio mecnico de

traslacin, y si se encuentra en reposo contina en ese estado.

MONTAJE EXPERIMENTAL De qu materiales consta estedispositivo?

Cmo estn organizados?


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PROCEDIMIENTO Cul es el objeto en estudio?

Cules son los instrumentos de medicin? Qu magnitud miden?

Cmo se determinan todas las caractersticas de las fuerzas que actan sobre laargolla?

Cmo se determina la fuerza neta mediante un mtodo grfico?

Cmo se determina la fuerza neta mediante mtodo de componentes?


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DATOS EXPERIMENTALES Determina la fuerza neta mediante mtodo grfico. Determina la fuerza neta en cada eje y la fuerza neta total.


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CONCLUSIONES

Cul fue el valor de la fuerza neta actuante sobre la argolla? Son los resultados coherentes mediante los dosprocedimientos?

Qu conclusin puedes sacar relacionando la fuerza netacon la condicin del cuerpo?

Qu implica esa condicin? En qu situacin se aplic la primera ley de Newton? En cul se aplic la tercera?


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PRCTICO22

OBJETIVO

Estudiar las fuerzas que actan en un cuerpo que se mueve.

Estudiar las magnitudes que caracterizan el movimiento de ese cuerpo, a partir de lainterpretacin grfica.

FUNDAMENTO TERICO

Las fuerzas son magnitudes vectoriales que se caracterizan por tener direccin, sentido y mdulo;y se suman mediante procedimientos de lgebra vectorial.La suma de todas las fuerzas que actan sobre un objeto se denomina fuerza neta.

Si la fuerza neta que acta sobre un objeto vale cero, ste se encuentra en equilibrio mecnico detraslacin, y si se encuentra en movimiento contina hacindolo en lnea recta y con velocidadconstante.La velocidad es una magnitud vectorial cuya direccin y sentido coinciden con los deldesplazamiento del objeto y su mdulo es la relacin entre el desplazamiento realizado por elcuerpo y el intervalo de tiempo correspondiente. Esta relacin implica un valor medio.Si viajamos por una carretera manteniendo la aguja del velocmetro fija en un determinado valor lohacemos a velocidad constante: recorremos desplazamientos iguales en intervalos de tiempoiguales. Un cuerpo se mueve a velocidad constante e igual a la media cuando la relacin entredesplazamiento e intervalo de tiempo es directamente proporcional.

MONTAJE EXPERIMENTALDe qu materiales consta estedispositivo?



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PROCEDIMIENTO

Qu representa y cunto vale el intervalo de tiempo desde que la bolita toca lasuperficie del lquido hasta que llega al fondo

de la probeta?

Analiza el intervalo obtenido y divdelo en unacantidad razonable (6 7).Cunto vale cada intervalo?

Tira otra bolita y marca sobre la cinta de papel la posicin inicial (la superficie dellquido) y las posiciones en que pasa en cada uno de los instantes anteriormentedefinidos.

Registra el desplazamiento mximo(entre la primera y la ltima posicinregistrada en la cinta):

DATOS EXPERIMENTALES

Completa el siguiente cuadro organizando los datos obtenidos.

t(s) t(s) d(m) d(m)

d___= _______________

t____= _______________

t = _______________


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Cmo se calcula el mdulo de la velocidad media para cada intervalo?

Completa en el cuadro la ltima columna, correspondiente al valor de velocidad mediapara cada intervalo.

Realiza el grfico velocidad media-tiempo y a partir de ese, el de velocidad instantnea-tiempo.


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Representa un diagrama decuerpo libre de la bolita durante la cada.

A partir del grfico vi= f ( t ):Determina el rea encerrada debajo de la curva obtenida.

Determina la pendiente del grfico obtenido.

CONCLUSIONES

A qu interacciones est sometida la bolita?Cmo es la fuerza neta sobre la bolita? En qu condicin seencuentra sta?Cmo se relaciona esta situacin con la primera ley de Newton?Qu reflexin te merece el valor de la pendiente del grfico enrelacin al movimiento del cuerpo?Cul fue la caracterstica de su trayectoria?Entonces, qu tipo de movimiento desarroll la bolita?Con cul de los resultados se vincula el desplazamientodmximo medido?


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PRCTICO 3

OBJETIVO

Estudiar las magnitudes que caracterizan el movimiento de cada libre, a partir de lainterpretacin grfica.

FUNDAMENTO TEORICOEl estado de movimiento de un cuerpo cambia con la aplicacin de una fuerza. El peso, actuandosobre un cuerpo produce un cambio constante en la velocidad en cada intervalo de tiempo, esecambio constituye una aceleracin constante.La aceleracin es una magnitud vectorial cuya direccin coincide con la del vector variacin develocidad y su mdulo es la relacin entre el cambio en el mdulo de la velocidad y el intervalo de

tiempo transcurrido.Despreciando el rozamiento con el aire, todos los cuerpos, independientemente de su peso, caencon la misma aceleracin. Todos los objetos terrestres experimentan una aceleracin vertical ydirigida al centro de la Tierra. Sobre la Tierra, a nivel del mar, esa aceleracin tiene un valorpromedio 9,8m/s2y se le asigna el smbolo especialg.

MONTAJE EXPERIMENTAL

CRON METRO 1

CRON METRO 2

A

B

De qu materiales consta estedispositivo?

Cmo estn dispuestos? Explicaclaramente la organizacin de lossensores.


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PROCEDIMIENTO

Cul es la suposicin que justifica nivelar el sensor simple con la parte inferior dela bolita sostenida por el electroimn?

Qu intervalo de tiempo registra el par de sensores conectado al cronmetro 1,mientras la bolita realiza el desplazamiento AB?

Para qu se registra el intervalo de tiempo a travs del par de sensores conectadoal cronmetro 2?

Qu otra informacin se necesita para hacer eseclculo? Regstrala.

Para qu se desplaza hacia abajo el conjunto de tres sensores, colocndolos envarias posiciones sobre la varilla?

Registra el desplazamiento total(en la ltima posicin de los tres sensores)

Por qu el cociente xB/tB representa el mdulo de la velocidad instantnea para cadaposicin?

dTOTAL= _______________

= _______________


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Completa el siguiente cuadro organizando los datos obtenidos.

Completa en el cuadro la ltima columna, correspondiente al valor de velocidadinstantnea para cada posicin.

CRONMETRO 1 CRONMETRO 2 t(s) tB(s) xB(m)


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Realiza el grfico velocidad instantnea-tiempo.


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Representa un diagrama de cuerpo librede la bolita en un instante durante la cada.

A partir del grfico vi= f ( t ): Determina el rea encerrada debajo de la curva obtenida. Qu magnitud representa?

Determina la pendiente del grfico obtenido. Con qu magnitud se asocia?

Representa grficamente esta ltima magnitud en funcin del tiempo.


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CONCLUSIONES

A qu interacciones est sometida la bolita?Cmo es la fuerza neta sobre la bolita? En qu condicin seencuentra sta?Cmo se relaciona esta situacin con la segunda ley de Newton?Qu magnitud asociada al movimiento de cada libre reconocesen el resultado obtenido de la pendiente del grfico?Cul fue la caracterstica de la trayectoria de la bolita?Entonces, qu tipo de movimiento es el de cada libre?Con cul de los resultados se vincula el desplazamientodmximo medido?


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PRCTICO 4

OBJETIVO

Estudiar el movimiento de una bolita que se lanza con velocidad horizontal.

FUNDAMENTO TEORICOSi no existiera aceleracin gravitatoria, un objeto lanzado horizontalmente continuara con esatrayectoria, pero debido a esa aceleracin el objeto cae describiendo una curva. Entonces elobjeto cae en la medida que avanza, describiendo una parbola.La situacin de un objeto que viaja a travs de un medio que no le opone resistencia se puedeestudiar como compuesta por dos movimientos independientes pero simultneos: un vuelohorizontal uniforme y una cada vertical libre. Sin embargo es un nico movimiento que se rige porla aceleracin gravitatoria.

En el caso en que el objeto fuera por ejemplo, una pelota de ftbol en un partido un da de viento,la descomposicin se aplica pero los dos movimientos simultneos estaran afectados poraceleracin: la gravitatoria vertical y la del viento horizontal.

MATERIALESPara registrar las posiciones sucesivas de dos bolitas que

chocan, se obtiene una serie de fotografas, tomadas a

intervalos regulares de tiempo, mediante la tcnica del

destello mltiple. Las fotografas obtenidas se

superponen permitiendo estudiar en una nica imagen

movimientos que no son perceptibles a simple vista.

La fotografa corresponde a dos bolas que parten

simultneamente, una de ellas cae libremente en

vertical y la otra se lanza horizontalmente con velocidad

inicial. El intervalo entre destellos es 1/40s.

PROCEDIMIENTO

Sobre la imagen de la fotografa de la bola que describe trayectoria curva:

Para qu se mide el desplazamiento de la bola entre tresposiciones consecutivas?

mv

d


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Qu otra informacin se necesita para calcularla? Dnde se encuentra?

Por qu puedes considerar como hiptesis de trabajo que esta velocidadcorresponde a la instantnea cuando la bola est en el instante mitad del intervalo?

Elige dos conjuntos de tres bolas consecutivas y calcula la velocidadcorrespondiente de acuerdo a lo explicado anteriormente.

d(m) t(s) v(m/s)


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t (entre imgenesconsecutivas) 1 s

40


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Determina la variacin de velocidad, if vvv

Para efectuar la restade vectores recuerda :

Determina y representa la aceleracin del movimiento.CONCLUSIONES

Qu procedimiento aplicaste para estudiar el movimiento de labolita que se lanz con velocidad horizontal?

Analiza el movimiento vinculndolo con el de cada libre; cmopiensas que influye la velocidad horizontal inicial?Entonces, qu caractersticas tiene el movimiento?

ifif vvvvvv i


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PRCTICO 5

OBJETIVODeterminar experimentalmente la relacin entre la aceleracin, la velocidad tangencial y elradio de giro en un movimiento circular uniforme.

FUNDAMENTO TEORICOUn cuerpo que gira responde a una fuerza central, que siempre se dirige al mismo punto delespacio. Esa fuerza se denomina fuerza centrpeta.Un objeto tiende a moverse en lnea recta con velocidad constante, de acuerdo al principio deinercia, pero si el objeto es desviado de esa trayectoria por accin de una fuerza perpendicular ala velocidad, sta cambiar de direccin.La variacin en la direccin de la velocidad en cada unidad de tiempo es la aceleracin centrpeta,que justifica la desviacin del movimiento rectilneo.

Cuanto ms grande sea el radio del crculo que describe la trayectoria, ms lento cambiar elcuerpo de direccin, o sea menor ser la velocidad. En cambio cuanto mayor sea la velocidad msrpido ser el cambio en la direccin y mayor la aceleracin.


De qu materiales consta este dispositivo?


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Cmo est armado? Explica la manipulacin del tablero mvil?

PROCEDIMIENTO Enciende la fuente y gira la perilla hasta lograr que el cuerpo gire con regularidad.Cmo se registra el tiempo que demora el cuerpo en dar una vuelta completa? Antalo.Cmo se llama esa magnitud?

Subiendo el tablero con el papel lentamente, cuidando de no frenar el giro, registraparte de la huella dejada por el cuerpo. Ten la precaucin de indicar en la hoja el centro

de giro (coincide con el hilo que cae del disco)Qu representa ese registro?

Sobre la trayectoria obtenida marca dos sectores contiguos de 5 cada uno.Determina el intervalo de tiempo en que cubre cada sector.

Mide el desplazamiento correspondiente.

____=___________

t =_________

d =_________fv

5

iv

5


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Qu procedimiento se utiliza para determinar la velocidad instantnea en el puntomedio de cada sector? Justifcalo.

Calcula la velocidad correspondiente de acuerdo a lo explicado anteriormente.

d(m) t(s) v(m/s)


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DATOS EXPERIMENTALESRepresenta en la trayectoria obtenida los vectores cuyo mdulo previamente calculaste.

Determina y representa la aceleracin del movimiento


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Mide el radio del dibujo obtenido:

Cmo se calcula la velocidad tangencial del movimiento?

Calcula el cocienter

v2 .

Con qu magnitud se vincula ese resultado? Represntala.

CONCLUSIONESCul es la forma de la trayectoria descrita por el objeto?

Cmo es el mdulo de su velocidad?Entonces, qu tipo de movimiento desarroll la bolita?Cules son las magnitudes que caracterizan ese movimiento? Son los resultados coherentes mediante los dosprocedimientos?

r =_________


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PRCTICO 6

OBJETIVO

Estudiar dinmicamente un sistema constituido por dos cuerpos vinculados por una polea.

FUNDAMENTO TEORICOEl estado de movimiento de un objeto cambia con la aplicacin de una fuerza neta. Este cambio lohar pasar de una velocidad inicial vi a una velocidad final vf en un intervalo de tiempo. Estecambio ser ms grande cuanto menor sea la masa del cuerpo: La aceleracin que adquiere uncuerpo es directamente proporcional a la fuerza neta que acta sobre l y con su misma direcciny sentido, e inversamente proporcional a su masa.En algn caso puede ser necesario estudiar el movimiento de ms de un objeto, es decir, unsistema de objetos que se desplazan en conjunto. Un conjunto de cuerpos relacionados a travsde hilos se denomina sistema vinculado. Ese hilo puede seguir una lnea recta o pasar a travs de

una polea, cuya funcin es cambiar la direccin en que se aplican las fuerzas.


A

B

De qu materiales consta estedispositivo?



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PROCEDIMIENTO

Se deja libre el bloque desde el reposo en el punto A.

Qu consideraciones se deben hacer respecto al hilo que vincula los bloques y lapolea? Para qu?


Registra el intervalo de tiempo que demora en pasarpor los sensores ubicado en el punto B.

Mide la separacin entre los ejes de los sensores.

Qu magnitud se puede calcular aplicando las medidas anteriores? Calclala.

Registra la distancia AB.

Registra la masa del bloque.

Registra el ngulo que forma el plano con la horizontal. = ___________________

dAB= ________________

tB= _________________

m = ________________

xB=________________


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A partir de los datos obtenidos, cmo sedetermina la aceleracin del movimiento delsistema?

Representa en diagramas de cuerpo libre las fuerzas que actan sobre el bloque y elconjunto de pesas.

A partir de la informacin anterior, cmo se determina el coeficiente de rozamientoentre el bloque y el plano? Calclalo.


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CONCLUSIONES

Escribe la letra de un ejercicio que, partiendo de la informacinmedida en este trabajo, solicitara calcular el coeficiente de

rozamiento entre las superficies del bloque y el plano.


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PRCTICO 7

OBJETIVOVerificar el principio de conservacin de la cantidad de movimiento para un sistema formado pordos bolitas.

FUNDAMENTO TEORICO

Es ms fcil detener una bicicleta que un automvil, aunque viajen a la misma velocidad. Estanocin se asocia con la cantidad de movimiento, el automvil tiene mayor cantidad de movimiento,es decir, no slo interesa la velocidad, sino tambin la masa del cuerpo.La cantidad de movimiento es una magnitud vectorial, cuya direccin y sentido coinciden con losde la velocidad y su mdulo es el producto del mdulo de la velocidad por la masa del cuerpo.Para que la cantidad de movimiento de un cuerpo cambie, es necesario que sobre l acte una

fuerza externa, una persona sentada dentro de un automvil y haciendo fuerza sobre el tablero nocambiar la cantidad de movimiento del mismo.Si ninguna fuerza externa acta sobre un sistema formado por varios objetos, la cantidad demovimiento del sistema se conservar.

MATERIALES

La imagen corresponde a una fotografa estroboscpica de dosbolas que chocan sobre una mesa horizontal.

PROCEDIMIENTO

Para determinar la cantidad de movimiento de cada bolitaantes y despus del choque debes determinar dosmagnitudes. Cules son?

Cmo se registra el desplazamiento de cada bolita entre dos posicionesconsecutivas? Regstralos.

d


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Observa el intervalo de tiempo entre imgenes consecutivas indicado en la imagen. Determina las velocidades de las dos bolitas antes y despus del choque. Porqu se puede considerar como hiptesis de trabajo que esta velocidad correspondea la instantnea cuando la bola est en el instante mitad del intervalo?

Registra las masas de las bolitas indicadas en la imagen.


Ordena los datos en el siguiente cuadro:

d (m) t (s) V (m/s) m(kg)

ANTES mA

mB

D

ESPUS

mA

mB

Cmo calculas el mdulo de la cantidad de movimiento antes y despus del choque paracada bolita? Ubcalos en la ltima columna.


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35


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Elige una escala adecuada y represntalas. Determina grficamente la cantidad de

movimiento total del sistema antes y despus del

choque.

CONCLUSIONES

Compara los vectores cantidad de movimiento del sistemaSP

antes y despus del choque.Cul es la relacin entre ellos? Qu caractersticas tiene este sistema?

m(kg) v (m/s) p(kgm/s)

ANTES A

B

DES

PUS

A

B

BfAfSf

BiAiSi

ppP

ppP

En la figura se esquematiza elchoque entre dos bloques A y B.mA = 0,40kg, mB= 0,50kgvAi = 10,8m/s, vBi =5,0m/svAf= 7,5m/s, vBf=8,0m/s.

El sistema formado por A y B, esdinmicamente aislado?

37 53

60 30

vAfVBf

vAi

VBi


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PRCTICO 8

OBJETIVO

Determinar el impulso que actu sobre cada bolita durante el choque y el impulso netosobre el sistema.Determinar la fuerza media que actu sobre cada bolita durante el choque.

FUNDAMENTO TERICO

Cuando un jugador de ftbol patea un penal, aplica una fuerza que acta un pequeo intervalo de

tiempo sobre la pelota: la impulsa. Siempre que una fuerza acta durante un intervalo de tiemposobre un cuerpo, el objeto recibe un impulso.El impulso es una magnitud vectorial cuya direccin y sentido coinciden con los de la fuerza y sumdulo es el producto del mdulo de la fuerza por el intervalo de tiempo.Si ninguna fuerza externa acta sobre un sistema formado por varios objetos, el impulso netoexperimentado por ese sistema ser nulo.

MATERIALES

La imagen corresponde a una fotografa estroboscpica de dos bolas que chocan sobre una mesahorizontal.

PROCEDIMIENTO

Cmo se determinan grficamente los vectores variacinde cantidad de movimiento para cada una de las bolitas

que constituyen el sistema?

ifif ppppp


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39

Cmo se determina la fuerza media neta que actu sobre cada bolita?

Considerando que el choque dur 1,0 x 10-2s, determina y representa la fuerza medianeta que actu sobre cada bolita.

CONCLUSIONES Compara los vectores impulso sobre cada bolita. Qu se puededecir sobre el impulso neto sobre el sistema? Qu caractersticas debe tener el sistema para que se cumplanlas conclusiones anteriores? Cmo son las fuerzas netas sobre cada cuerpo? A qu principio de la dinmica se puede hacer referencia?

La esfera A (200g) se mueve con una velocidad inicialde valor 3,0m/s y choca con otra esfera B (260g),inicialmente en reposo. Luego del choque la esfera Asale en la direccin y sentido indicados, a 1,73m/s. Ladireccin y el valor de la velocidad de la esfera B luegodel choque se desconocen. Determina todas las

caractersticas del impulso recibido por cada esfera.m(kg) v (m/s) p(kgm/s)

ANTES A

B

DE

SPUS

A

B

)(Aiv

A

B

)(Af

v

A

? )(Bfv

30

B


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PRCTICO 9

OBJETIVOEstablecer experimentalmente la relacin entre el impulso neto que se acta sobre uncuerpo y la variacin de su cantidad de movimiento.

FUNDAMENTO TEORICO

Cuanto mayor sea el impulso que se ejerce sobre un objeto, mayor ser el cambio en su cantidadde movimiento.Si sobre un objeto acta una fuerza externa vinculada a un impulso, provocar en l unaaceleracin; por lo tanto habr un cambio en su velocidad. Este cambio en la velocidad provocarun cambio en la cantidad de movimiento, por lo tanto, el impulso ejercido por la fuerza neta queacta sobre un objeto durante un cierto intervalo de tiempo es igual a la variacin de cantidad de

movimiento ocurrida en dicho intervalo.

MATERIALES Y MONTAJE


x

CRON METRO 1 CRON METRO 2

A B


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Cmo est armado? Explica claramente la organizacin de los sensores

PROCEDIMIENTO

Mantiene el carro en reposo de manera que el indicador quede inmediatamente antesque el sensor ubicado en . Qu consideracin te permite hacer esta manipulacin?

Enciende los cronmetros y suelta el carro. Lee el mdulo de la fuerza actuante leyendo el dinammetro mientras el carro est enmovimiento.

Qu el intervalo de tiempo registra el par de sensores conectado al cronmetro 1?Para qu lo necesitas?

Qu el intervalo de tiempo registra el par de sensores conectado al cronmetro 2?Para qu lo necesitas?

Qu otra informacin necesitas para determinar la velocidad final del carro?


Registra el valor del mdulo de la fuerzaaplicada por el dinammetro F=_____________


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Registra el intervalo de tiempo en queel carro realiza el desplazamiento AB.(CRONMETRO 1)

Registra el intervalo de tiempo quedemora el carro en pasar por B.(CRONMETRO 2)

Mide el desplazamiento xB.

Determina y representa las cantidades de movimiento inicial y final del carro y calculasu variacin.

Determina y representa el impuso experimentado por el carro en su recorrido.

CONCLUSIONES

Qu relacin puedes expresar entre la variacin de la cantidadde movimiento y el impuso en esta situacin?Qu consideraciones puedes realizar con respecto a la fuerza derozamiento entre el bloque y la superficie?

tAB=___________

tB=___________

xB=___________


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PRCTICO 10

OBJETIVOVerificar experimentalmente la conservacin de una magnitud fsica: la energa mecnica;a partir de los intercambios energticos del bloque de la figura.

FUNDAMENTO TERICO

Cuando se tensa un arco, el arco tensado es capaz de lanzar una flecha. Cuando se levanta elpiln de una perforadora, ste es capaz de hacer un pozo. Los objetos han adquirido algo queles permite efectuar una tarea. Ese algo es energa, que se presenta en muchas formas. Laenerga mecnica es la forma de energa debida a la posicin o al movimiento de un cuerpo.

La energa que se almacena y est lista para utilizarse se denomina potencial. La energa potencialde un cuerpo a causa de su posicin elevada se llama energa potencial gravitatoria, por ejemplo,el agua acumulada en el lago de una represa posee energa potencial gravitatoria. La energapotencial de un cuerpo elstico estirado o comprimido se denomina energa potencial elstica.La energa de un cuerpo en movimiento se denomina energa cintica, una pelota en movimientopuede romper un vidrio debido a su energa cintica.Se comprenden mejor los procesos que ocurren en la naturaleza si se analizan en trminos decambios de energa, es decir, transformaciones de una forma en otra, la energa es la forma que lanaturaleza tiene de llevar la cuenta de esos cambios. Cuando examinamos un sistemaEncontramos que hay una magnitud que no se crea ni se destruye: la energa. La energamecnica de un sistema se conserva si solo actan sobre l fuerzas conservativas.

MATERIALES Y MONTAJE

A

k=B

C

O


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Cmo est armado? Explica claramente el recorrido del bloque a estudiar.

PROCEDIMIENTO

Para qu es necesario comprimir el resorte hasta la posicin ? Por qu es necesarioregistrar la posicin inicial del resorte ?

Al soltar el bloque, qu recorrido realiza?

Por qu es necesario sujetarlo al llegar a la mxima altura y marcar su posicin?

Por qu todas las posiciones del bloque se refirieron al vstago que se encuentra en suparte superior?

Qu otra magnitud debes determinar para cumplir los objetivos?


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Determina la compresin del resorte.

Registra la masa del bloque.

A partir de las posiciones , y , determina la altura del bloque en dichos punto,con respecto al nivel de la mesa.

Qu informacin necesitas para calcular la velocidad del bloque? Regstrala.

En qu puntos el cuerpo posee energa potencial elstica? Por qu? Calclala.

En qu puntos el cuerpo posee energa potencial gravitatoria? Por qu? Calclala.

En qu puntos el cuerpo posee energa cintica? Por qu? Calclala.

x=____________

m=_____________

hA=____________

hB=____________

hC=____________

____=__________

hB=____________

____=__________


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Completa el siguiente cuadro ordenando los resultados obtenidos:PUNTO K ( ) Ug ( ) Ue ( )

A

B

C

Cmo se determina la energa mecnica del bloque en cada punto? Completa con esevalor la ltima columna del cuadro.

CONCLUSIONESQu conclusiones se pueden elaborar a partir de estosresultados?Se puede generalizar una conclusin para todos los puntos quecomprenden la trayectoria del bloque?Cmo se plantea la situacin en relacin al principio deconservacin de la energa mecnica?Analiza las fuerzas que actan sobre el bloque Cules sonconservativas y cules no?


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PRCTICO 11

OBJETIVOA partir del estudio energtico del sistema, determinar el coeficiente de rozamientocintico entre el bloque y el plano.

FUNDAMENTO TERICO

En tanto la energa total de un sistema no se puede crear ni destruir, sino transformarse de unaforma en otra, la energa mecnica puede variar, transformndose en otra forma de energa. Si uncuerpo se desplaza sobre un plano rugoso, su energa mecnica final sera menor que la inicial,pero a cambio percibiramos un aumento en la temperatura del cuerpo, el calor es otra forma deenerga, pero que solo se intercambia entre el sistema y el exterior.Cuando sobre el sistema actan fuerzas no conservativas su energa mecnica vara. Las fuerzas

no conservativas efectan un trabajo, es decir actan a lo largo de un desplazamiento. El trabajoes una magnitud escalar que depende de la fuerza en cuestin y el desplazamiento a lo largo delque acta. El trabajo de una fuerza no conservativa hace variar la energa mecnica del cuerpo.



Cmo est armado?

A

B=

O


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PROCEDIMIENTO

Registra el ngulo de inclinacin del plano y la masa del bloque.

Para qu es necesario registrar la posicin inicial del resorte y luego comprimirlohasta la posicin ?

Por qu es necesario registrar la posicin final ?

Al soltar el bloque, qu recorrido realiza?

Cmo se explica que el bloque se detenga en?


Determina la compresin del resorte.

A partir de las posiciones y , determina la altura del bloque en dichos punto, conrespecto al nivel de la mesa.

x=____________

m=_____________

=_____________

hB=____________hA=____________


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En qu puntos el cuerpo posee energa cintica? Por qu?

En qu puntos el cuerpo posee energa potencial gravitatoria? Por qu? Calclala.

En qu puntos el cuerpo posee energa potencial elstica? Por qu? Calclala.

Completa el siguiente cuadro ordenando los resultados obtenidos:PUNTO K ( ) Ug ( ) Ue ( ) Emec ( )

Emec ( )

A

B

Cmo se determina la variacin de energa mecnica entre dos puntos del recorrido?Completa con ella la ltima columna del cuadro.

Registra el desplazamiento del bloque ().

Realiza un diagrama de cuerpo libre del bloque,y determina el mdulo de la fuerza normal.

dAB=__________


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A partir de la informacin anterior, cmo se determina el coeficiente de rozamientoentre el bloque y el plano? Calclalo.

CONCLUSIONES

Qu conclusiones puedes elaborar a partir de estos resultados?Cmo lo planteas en relacin al principio de conservacin de laenerga mecnica?Analiza las fuerzas que actan sobre el bloque Cules sonconservativas y cules no?


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51

PRCTICO 12

OBJETIVO

Verificar el primer principio de la Termodinmica en el proceso de expansin isbara queexperimenta una muestra de gas (aire) al transferirle energa en forma de calor.

FUNDAMENTO TERICO

La energa total que un sistema fsico posee puede ser energa mecnica o energa interna. En elcaso de que el sistema slido, lquido o gaseoso considerado est en equilibrio, la energa totalpuede intercambiarse de dos nicas maneras:1) comoTRABAJO NO CONSERVATIVO

2) comoCALOR.

En ambos modos de trnsito de energa para el caso de un sistema cerrado gaseoso el intercambiode energa como calor o como trabajo implica un cambio en las variables termodinmicas del gas:presin, volumen y temperatura.Se define la energa interna Ui, que en los gases ideales es funcinexclusiva de la temperatura. En un proceso termodinmico cualquierala variacin de esa energa interna Ui del sistema est relacionadacon los dos intercambios energticos durante ese proceso: como calory como trabajo por el1er. Principio de la Termodinmica:

Ui = Q

W.La teora cintica para gases ideales concluye que la energa internaes igual a la energa cintica molecular media y directamenteproporcional a la temperatura, Ui= cte x T. Dicha constante vale 5/2denR, para un gas diatmico, siendo: n=nmero de moles de gas yR=8,31 J/K.mol .

En el caso del experimento, el gas es aire, compuestomayoritariamente por nitrgeno y oxgeno, ambos elementosdiatmicos, de modo que Ui = 5/2 nRT. Si la temperatura del gas

cambiaUi = nRT. Considerando la ley general de los gases: PV=nRT y que la expansin delaire se produce lentamente, la presin se mantiene constante, el aire experimenta un aumento devolumen y temperatura tal que: P.V = nR. T. Adems P=Fgas/S y comoV = S. h, entoncesel trabajo realizado por el gas Wgas= Fgas . h=P.S. h.=P. V = nRT y la variacin de energainterna del gasUi=5/2 . Wgas. Este anlisis es vlido solamente para una expansin isbara deun gas ideal diatmico.

Se puede considerar que la altura de la columnita de mercurio NO CAMBIA en el proceso deexpansin del gas, pues la dilatacin del mercurio es muy pequea para el cambio de temperaturaque ocurre.


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En el esquema INICIAL se muestra un tubo capilar abierto en su extremo superior, deradio 1,0mm, con aire encerrado por una columnita de mercurio, adems de untermmetro, sumergidos en un recipiente con agua, todo a temperatura ambiente. Luego

lentamente se agrega al recipiente agua hirviendo y se espera hasta que todo alcance elequilibrio trmico (esquema FINAL) a una temperatura final.


Cmo est armado?

PROCEDIMIENTO Registra la altura inicial de la columna de aire encerrado, la temperatura inicial, el radio

del tubo capilar y la altura de la columna de mercurio.

hi= Ti= R= hHg=


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Registra la altura final que alcanza el aire al llegar al equilibrio trmico y la temperaturafinal.

Por qu es necesario registrar las alturas inicial y final de la columna de aire, as comoel radio del tubo?

Y la altura del cilindro de mercurio?

Para qu se miden las temperaturas?


El trabajo que realiza el aire es la suma del que realiza sobre la atmsfera y el que hacesobre el mercurio.

Watm = Peso atm. x (hf hi)Watm = Presin atm. x S x (hf hi), donde S es

la superficie de la seccin circular transversaldel tubo.

Calcula el trabajo sobre la atmsfera.WHg = Peso Hg x (hf hi), pero

Peso Hg = mHg x g =DHg x VHg x g y VHg=SxhHg

Calcula el trabajo sobre el mercurio.

El trabajo realizado por elgas ser la suma de ambos.

La energa intercambiada como calor entre el agua del recipiente y el aire encerrado enel capilar se relaciona con el calor especfico del aire, la masa del mismo y la variacin de

temperatura que experimenta en la expansin.Qgas =mx c x T. Calclala.

La variacin de energa interna del gas en el

Considerando presin atm.

normal: Patm = 1,013x105 Pa

WHg =

hf= Tf=

Watm =

Wgas =

Qgas =

Ui gas =


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LICEO N15 F S I C A 2do.ao DB- DC 2013proceso, segn se dedujo era Ui=5/2 x Wgas .

Relaciona los valores obtenidos de acuerdo al primer Principio de la Termodinmica.

CONCLUSIONES

Qu conclusiones puedes elaborar a partir de estos resultados? Cmo lo planteas en relacin al 1er. principio de la

Termodinmica?

PRACTICOS FÍSICA 5°DB DC 2013

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