FS-200 Física General II UNAH. Universidad Nacional Autónoma de Honduras. Facultad de Ciencias Escuela de Física. Electrostática

Tamaño: px

Comenzar la demostración a partir de la página:

Download "FS-200 Física General II UNAH. Universidad Nacional Autónoma de Honduras. Facultad de Ciencias Escuela de Física. Electrostática"

Eugenia Toro Calderón
hace 6 años
Vistas:

Universidad Nacional Autónoma de Honduras Facultad de Ciencias Escuela de Física Electrostática A. Trabajo con cargas puntuales I. Trayectoria de un electrón Procedimiento 1.

A continuación observara la siguiente configuración mostrada en la imagen. investigación 4.

trayectorias en el Sistema Solar: las ideas son similares). De qué depende de que el electrón caiga sobre el protón o quede girando? II. Comprobación de la Ley de Coulomb Explicación 1.

1 Universidad Nacional Autónoma de Honduras Facultad de Ciencias Escuela de Física Electrostática A. Trabajo con cargas puntuales I. Trayectoria de un electrón Procedimiento 1. Ingrese a: http : //lectureonline.cl.msu.edu/ mmp/applist/coulomb/orbit.htm 2. A continuación observara la siguiente configuración mostrada en la imagen. 3. A continuación observara la siguiente configuración mostrada en la imagen. investigación 4. Averigüe y explique por qué la trayectoria del electrón que usted coloca sobre la figura realiza una trayectoria elíptica (debe leer en el volumen I de su libro de Física sobre trayectorias en el Sistema Solar: las ideas son similares). De qué depende de que el electrón caiga sobre el protón o quede girando? II. Comprobación de la Ley de Coulomb Explicación 1. Entre a la página: http : // e lectrico/fuerza/fuerza.htm el applet le muestra la figura de un problema típico para aplicar Ley de Coulomb, Una pareja de péndulos con bolas cargadas inicialmente verticales y pegados. Para ver el fenómeno se oprime el botón Nuevo, en link inferior derecho del applet 1

2 2. Cómo ve el applet le muestra también las fuerzas que actúan sobre cada carga y un transportador para medir el ángulo de deflexión. 3. La deflexión varía si se cambia la masa de las bolitas cargadas: la barra móvil inferior permite hacer el cambio. Para ver el efecto tras el cambio de la masa se oprime de nuevo el botón Nuevo. 4. Además cada vez que se oprime Nuevo el programa genera un nuevo valor aleatorio para la carga. 5. El botón Gráfica le muestra la relación Ángulo de deflexión vs. Carga, gráfica que se ir generando oprimiendo Nuevo repetidas veces manteniendo un valor constante para la masa. 2

3 Procedimiento Experimental 1. Consiga 6 configuraciones de equilibrio con masas de 80g y deflexiones de 27 o, 30 o, 33 o, 36 o, 39 o y 42 o 2. Calcule las cargas que corresponden a esas configuraciones de equilibrio. 3. En base a ellas, grafique la curva Angulo vs. Carga. 4. Compruebe la validez de su trabajo contrastando su gráfica con la que da el applet 5. Incluya su gráfica y la del applet en su reporte. 6. En base a los ángulos de deflexión y apoyándose en un diagrama de cuerpo libre, calcule la fuerza electrostática versus el inverso de la distancia que separaba las cargas para cada ángulo usado. 7. Incluya también esta última gráfica en su reporte. III. Movimiento de una esfera conductora descargada ante un campo uniforme que va aumentando Explicación 1. Entre a la página: http : // e lectrico/pendulo/pendulo.htm Verá el applet cuya figura se muestra: la semiesfera inferior representa un generador de Van der Graaf, mediante el cual se proporcionará carga a una segunda esfera. A la derecha, abajo aparece un electroscopio. En el centro una bolita con carga negativa colgando de un hilo, entre las placas de un capacitor plano. 3

4 Procedimiento Experimental 1. Con la bola cargada procedente del generador se transmite carga a una de las placas del capacitor plano. 2. En ese momento el electroscopio de la izquierda señalará presencia de carga y la bolita conductora cargada con carga negativa se separará algo de la posición de equilibrio. 3. Con la tecla Nuevo comienza el proceso. El mouse colocado sobre la esfera que cargó el Van der Graaf permite cargar una de las placas del capacitor. 4. Para dar más carga a la placa se oprime el botón Otra más. 5. Mediante el recurso a Otra más, se trata de cargar lo suficiente el capacitor como para que la carga pendular comience a oscilar. 6. Se debe observar el fenómeno hasta que el péndulo regrese al reposo. Resultados para los tres procedimientos Su reporte ha de incluir: 1. Lo señalado en la investigación (1.4) 2. En relación con el procedimiento experimental de n o 2: a) Las cargas aludidas en 2) b) Las gráficas dichas en 4) c) La gráfica de 7) 3. Respecto al n o 3 ha de presentar 4 pantallas: a) La primera pantalla inicial b) Después la que corresponda a una situación de desplazamiento del péndulo pero permaneciendo éste en reposo. c) Un momento de la oscilación del péndulo cuando el campo es suficientemente grande. d) El reposo final del péndulo. Preguntas sobre los tres procedimientos Procedimiento N o 1 1. Cuál es la clave qué utilizo para conocer el signo de cada una de las cargas negras? Procedimiento N o 2 4

5 1. En los casos de 30 o y 42 o que prevé el número 1) del procedimiento, Cuánto vale la tensión que soportan las cuerdas? 2. Explique mediante la curva que se pide en el número 6), por qué la forma de la misma demuestra la Ley de Coulomb?. 3. Para un valor de 80 gramos en la masa de las bolas y un ángulo pequeño escriba la fórmula que relaciona ángulo vs. carga y haga la gráfica. Procedimiento N o 3 1. Tras cargar por primera vez el capacitor, por qué el péndulo queda inclinado? 2. Qué cambia sobre la bolita del péndulo para que éste se equilibre en posiciones cada vez más inclinadas? 3. Cuándo la bolita toca una de las placas, Qué proceso ocurre para que la bolita que se está moviendo en una dirección cambie de dirección y salga repelida de la placa? 4. Qué proceso se da en el electroscopio para que vaya cambiando la separación de sus laminillas? 5. Llegado el movimiento pendular, Qué provoca que, llegado cierto momento, la bolita primero ya no toque las placas y después termine por detenerse completamente? VI. Campo eléctrico y cálculo de la permitividad del vacío Procedimiento 1. Ejecute el simulador charges and fields en.jar 2. A continuación seleccione las opciones: grid, show numbers y tape measure. 3. Arrastre una carga positiva y colóquela de forma que este alineada con la cuadricula 4. Arrastre los sensores de campo y coloque el primero a 1.5m de la carga, luego coloque los demás separados 0.5m entre sí, tal como se muestra en la imagen. 5

6 1. A continuación tome los datos del campo eléctrico que aparecen debajo de los sensores. 2. Mida la distancia de cada sensor hasta la carga utilizando la cinta métrica 3. Anote sus datos en la siguiente tabla. Campo Eléctrico (V/m) Distancia (m) cálculos y resultados Cuadro 1: Campo eléctrico vrs. Distancia 1. Utilice la siguiente definición del campo eléctrico para realizar sus cálculos E = q 4πɛ 0 1 r 2 2. Mediante regresión lineal determine la permitividad del vacío con su respectivo margen de error utilizando la siguiente elección x = 1, y = E y m = r 2 3. En su reporte debe presentar lo siguiente: a) Una tabla con la serie de datos linealizados. b) Cálculos correspondientes a la regresión lineal, con los respectivos resultados: el valor central, la incertidumbre absoluta y la incertidumbre relativa porcentual. c) Presentar la grafica resultante de la regresión lineal, con titulo y sus ejes con las unidades correspondientes. q 4πɛ 0 B. Configuración de Lineas de Campo y Superficies Equipotenciales Explicación 1. Entre a http : // alstad.com/vector2de/. Verá una gran opción de pantallas que dependen de la selección de funciones que puede manejar desde el ángulo superior derecho. Le mostramos enseguida una de esas pantallas. 2. Entre también a: http : // alstad.com/vector3de/ Le ayudará a Manejar bien las opciones del applet para que lo entienda bien. 6

3. Veamos ahora cada una de las opciones-funciones

opciones de visualización para cada configuración A.

7 3. Veamos ahora cada una de las opciones-funciones que presenta el applet I. tipos de distribuciones de carga II. opciones de color III. opciones de visualización para cada configuración A. Selección de Equipotenciales B. Selección de Partículas moviendose en el campo VI. opciones de visualización usando el mouse 7

8 Análisis de cuatro distintas configuraciones 1. Manejará las siguientes configuraciones: a) Doble carga puntual. b) Cuadripolo. c) Placa conductora. d) Conductor cilíndrico. 2. En todas ellas utilice la opción de color de potencial (II). 3. Respecto a III, usaremos las opciones para ver equipotenciales primero y líneas de campo después de cada una de las configuraciones. 4. La opción IV que usaremos siempre será la de partículas con fuerza. 5. Finalmente y según las posibilidades usará el mouse ya sea para cambiar el ángulo visual, ya sea para aumentar o disminuir la imagen. 6. Entonces se trata de que: a) Tome una configuración con el color de II b) Vea la configuración de líneas (ayúdese de la opción Flat ) y después la de equipotenciales c) Utilice siempre la opción de partículas visibles (puede ahí manejar la barra de Particlesnumber ) d) Conforme haya de contestar las preguntas amplíe la imagen o cambie el ángulo de visión. Cuestionario Dipolo 1. Qué representa la superficie que muestra la imagen? 2. A qué se debe el movimiento de las partículas, que como ve parecen caer a un pozo? Cuadripolo 1. Qué se puede decir de las cargas en base a los picos que muestra la imagen? 8

9 2. Cuánto vale el campo en la especie de cruz que forman en el centro de la imagen las líneas de campo? Placa conductora 1. Por qué son planas las superficies equipotenciales (véalas como líneas rectas con la opción Flat? 2. Explique la relación entre la forma de las superficies equipotenciales y la dirección de movimiento de las partículas. 3. Por qué aquí no aparecen picos? Cilindro conductor 1. Exactamente qué ángulo forman las líneas de campo al tocar la superficie del cilindro? 2. Cuánto vale el campo adentro del cilindro? 3. A qué se debe que la superficie equipotencial no termine en pico sino en una superficie circular?. 9

Documentos relacionados

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA DE HONDURAS GASES IDEALES LABORATORIO VIRTUAL FISICA GENERAL II

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA DE HONDURAS GASES IDEALES LABORATORIO VIRTUAL FISICA GENERAL II A. I FLUE CIA DE PRESIÓ, VOLUME Y TEMPERATURA E U GAS IDEAL 1. EXPLICACIÓN GENERAL 1) Ingrese a la página: