Aplicación del método científico: estudio del péndulo

Transcripción

1 Aplicación del método científico: estudio del péndulo El método científico introducido por Galileo se aplica siguiendo las siguientes etapas: Planteamiento de hipótesis Verificación experimental, análisis de los resultados y establecimiento de leyes Elaboración teórica y enunciado de nuevas hipótesis Planteamiento de hipótesis en torno al movimiento del péndulo Verificación experimental y establecimiento de leyes explicativas Barra, soporte, nuez, hilo, bolas de diferentes materiales, cronómetro, balanza y cinta métrica Se plantean distintas hipótesis para explicar el movimiento del péndulo A. Dependerá el periodo de la masa del cuerpo?. B. Dependerá el periodo de la longitud del péndulo? Una vez elegida la variable independiente, se varía ésta comprobando su influencia sobre la variable dependiente Realiza una tabla con los valores de las masas y periodos correspondientes Representa el periodo del péndulo con respecto a la masa Realiza una tabla con los valores de las longitudes, los periodos y sus cuadrados Representa gráficamente el cuadrado del periodo con respecto a la longitud Explica cada una de las fases del método científico De qué magnitudes depende el periodo de un péndulo? Indica la teoría científica que explica el isocronismo del péndulo Qué aplicación técnica tiene este fenómeno físico?

2 Determinación de la masa de un balín de plomo Llamamos error absoluto de una medida a la diferencia entre el valor obtenido y el valor real. Error relativo es el cociente entre el error absoluto y el valor real de la medida, expresado en tanto por cien. La precisión en la medida aumenta cuando determinamos valores relativamente apreciables de una magnitud física. Por eso, si queremos reducir el error al medir una masa, un espesor o un tiempo pequeño es preferible medir los valores correspondientes a un número elevado de unidades, calculando después el valor unitario. Determinación de la masa de un perdigón de plomo Determinación del grosor de una hoja de papel Cuantificación del error de una medida Balines de plomo, balanza, calibrador, hojas de papel Un calibrador es un instrumento de medida dotado de dos reglas, que permite medir longitudes con mayor precisión. La regla principal proporciona el valor entero y la auxiliar, las décimas de milímetro Tomamos una cantidad de balines de plomo y los pesamos en una balanza. La medida se repite hasta completar seis o siete determinaciones De igual forma se procede con los folios de papel: se mide el espesor de un conjunto de hojas, repitiendo varias veces la medida con distinta cantidad Expresa los resultados de la medida en una tabla, indicando el número de balines, la masa total y la masa de un balín. Calcula la masa media Representa gráficamente la masa con respecto al número de balines Expresa los resultados de la medida en una tabla, indicando el número de folios, el espesor total y el correspondiente a un folio Calcula el espesor medio de una hoja de papel y su error absoluto Representa gráficamente el espesor con respecto al número de folios

3 Medida de la densidad de diferentes materiales La masa es una magnitud física que mide la cantidad de materia de un cuerpo. En el S.I. se mide en kilogramos. El volumen mide el espacio ocupado por un cuerpo y se expresa en el S.I. en m 3. El volumen de un cubo es l 3 y el de un cilindro, π.r 2.h Medida de la masa y el volumen de sólidos y líquidos Cálculo de la densidad Cuerpos de diferentes materiales, balanza, probeta y calibre La masa de un sólido se determina directamente en la balanza y el volumen, mediante la medida de sus dimensiones, si el cuerpo es regular, o por inmersión en un líquido, si es irregular. Los líquidos se pesan descontando la masa del recipiente y su volumen se mide directamente con una probeta. Realiza una tabla con los valores de las masas, dimensiones del sólido, volúmenes, densidad experimental y densidad teórica, identificando el material Calcula el error relativo de cada medida de la densidad Cómo varía la densidad en función del estado de agregación? Cómo midió Arquímedes la densidad de la corona de Herón de Siracusa? Qué relación existe entre la densidad y la flotabilidad de los cuerpos? ρ (kg/m 3 ) ρ (kg/m 3 ) Agua 1000 Aluminio 2700 Alcohol 780 Cinc 7140 Glicerina 1260 Cobre 8960 Madera 500/700 Hierro 7874 Poliestireno 40 Plomo 11340

4 Separación de mezclas heterogéneas y homogéneas Una mezcla es una porción de materia compuesta por varios componentes. Decimos que la mezcla es heterogénea si sus componentes se pueden distinguir a simple vista, mientras que es homogénea cuando no son distinguibles. Llamamos disolución a una mezcla homogénea líquida Caracterización de distintos tipos de mezclas Separación de diferentes mezclas homogéneas y heterogéneas Vaso de precipitados, imán, embudo, barra, nuez, soporte, arena, limaduras de hierro, sulfato de cobre (II) pentahidratado Los materiales magnéticos se separan pasando un imán que atraiga selectivamente estas sustancias. La disolución selectiva permite la separación de compuesto solubles en agua de otros que sean insolubles. La filtración permite la separación de mezclas heterogéneas formadas por líquidos y sólidos insolubles. Por último, la separación de sales solubles en disolución se puede realizar mediante cristalización Indica los componentes de cada mezcla que hayas manipulado, el tipo de mezcla y el método de separación empleado Qué diferencias existen entre las mezclas heterogéneas y las homogéneas? Cuáles son los métodos de separación más frecuentes?. Comenta su fundamento, el material empleado y el tipo de mezcla que se puede separar Qué métodos de separación utilizas habitualmente en la cocina de tu casa? Indica los métodos de separación que se emplean en una depuradora de aguas residuales

5 Estudio de la solubilidad de una disolución Una disolución es una mezcla homogénea de varios componentes en fase líquida. Llamamos soluto y disolvente a sus componentes. La concentración de una disolución es una magnitud que mide la cantidad relativa de soluto en la disolución. Decimos que una disolución está saturada cuando no se puede disolver una cantidad adicional de soluto. La solubilidad es la concentración de soluto de una disolución saturada. Denominamos solubilización al proceso de disolución de una sustancia y precipitación al proceso inverso. La solubilidad depende normalmente de la temperatura, por lo que se puede precipitar una sustancia variando la temperatura. También se produce la precipitación al reunir dos iones de una sal poco soluble en una misma disolución. Determinación de la solubilidad de una sal Caracterización de los factores que influyen en la solubilidad de una sal Vasos de precipitados (250 ml), bureta, barra, soporte, pinza, varilla de vidrio, nitrato de potasio, yoduro de potasio, nitrato de plomo (II) Se pesa una cantidad apreciable de yoduro de potasio, añadiendo agua con la bureta hasta la disolución completa de la sal. Repite la medida varias veces hasta afinar la precisión de la Se observa la precipitación del nitrato de potasio al enfriar bruscamente una disolución saturada. También la precipitación de yoduro de plomo al mezclar yoduro de potasio con nitrato de plomo (II) Determina la solubilidad media del yoduro de potasio Escribe las ecuaciones de los procesos de precipitación observados Explica los procesos de solubilización y precipitación de la caliza Por qué el mar contiene fundamentalmente cloruro de sodio? Por qué los refrescos con gas se sirven muy fríos?

6 Preparación y dilución de disoluciones Una disolución es una mezcla homogénea de varios componentes en fase líquida. Llamamos soluto y disolvente a sus componentes. La concentración de una disolución es una magnitud que mide la cantidad relativa de soluto en la disolución. Todas las propiedades físicas de la mezcla dependen del valor de su concentración Preparación de disoluciones de concentración definida Dilución de disoluciones Vasos de precipitados (250 ml), matraces aforados de 100 ml, pipeta (10 ml), portapipeta, probetas de 100 ml, disolución de ácido clorhídrico patrón, papel indicador Se preparan previamente 100 ml de una disolución 0,5 M (80 g/l) de sulfato de cobre (II), mediante pesada de la cantidad correspondiente de sal. Posteriormente se diluye en un factor de 1:10, obteniendo disoluciones cada vez más diluidas. Se preparan asimismo 100 ml de una disolución de ácido clorhídrico cuya concentración sea 1 M (36,5 g/l) Se comprueba el ph de esta disolución y de las obtenidas al diluir sucesivamente con la misma proporción 1:10 Calcula la masa de soluto necesaria para preparar ambas disoluciones Determina el ph de las sucesivas disoluciones ácidas, comprobando que cada vez están más diluidas Cómo puedes saber si una disolución está concentrada o diluida? Qué indica el ph? Cuál es el ph de un medio neutro?; Y el de un ácido?; y en un medio alcalino?