LABORATORIO FÍSICA II 4 AÑO

Transcripción

1 ESCUELA SUPERIOR DE COMERCIO LABORATORIO FÍSICA II 4 AÑO

2 UNIDAD 1 Movimiento en una dimensión. Cinemática del punto; concepto, definiciones. Movimiento rectilíneo y uniforme. Movimiento rectilíneo uniformemente variado. Velocidad media e instantánea. Unidades. Movimiento uniformemente acelerado y uniformemente retardado. Expresiones matemáticas correspondientes. Representaciones gráficas. Caída libre. Tiro vertical. UNIDAD 2 Dinámica del punto. Segunda ley de Newton (Principio de masa). Sistemas de unidades. Primera ley de Newton (Principio de inercia). Comprobación experimental de estos principios. Concepto de impulsión y cantidad de movimiento. Tercera ley de Newton (Principio de acción y reacción). UNIDAD 3 Trabajo y energía. Definiciones, conceptos. Trabajo realizado por una fuerza constante. Energía potencial gravitatoria. Energía cinética. Energía potencial elástica, concepto. Fuerzas conservativas y disipativas. Potencia. Unidades. Potencia y velocidad. Relaciones. Conservación de la energía. Principio general aplicado a la mecánica. UNIDAD 4 Presión. Teorema general de la Hidrostática. Principio de Pascal. Principio de Arquímedes. Prensa hidráulica. Vasos comunicantes. Flotabilidad. Barómetro. Manómetro. Unidades. Hidrodinámica. Teorema de Bernoulli. Aplicaciones. Unidades. LABORATORIO 1. Estudio de los movimientos rectilíneos 2. Leyes de Newton. Máquina de Atwod. Aparato de cantidad de movimiento 3. Hidrostática. Principio de Arquímedes 4. Densidad 5. Mecánica de los fluidos

3 COMO ELABORAR EL INFORME DEL TRABAJO PRÁCTICO El informe debe responder al siguiente esquema general: 1. Materia en la cuál se realizó el trabajo práctico. 2. Curso 3. Integrantes del grupo 4. Título de la experiencia realizada. 5. Objetivos que se persiguen. 6. Introducción. Consiste en una introducción teórica referente a la experiencia a realizar. 7. Material utilizado. 8. Procedimiento realizado 9. Resultados obtenidos: Descripción Cuadros o tablas Cálculos 10. Interpretación y conclusiones de los resultados obtenidos. 11. Bibliografía empleada

4 ESCUELA SUPERIOR DE COMERCIO LABORATORIO PRACTICO Nº 1 TEMA: ESTUDIO DE MOVIMENTOS RECTILÍNEOS MATERIALES: Tubo de vidrio de 60 ml Glicerina Embudo Munición o canica de vidrio Cronómetro Soporte universal Pinza para buretas Papel milimetrado Fibrón marcador OBJETIVOS: Estudiar el movimiento de una munición dentro de una probeta que contiene glicerina. PROCEDIMIENTO: 1. Llene el tubo con glicerina. 2. Coloque una munición en el centro de la superficie de manera que caiga dentro de ella. 3. Elijan un sistema de referencia para las posiciones y midan el tiempo que tarda en llegar a distintas posiciones de la probeta. 4. Registren los resultados en la tabla. 5. Repitan lo realizado con otras municiones iguales. T (min) Y (cm) Y2 (cm) CUESTIONARIO: 1. Qué forma tiene la trayectoria de la munición? 2. Grafiquen y= y (t), es decir las posiciones en función del tiempo, usando los valores promedio de y. 3. Calculen la velocidad media en diferentes intervalos de tiempo.

5 T (min) Y (cm) Vm (cm/min)

6 ESCUELA SUPERIOR DE COMERCIO LABORATORIO PRACTICO Nº 2 TEMA: MAQUINA DE ATWOOD La máquina de Atwood fue desarrollada en el Siglo XVIII para realizar las primeras determinaciones de la aceleración gravitatoria, con apreciable exactitud. Consiste en una polea montada sobre un eje horizontal que puede girar con entera facilidad, debido al cuidado puesto en el diseño y construcción del sistema de rotación. Es una premisa de diseño que el rozamiento sea mínimo entre la polea y el eje de rotación. Situada debajo de la polea, se encuentra una columna vertical calibrada, a la que se le adapta una plataforma móvil de lanzamiento que permite determinar con precisión el instante inicial del movimiento. Dos planchuelas, una de las cuales posee una abertura cilíndrica, completan los elementos básicos de la máquina. Por la polea pasa un hilo delgado que lleva en sus extremos dos pesas de igual masa M. t = M t M Colocando sobre una de las pesas una masa adicional m, el sistema se desequilibra y, mientras la pesa con la masa m desciende, la otra asciende. Si se supone que todas las fuerzas actuantes tienen intensidad constante, el movimiento de ambas es una traslación rectilínea uniformemente acelerada. La aceleración de estos cuerpos puede determinarse midiendo el tiempo t empleado por cualquiera de las pesas en recorrer la distancia y. Si la velocidad inicial es nula, desde la plataforma de lanzamiento, la aceleración resulta: a = 2.y/ t2 (1) Si se suponen despreciables los rozamientos y la masa de la polea en rotación también despreciable, la aceleración del sistema puede calcularse como: a = g.m / (2M + m) (2)

7 OBJETIVOS: Analizar movimientos rectilíneos. Verificar experimentalmente la Segunda Ley de Newton MATERIALES: Máquina de Atwood Contrapesos Cronómetro Papel milimetrado Cinta adhesiva transparente Balanza PROCEDIMIENTO: 1. PUESTA A PUNTO DE LA MÁQUINA Con las dos masas M sujetas a cada uno de los extremos del hilo, se da al sistema un pequeño impulso. Se observa que el mismo se pone en movimiento, deteniéndose al cabo de un cierto intervalo de tiempo. Colocando un pequeño sobrepeso en una de las masas y repitiendo el impulso inicial, se observa nuevamente el movimiento. Si el sistema se detiene antes de llegar al final del recorrido, los rozamientos son mayores que el sobrepeso. Este es excesivo si el sistema, después del impulso se acelera. Para estimar el valor correcto del sobrepeso se procede de la siguiente manera: Colocar sobre una de las masas, pequeñas sobrecargas hasta obtener un movimiento aproximadamente uniforme. Verificar dicho movimiento midiendo distancias y los correspondientes tiempos en varios tramos del recorrido. 2. ANÁLISIS DEL MOVIMIENTO Colocar una masa adicional de forma alargada sobre una de las pesas. Dejar en libertad el sistema, accionando el mecanismo de disparo de la plataforma de lanzamiento. Medir los desplazamientos y, y los correspondientes tiempos t correspondientes al primer tramo, donde actúa la masa adicional m y al segundo tramo, después de quedar ésta retenida en el aro supresor. Repetir variando la posición de la plataforma de lanzamiento y el tope inferior. No es conveniente variar la posición de la plataforma supresora. Organización de datos Completar la siguiente tabla de valores, donde: y: desplazamiento mientras actúa la masa adicional t: tiempo de caída entre la plataforma de lanzamiento y el aro supresor y*: desplazamiento entre el aro supresor y el tope inferior t*: tiempo de caída entre el aro supresor y el tope inferior

8 y (m) t (s) y/ t (m/s) y/ t 2 (m/s 2 ) y* (m) t* (s) y*/t* (m/s) y*/ t* 2 (m/s 2 ) Gráficas Trazar las gráficas indicadas a continuación: a. y = f (t) d. y* = f(t*) b. y/t 2 = f (t) e. y*/ t* = f(t*) c. y*/t* 2 = f (t*) f. y*/t* 2 = f (t*) 3. VERIFICACION EXPERIMENTAL DEL PRINCIPIO DE MASA Colocar sobre una de las masas M, 6 masas adicionales m. Determinar el tiempo de caída t para un desplazamiento fijo y actuando las 6 masas sobre la masa M. Predeterminar el valor conveniente de y. Determinar el nuevo intervalo de tiempo para la misma distancia, pero con 5 masas m sobre la masa M, colocando la restante sobre el otro cuerpo del sistema. Repetir con 4 masas m sobre un cuerpo y 2 sobre el otro, teniendo fijo el desplazamiento Organización de datos Completar la siguiente tabla de valores, donde: N: diferencia de las masas agregadas a cada cuerpo de masa M. No tener en cuenta la que equilibra el sistema colocada originalmente

9 N m r (kg) F = m r.g (N) y (m) t (s) a= 2 y/ t 2 (m/s 2 ) Gráficas Trazar las gráficas indicadas a continuación: F = f (m) a = f (m)

10 ESCUELA SUPERIOR DE COMERCIO LABORATORIO PRACTICO Nº 3 TEMA: DENSIDAD DE LOS LÍQUIDOS MATERIALES: Balanza Probeta graduada Alcohol Mercurio Agua OBJETIVO: Calcular la densidad de algunos líquidos PROCEDIMIENTO: 1. Determinar la masa de la probeta 2. Llenarla con 100 cm 3 de agua 3. Determinar la masa de agua efectuando la diferencia de masas correspondiente 4. Completar la tabla 5. Repetir para otros líquidos SUSTANCIA VOLUMEN MASA DENSIDAD agua alcohol mercurio

11 ESCUELA SUPERIOR DE COMERCIO LABORATORIO PRACTICO Nº 4 TEMA: PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES OBJETIVO: Comprobar experimentalmente el Principio de Arquímedes. MATERIALES: Probeta de 100 ml Dinamómetro Balanza Distintos cuerpos Hilo Soporte universal PROCEDIMIENTO: 1. Pesar el cuerpo y registrar la lectura. 2. Colocar 50 ml de agua en probeta graduada. 3. Introducir el cuerpo en la probeta. 4. Medir el nivel de agua.

12 ESCUELA SUPERIOR DE COMERCIO LABORATORIO PRACTICO Nº 5 TEMA: MECÁNICA DE LOS FLUIDOS OBJETIVO: Estudiar cualitativamente (mediante experiencias sencillas) las leyes o principios de la mecánica de los fluidos. 1. PRESIÓN HODROSTÁTICA FRENTE A PRESIÓN ATMOSFÉRICA: Tubo de ensayo Agua Hoja de papel para tapar el tubo Llenar el tubo con agua hasta el borde y tapar con la hoja de papel. Cuidar que no quede ninguna burbuja de aire. Ajustar bien el papel al tubo e invertir el tubo de ensayo. Por qué la hoja de papel no se cae? Cuál es el valor de la presión que se ejerce en el papel por encima y por debajo de la hoja? La experiencia puede realizarse con cierta cantidad de agua para que la hoja se caiga? Por qué? Por qué la hoja se cae si queda aire dentro del tubo? 2. PRINCIPIO DE PASCAL: La presión ejercida sobre el recipiente se transmite a todos los puntos del fluido Verificar este principio utilizando el Aparato de Pascal. Qué pasaría si en lugar de aire contuviera agua?

13 3. TEOREMA DE TORRICELLI: La velocidad de salida del agua es mayor en el orificio inferior, debido a la mayor presión hidrostática a la que está sometido, al ser mayor la altura de la columna de agua Botella plástica 2 tapones de goma Realizar dos orificios a la botella a diferentes alturas. Tapar los agujeros. Llenar la botella con agua y luego quitar los tapones. Observar. 4. PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES: Probeta Agua Dinamómetro Pesa Pesa un cuerpo con el dinamómetro. Llena de agua la probeta y sumerge el cuerpo colgado del dinamómetro. Observa lo que indica el dinamómetro y el nivel del agua en la probeta. Cuánto subió el nivel del líquido? Qué pasaría si el líquido utilizado no fuera agua?

14 5. PRINCIPIO FUNDAMENTAL DE LA HIDROESTÁTICA: Debido a las diferentes densidades de ambos líquidos, la altura alcanzada en cada rama es diferente Cumpliéndose: DgH = dgh Tubo en forma de U Soporte y pinza para tubos Agua coloreada Aceite, bencina, esencia de trementina. Regla Fibrón Coloca agua en un tubo en forma de U. Marca con un fibrón los niveles del líquido. Agrega aceite. Observa y vuelve a marcar los niveles de los líquidos. 6. VASOS COMUNICANTES: Los vasos comunicantes son unos recipientes unidos entre sí de forma que, al echar líquido en uno cualquiera de ellos, puede pasar a los demás. Al poner en los vasos comunicantes un líquido, este alcanza en todos ellos la misma altura. Llenar los vasos comunicantes con agua coloreada. Observar los niveles del líquido en las distintas ramas. Si se trata de vasos comunicantes con dos líquidos de distinta densidad y no miscibles entre sí, las alturas alcanzadas a partir de la superficie de separación de los dos líquidos son inversamente proporcionales a las densidades respectivas.

15 7. MARTILLO DE AGUA: Es un tubo de vidrio que contiene agua y al cuál se le ha extraído el aire. Sostenerlo en posición vertical (con el bulbo hacia arriba), levantarlo y bajarlo rápidamente (dándole una sacudida). A qué se debe ese golpe? 8. TEOREMA DE BERNOULLI: En un fluido, si aumenta la velocidad disminuye la presión Marco de madera con 2 esferas de telgopor colgadas. Sopla entre las esferas colgadas del marco de madera. Qué ocurre con ellas? Por qué no se separan? Observa la experiencia que realiza el profesor con el secador de pelo. Saca tus conclusiones. 9. SUSTENTACIÓN DE UN AVIÓN: Por qué vuela un avión? Con un perfil del ala del avión como el siguiente no habría sustentación del avión: Pero, con el siguiente perfil, que obliga al aire a recorrer una distancia mayor (la parte superior del ala) en el mismo tiempo que el aire que va por la parte inferior del ala, sí que hay una fuerza de sustentación hacia arriba, porque la presión abajo es mayor (y la velocidad del aire contra el ala, menor):

16 10. TUBO VENTURI: A veces en el laboratorio necesitamos realizar filtraciones al vacío. Para ello utilizamos lo que denominamos trompa de vacío, puede tener forma de T o de Y. Observa el equipo de filtración y saca tus conclusiones.