Guías de Prácticas de Laboratorio

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1 Guías de Prácticas de Laboratorio Número de Páginas: Codificación: LAF-G-101 Fecha Emisión: Revisión No.: Laboratorio de: FÍSICA Título de la Práctica de Laboratorio: ANÁLISIS DE UN EXPERIMENTO Elaborado por: Revisado por: Aprobado por: JHON HENRY VARGAS Manuel Vinchira Jesus Adalberto Mappe Diana Marcela Coy Carlos Hernández Pagina 1 de 8

2 Control de Cambios Razones del Cambio Cambio a la Revisión # Fecha de emisión Pagina 2 de 8

3 1. FACULTAD O UNIDAD ACADÉMICA: Departamento de Física 2. PROGRAMA: Ingenierías 3. ASIGNATURA: Laboratorio de Física Mecánica 4. SEMESTRE: Segundo 5. OBJETIVOS: 5.1 OBJETIVO GENERAL Analizar la relación que existe entre dos variables físicas en un experimento, identificando el modelo que mejor se ajusta a los datos presentados en la presente guía de laboratorio OBJETIVOS ESPECÍFICOS Identificar las variables medibles en un experimento de vaciado de tanque (experimento 1), densidad atmosférica (experimento 2) y su posible relación empírica. Consultar el modelo teórico que relaciona las variables involucradas, como nivel del fluido, forma del recipiente, tamaño del recipiente, tiempo en vaciar el tanque etc. Con una serie de datos previos a la práctica (Tabla 1 y 2) graficar los mismos y obtener la regresión apropiada de los datos experimentales todos estos hechos en papel milimetrado, semilogarítmico o logaritmo según sea el caso y encontrar la ecuación que relaciona las variables haciendo los cálculos pertinentes. Con la ayuda de un software obtener las gráficas y regresiones del ítem anterior y comprobar que los resultados son equivalentes. 6. COMPETENCIAS A DESARROLLAR: Aplicar el conocimiento teórico de la física en la realización e interpretación de experimentos. Construir y desarrollar argumentaciones válidas, identificando hipótesis y conclusiones. Pagina 3 de 8

4 Demostrar destrezas experimentales y métodos adecuados de trabajo en el laboratorio. Demostrar hábitos de trabajo en equipo involucrando el rigor científico, el aprendizaje y disciplina. Buscar, interpretar y utilizar literatura científica. Comunicar conceptos y resultados científicos en lenguaje oral y escrito. 7. MARCO TEÓRICO: PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA: EXPERIMENTO 1 Se quiere relacionar en un laboratorio de física la relación entre el tiempo en que demora en vaciarse por completo un tanque de forma cilíndrica que contiene un fluido no viscoso con la altura del fluido dentro del recipiente como se muestra en la figura: Figura 1: Representación gráfica del experimento El estudiante debe consultar y desarrollar el cuestionario: Analice y explique cuáles son las variables independientes y dependientes en la pregunta problema. Investigue cual es el modelo teórico o la relación que expresa al tiempo t como función de la altura h. t(h) Pagina 4 de 8

5 Qué tipo de relación experimental se podría ajustar los datos, es decir, lineal, potencial, logarítmica etc., y describa cual es el significado de las constantes que aparecen en la ecuación que usted encontró. EXPERIMENTO 2 Analice cualitativamente cómo se comporta la densidad atmosférica a distintas alturas. Investigue el procedimiento para hacer una regresión exponencial en base e. Investigue cual es el modelo teórico o la relación que expresa la densidad ρ como función de la altura h. ρ(h) 8. MATERIALES, INSTRUMENTOS, SOFTWARE, HARDWARE O EQUIPOS: Tabla de datos. 9. PRECAUCIONES CON LOS MATERIALES, INSTRUMENTOS Y EQUIPOS A UTILIZAR: Utilizar los instrumentos de medición luego de las indicaciones del docente. 10. CAMPO DE APLICACIÓN: El método científico brinda la posibilidad de construir respuestas a preguntas de investigación puntales en el campo de la ciencia en general, como la Física, la Química, la Biología, como también en la Ingeniería. Y para esto, es importante que el investigador identifique claramente las variables que describen el problema y sus posibles relaciones, manipulando las variables independientes para construir en el laboratorio la relación teórica o empírica del fenómeno involucrado y así dar respuesta a la pregunta inicialmente planteada de investigación. 11. PROCEDIMIENTO, METODO O ACTIVIDADES: 11.1 ANÁLISIS DE UN EXPERIMENTO I Discutir con el docente el marco teórico de esta práctica para reforzar lo que aprendió al desarrollar el cuestionario. Pagina 5 de 8

6 Se inicia la práctica con una serie de datos un experimento en la cual se toman tiempos de vaciado de tanque en función de la altura del nivel dentro del recipiente. Ver Figura 1. TABLA 1: Datos tomados de un experimento de vaciado de tanque. Grafique en una misma hoja milimetrada t Vs h para cada tabla. Grafique en una misma hoja logarítmica t Vs h para cada tabla. Realice la regresión potencial y obtenga la relación t Vs h, y compárela con cada uno de los modelos teóricos, es decir, con la ecuación que relaciona las variables. Utilice un software para la regresión gráfica de los datos y compare con sus resultados ANÁLISIS DE UN EXPERIMENTO II Discutir con el docente el marco teórico de esta práctica para reforzar lo que aprendió al desarrollar el cuestionario. TABLA 2: Datos tomados de un experimento de densidad atmosférica. Altura h (m) Densidad (Kg/m) 1,225 1,007 0,819 0,66 0,526 0,414 Grafique en una hoja milimetrada ρ Vs h. Grafique en una misma hoja logarítmica o semilogarítmica ρ Vs h. Pagina 6 de 8

7 Realice la regresión potencial o exponencial y obtenga la relación ρ Vs h, y compárela con cada uno de los modelos teóricos, es decir, con la ecuación que relaciona las variables. Utilice sus resultados para pronosticar la densidad atmosférica a 3000 y 9000 metros. Compare con los valores reales de Kg m 3 y Kg m 3. Utilice un software para la regresión gráfica de los datos y compare con sus resultados. Realice el informe. 12. RESULTADOS ESPERADOS: Se espera que los datos se ajusten al modelo teórico: t = 2h 2 g ((A 1 ) 1) A 2 Siendo A 1 y A 2 las áreas mostradas por la figura 1. Se espera que los datos se ajusten al modelo teórico: Siendo C 0 y k constantes. ρ(h) = C 0 e kh Conclusiones De acuerdo a los objetivos planteados en la práctica, escriba las conclusiones correspondientes. 13. CRITERO DE EVALUACIÓN A LA PRESENTE PRÁCTICA Pagina 7 de 8

8 Cada práctica se evaluará de la siguiente forma: 20% 80% Presentación escrita del marco teórico de la práctica a desarrollar que incluye: portada, objetivos, desarrollo del marco teórico, procedimiento, bibliografía y webgrafía; y/o quiz. Presentación escrita del informe de la práctica totalmente desarrollada, con adecuada ortografía y redacción que incluye: toma de datos, representación gráfica de los datos (tablas, graficas), análisis e interpretación de los datos y conclusiones. Nota: Cada práctica se evaluará en la escala de calificación de cero a cinco y la no asistencia del estudiante a la práctica implicará una nota de cero. La nota del corte del laboratorio corresponde al promedio de las notas de las prácticas que incluye la nota de la evaluación final en cada corte. 14. BIBLIOGRAFIA: [1] Libii, J. N. (2003). Mechanics of the slow draining of a large tank under gravity. American Journal of Physics, 71(11), doi: / [2] Gil, S. (2014). Experimentos de física: usando las TIC y elementos de bajo costo. Buenos Aires: Alfaomega. [3] Kramer, Laird.Young, Hugh D. (2012) Study guide, Sears & Zemansky's University physics, 13th edition, Young and Freedman /San Francisco, CA : Pearson, [4] Serway, R. A., Jewett, J. W., & Serway, R. A. (n.d.). Physics for scientists and engineers, with modern physics. Belmont, CA: Thomson-Brooks/Cole Pagina 8 de 8