LABORATORIO DE MECÁ ICA. Prácticas y Construcción de Prototipos. Manual del Estudiante. Agosto-Diciembre Profesor Responsable:

Transcripción

1 normal y µ es el factor de proporcionalidad. Qué es el factor de proporcionalidad? 5.- Calcular µ para los 5 objetos y hacer una gráfica de este con respecto al ángulo y comparar la gráfica con la de tanө. Donde Ө es el ángulo de inclinación del plano inclinado. 6.- Demostrar analíticamente la expresión algebraica µ = tanө. Donde µ es el coeficiente de fricción estático y Ө el ángulo de inclinación del plano inclinado. Coche de propulsión elástica Construir un coche que utilice energía potencial elástica para su propulsión. Establecer la variable de control (sistema de lanzamiento) Aplicar la teoría correspondiente y comparar con las mediciones hechas en el alcance del coche. Justificar la forma del eje re rotación para tener un mayor alcance. Recursos mínimos El coche debe poder alcanzar los 4m de distancia horizontal. Deben presentar una tabla de calibración entre la variable de control y el alcance. Funcionamiento El coche con mayor alcance tendrá en automático calificación 10. Para medir el funcionamiento del coche tendrá máximo tres lanzamientos, después de hacer un lanzamiento el equipo elige si se queda con esa calificación ó lanza nuevamente renunciando a la calificación. Se marcaran las zonas de calificación en el suelo y se obtendrá la calificación según el lugar donde se detenga el coche. LABORATORIO DE MECÁ ICA Manual del Estudiante Prácticas y Construcción de Prototipos Agosto-Diciembre 2010 Profesor Responsable: Dr. Alejandro Martínez Borquez alex@fisica.ugto.mx 12 1

2 máximo. La calificación de funcionamiento dependerá será igual a 10 número de desviación del lanzamiento. Fricción Estática Analizar el comportamiento de la fuerza de fricción como función de la fuerza normal y el coeficiente de fricción con respecto al ángulo de inclinación de un plano. Entender el concepto de fuerza y coeficiente de fricción. Índice 1. Introducción. 2. s 3. Descripción de las actividades. El proyecto. Programa. Evaluación. Asesoría. Recursos. Responsabilidades. Formato del reporte. 1 Bloque de madera, 1 Abrazadera con polea, 1 Plano inclinado con transportador, 1 Pesas de ranura, 1 Balanza granataria. Objetos para dejar caer sobre el plano. Hilo para sujetar los objetos Desarrollo: 1.- Colocar los objetos en el plano inclinado como se muestra en la figura y medimos el ángulo de inclinación en el momento exacto en que el peso vence la fuerza de fricción. Medir el ángulo de al menos 5 objetos y hacer 5 repeticiones (una polea, una pesa pequeña, una cinta, un plástico y una barra de metal). 2.- Con estos ángulos calcular la fuerza de fricción estática máxima de los 5 objetos. 3.- Elaborar una gráfica de fricción contra fuerza normal. Cómo es el comportamiento? 4.- Proponer la fuerza de fricción como proporcional a la fuerza normal, F f =µn, donde F f es la fuerza de fricción, N es la fuerza 2 11

3 4 De acuerdo con el diagrama de cuerpo libre y la segunda ley de Newton la ecuación de moviento es 2 ( tan φ) 2 y = x tan φ x 4 y max siendo (x,y) las coordenadas del punto colocando el origen en el punto de lanzamiento del proyectil(canica) y φ el ángulo de inclinación de la velocidad inicial, como se muestra en la figura y max Verificar por lo menos 5 puntos medidos con la ecuación anterior. 4 De acuerdo con esto, escribir la ecuación de la parábola en su 2 y = ax + bx+ c forma general con la ecuación de movimiento. (x,y) y comparar los términos La Ballesta Construir una ballesta. Establecer la variable de control (sistema de lanzamiento) Aplicar la teoría correspondiente y comparar con las mediciones hechas en el alcance de la ballesta Recursos mínimos La ballesta debe poder alcanzar los 8m de distancia horizontal. Deben presentar una tabla de calibración entre la variable de control y el alcance. Funcionamiento Para medir el funcionamiento cada ballesta tendrá máximo tres lanzamientos, después de hacer un lanzamiento el equipo elige si se queda con esa calificación ó lanza nuevamente renunciando a la calificación. La precisión de la ballesta debe ser el 10% del alcance máximo. Se tomará la tabla de calibración presentada para poner a prueba la ballesta, se colocará un blanco en el suelo y colocaremos marcas de longitud igual al 10% del alcance 1. Introducción. El laboratorio de física te permitirá observar fenómenos de la naturaleza que en la clase teórica solo te los imaginas. Además te interactuar activamente en la creación de prototipos originales en donde desarrollas la creatividad y aplicas las Leyes Físicas tan vistas en el salón de clase. 2. s generales. 1) Reproducir fenómenos físicos y hacer un estudio detallado sobre el mismo para ser explicado con las respectivas leyes. 2) Diseñar y construir prototipos que faciliten el aprendizaje. 3) Que el alumno adquiera la madures para la reflexión ante diversas situaciones que se pueden presentar en su formación académica. 4) Que alumno aprenda a realizar trabajo en grupo, como diseñar proyectos en colaboración. 3. Descripción de las actividades. 3.1 Actividad. En el programa se encuentran marcadas las diferentes actividades a realizar durante el semestre. Este se encuentra en cuatro tipos de actividades, práctica, práctica libre, evaluación y proyecto. Para la práctica el profesor tiene la aligación de proporcionar el material de los no consumibles, para las practicas libres, el alumno puede contar con el material del laboratorio y el material faltante para su práctica lo debe conseguir por su cuenta, para el proyecto el alumno se hace responsable del total del material requerido. 3.2 Programa. Aquí encontraras una tabla-guía de las actividades que estarás realizando durante el curso de laboratorio y la hora en que deberás entregarlas. 10 3

4 Hora: Lunes de 09:00 a 11:00 Sesión ACTIVIDAD E TREGA 1 Bienvenida Ninguno 17/Ene 2 Repaso de Conceptos Tipos de Error, Incertidumbre e Interpretación de gráficas. 3 Practica Mediciones 4 Practica Movimiento Lineal 5 Practica Tiro Parabólico 6 y 7 Evaluación Construcción de una ballesta (prototipo) Presentación de la ballesta Ninguna 24/Ene 31/Ene 14/Feb 21/Feb Presentación: 28/Feb Prueba Prototipo 7/Mar 14/Mar 28/Marzo 4/Abr Presentación: 11/Abr Presentación: 9/May 8 Practica Segunda Ley de ewton. 9 Practica Fricción Estática 10 Practica Libre Máquinas Simples 11 Evaluación Coche de propulsión elástica 12 Evaluación Libre Inercia Rotacional 13 Proyecto Prototipo 16/Mayo La retroalimentación de sus entregas se les dará inmediatamente después de haber revisado el producto. Si en la retroalimentación se les indica que deben corregir algunos puntos, se les cuestionarán en particular estos puntos en la evaluación correspondiente. 4.- Trazar en una misma gráfica posición vs tiempo los resultados de las mediciones. Cada punto debe tener la incertidumbre correspondiente. 5.- Comparar los resultados del movimiento acelerado con la ecuación de movimiento. Traza en la misma gráfica anterior la ecuación x = 1/2 g senα t 2 Tiro Parabólico Hoja de Rotafolio. Guantes y bata. Colorante Vaso para mezcla de colorante con agua. Plano inclinado. Nivel de mano. Manguera de nivel. Estudio de las propiedades del movimiento de proyectil mediante la medición de las posiciones que un proyectil sigue al ser lanzado. Actividad 1 Colocar la hoja de rotafolio sobre un plano inclinado(mesa), como se muestra en la figura. Rotafolio 2 Sobre el plano se lanza un canica con pintura, la cual describirá una trayectoria sobre el rotafolio, para verificar esto, elegimos ejes coordenados para determinar puntos de la trayectoria y con los puntos, estos puntos deben satisfacer la ecuación de una parábola. 3 Con la definición de parábola verificar si esta trayectoria es una parábola Es el lugar geométrico de los puntos que se encuentran a la misma distancia de un punto fijo (foco) que de una recta (directriz) α mesa 4 9

5 Investigación 1.- Qué precisión tiene un Vernier? 2.- Qué precisión tiene un micrómetro? 3.- Qué precisión tiene una balanza granataria? 4.- Para medir un objeto de cm, Qué utilizas? Y Por qué? 5.- Que diferencias notas en la medida del dinamómetro y la balanza? Movimiento Lineal acelerado y no acelerado Analizar el comportamiento de la posición para un movimiento en una dimensión. Reproducir un movimiento acelerado y uno no acelerado, en ambos casos elaborar una gráfica posición-tiempo con su desviación estándar para los puntos. 2 Riel (vara en ángulo de metal) 1 Balines esféricos, 1 Cinta métrica (3 metros), 4 Cronómetro, 1 Balanza granataria. 1 transportador Desarrollo 1.- Montar el riel como se muestra en la figura 2.- Idear un dispositivo para que la velocidad de salida del balín en el riel horizontal sea la misma en cada experimento. Para el riel inclinado los balines se solo se dejan caer. 3.- Medir el tiempo en cada caso para 15 diferentes posiciones (cada medición cinco veces) 3.3 Evaluación Practicas 1) Reporte escrito (equipo) 70% 2) Evaluación parcial (personal) 30% 3.4 Evaluación Prototipo 1) Planeación y Diseño 10% 2) Reporte 40% 3) Funcionalidad del prototipo 30% 4) Presentación 20% Criterios para calificar cada uno de estos puntos: 1) Reporte escrito. Debe contener el formato requerido por el profesor, contar con la información clara que refleje las experiencias de la práctica además como punto mas importante debe contener la interpretación de los resultados adecuadamente fundamentada según las leyes físicas. 2) Planeación. Debe garantizar que el proyecto se entregará a tiempo y bien hecho. 3) Diseño. Bosquejo hecho a mano, que contenga las variables que influyan en el funcionamiento del proyecto. 4) Funcionalidad. Que el prototipo se detenga dentro del rango establecido. 5) Presentación (equipo). Uso de tiempo, claridad en la exposición, presentación personal, adecuada profundidad, respuesta a preguntas generales. 6) Preguntas (personal). Respuestas correctas a preguntas personales. 3.5 Asesoría. En el programa están marcadas las sesiones de proyecto mismas que se utilizarán para a asesoría. En caso que se requiera de un experto en un taller determinado, el alumno debe hacerlo saber al profesor para facilitar el mismo. 3.6 Recursos. Cuentas con un gran número de recursos que puedes utilizar para el mejor desempeño de tus proyectos: Biblioteca, Centro de Cómputo, Talleres, etc. El laboratorio en el que te encuentras se convertirá en tu lugar de trabajo, por eso es importante que lo mantengas en buen estado. 8 5

6 Al finalizar la sesión debes dejar todo en su lugar y cuidar el orden y la limpieza. 4 Responsabilidades. Del alumno: Cumplir con el reglamento. Cumplir puntualmente con cada una de las entregas. Participar activamente en su equipo de trabajo. Mantener el orden, disciplina y respeto dentro y fuera del lugar de trabajo. Asistir puntualmente a cada una de las sesiones (La falta a clase implica una calificación de cero en el reporte correspondiente) Del tutor: Asistir puntualmente a cada una de las sesiones. Evaluar de acuerdo a lo estipulado en la sección 3.3 y 3.4. Retroalimentar y evaluar los productos entregados. 5. Formato del Reporte. Hoja de presentación: Nombre de la materia, Título de la práctica, Nombres Fecha de entrega Introducción: Breve descripción de la práctica. s: Escribir literalmente los objetivos planteados en la practica. Desarrollo: Descripción detallada y resultados de las mediciones. Marco Teórico: Estudio teórico del Fenómeno. Interpretación de Resultados: Analizar detalladamente los resultados y hacer comparaciones con datos teóricos. Conclusiones: Explicación y/o aclaraciones de los resultados en base a los objetivos. Bibliografía: Fuente consultada. 5. Prácticas. Mediciones y errores de medición 1 Regla graduada ó Cinta-métrica 1 Vernier o pie de rey 1 Tubo de ensayo graduado 1 Balanza granataria 1 Dinamómetro Multímetro Utilizar herramientas con límites de precisión. Desarrollo OTA: TODAS LAS MEDICIO ES SO POR I TEGRA TE Y DEVES REGISTRAR LA I CERTIDUMBRE X =( máxima(x i) - mínima(x i))/2 PARA LAS VARIABLES I DIRECTAS REGISTRAR LA I CERTIDUMBRE SEGÚ LA TABLA (A-B) = A + B (A+B) = A + B (A B) = A B + B A A 2 =2A A (ka)=k A (sen θ) = (cos θ) A n = na n-1 A A = B A B+ B A 2 2 B B θ. (ln x) = 1 x x 1) Reportar las incertidumbres en todos los casos 2) Medir las dimensiones de al menos tres objetos diferentes con una regla graduada. 3) Medir las dimensiones de al menos tres objetos diferentes con vernier o pie de rey. 4) Medir la masa de al menos tres objetos diferentes con la balanza granataria. 5) Medir las dimensiones de un cono y estimar su volumen. 6) Describir un objeto en base a sus dimensiones y hacer un dibujo del mismo. 7) Medir el periodo de un péndulo y calcular su frecuencia. (f = 1/T) 6 7