Guia_Física_Aplicada

8/3/2019 Guia_Física_Aplicada

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Nombre del Docente: Lic.Marco Abalco

Fecha de emisión: 2011-09-12

Guía de LABORATORIO DE

FÍSICA APLICADA



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Misión Visión

Formar con excelencia y liderazgo, profesionales Ser una universidad de trascendencia

íntegros, comprometidos con el desarrollo de la académica en América Latinaciencia y la sociedad.

ÍNDICE

1. INTRODUCCIÓN………………………………………………………….3

2. OBJETIVOS DE LA MATERIA…………………………………………4

3. INSTRUCTIVO DE FUNCIONAMIENTO DE LABORATORIOS Y

TALLERES DE LA FACULTAD CIENCIAS DE LA

INGENIERÍA………………………………………………………………5

4. DISPOSICIONES ESPECÍFICAS DEL LABORATORIO DE

FÍSICA………………………………………………………….…………..7

5. EVALUACIÓN GENERAL……………………………………………….8

6. FORMATO DE PRESENTACIÓN DE INFORMES…………………...9

7.

GUÍA DE PRÁCTICAS………………………………………………….10 8. ANEXOS…………………………………………………………………..23



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1. INTRODUCCIÓN

“No puedes disfrutar un juego si no conoces las reglas. Ya sea que se trate

de un juego de pelota, de un juego de computador o simplemente de un

juego en una fiesta, si no conoces las reglas, el juego no tiene sentido y

resulta de poco valor. No puedes jugarlo. Esto se aplica a la naturaleza y sus

reglas, que es de lo que se trata la física. La naturaleza tiene más significado

para los que entienden sus reglas que para los que no”.

Paul Hewitt.

Física es un término que proviene del griego phisis y que significa “realidad” o“naturaleza”. Se trata de la ciencia que estudia las propiedades de la naturaleza con laasistencia del lenguaje matemático. La física se encarga de las propiedades de la materia, laenergía, el tiempo y sus interacciones*.

Esta ciencia no es sólo teórica, también es una ciencia experimental. Sus conclusionespueden ser verificadas mediante experimentos controlados en el Laboratorio de Física,resultado de la toma de datos obtenidos experimentalmente.

El Laboratorio de Física nos dará la oportunidad para desarrollar la comprensión y lavaloración del método científico a través de la práctica individual o en grupo, de algunas desus actitudes y procedimientos más significativos.

Además está orientado a complementar y de alguna manera aplicar los conocimientosteóricos adquiridos en la cátedra de Física Aplicada, provocando el gusto por la

experimentación y el hábito de trabajo minucioso.

*Tomado de http://definicion.de/fisica/

http://definicion.de/fisica/







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2. OBJETIVOS DE LA MATERIA

Crear una sinergia entre el conocimiento teórico y el desarrollo de prácticasexperimentales para elevar la comprensión de la Física Aplicada.

Desarrollar prácticas de laboratorio, utilizando datos obtenidosexperimentalmente, que ayuden a comprobar determinados principios de laFísica Aplicada.

Desarrollar la capacidad de manejo de equipo de laboratorio mediante el usode buenas prácticas experimentales.

Mostrar el trabajo previo al desarrollo de ciencia básica mediante laaplicación del método científico.

Comprender y valorar el significado del error en las medidas físicas.

Desarrollar la capacidad de transferir a “experiencias caseras” muchos de losexperimentos del laboratorio de física.

Mostrar la importancia del desarrollo de ciencia básica para el progresotecnológico.



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3. INSTRUCTIVO DE FUNCIONAMIENTO DE LABORATORIOS YTALLERES DE LA FACULTAD CIENCIAS DE LA INGENIERÍA

Resolución No. 026--08

DE LOS ESTUDIANTES

Los estudiantes deberán portar su carnet para el ingreso a las instalaciones deLaboratorios y Talleres, y entregarlo a la persona responsable.

Asistir con puntualidad al inicio de la práctica, no pudiendo ingresar si llegase despuésde 10 minutos como tolerancia máxima.

Presentarse a la clase práctica portando un mandil blanco que estará siempre abrochado. Los estudiantes deberán utilizar el área de vestidores para el equipamiento necesario de

ingreso a Laboratorios y Talleres. NO PODRÁN EQUIPARSE FUERA DEL ÁREADESIGNADA.

El área de vestidores será exclusivamente para cambiarse y guardar las pertenenciaspersonales, que no sean de valor. NO PODRÁ UTILIZARSE COMO BODEGA.

SOBRE LA REALIZACIÓN DE PRÁCTICAS:

Si los estudiantes no tienen los materiales necesarios para la realización de la práctica,no podrán realizarla, debiendo retirarse.

Mantener el orden y la disciplina durante la práctica. Si tuviera que salirmomentáneamente por un motivo justificado, solicitar permiso.

Está prohibido fumar e ingerir alimentos y bebidas. Nunca se emplearán recipientes de laboratorio para contener bebidas o alimentos, ni se

colocarán productos químicos en recipientes de productos alimenticios. Hacer buen uso de equipos, materiales y reactivos a su cargo durante las prácticas de

laboratorio. En caso contrario, el grupo responsable deberá reparar el daño y/o lapérdida

Un representante de cada grupo de trabajo se responsabilizará de la recepción ydevolución del material.

Al concluir la práctica, se deberá observar el cumplimiento de los siguientes puntos,para la devolución del carnet.

Verificar limpieza de equipos, materiales utilizados y mesas de trabajo. Lavar sólo el material de vidrio y no secarlo.



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Cerciorarse que llaves del gas y agua queden cerradas. Dejar las sillas en perfecto orden. El plazo para devolver material de laboratorio roto o perdido, es hasta el fin del

semestre. Caso contrario se bloqueará en el Departamento. Académico para que losestudiantes no puedan ver notas, retirar récord académico, etc.

Para la utilización del baño los estudiantes deberán colgar su mandil fuera del mismo. Durante la práctica NO PODRÁN HACER USO DEL CELULAR, con 3 llamadas de

atención el estudiante deberá retirarse de la práctica. Las visitas a Laboratorios y Talleres deberán ser notificadas por lo menos con tres días

de anticipación.

SOBRE LA ASISTENCIA

La asistencia a Laboratorios y Talleres es obligatoria, sólo se aceptará la justificaciónautorizada por el señor Decano; en caso de enfermedad se adjuntará el certificadoexpedido por el Centro Médico de la “UTE”.

El estudiante deberá verificar previamente el horario de Laboratorios y Talleres en lascarteleras de la Facultad de Ciencias de la Ingeniería, para evitar que coincidan con elhorario de otras materias.

SOBRE LA CALIFICACIÓN Y PRESENTACIÓN DE INFORMES

La evaluación de Laboratorios y Talleres representa el 30% (3 puntos) de la notabimestral en la materia respectiva, la misma que deberá incluir participación e informeescrito, que será entregado de acuerdo a la planificación del docente o responsable delLaboratorio o Taller.

Los informes de prácticas que sean iguales en su contenido, equivalen a cero puntos. Se publicará en cartelera de laboratorio y Plataforma virtual, la nota bimestral de

prácticas, para que los estudiantes la revisen antes de entregarla al docente de teoría.



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4. DISPOSICIONES ESPECÍFICAS DEL LABORATORIO DE FÍSICA

RESPECTO AL HORARIO:

Los estudiantes deben estar presentes hasta 10 minutos después de la hora indicada enel horario, para iniciar con el coloquio previo a la práctica. Se permitirá el ingreso delestudiante con un máximo de 5 minutos de atraso, tiempo en el cual se tomará elcoloquio. Si el estudiante no está presente en el tiempo indicado no podrá realizar elcoloquio ni la práctica perdiendo el puntaje correspondiente. Como consecuencia de norealizar la práctica tampoco tiene derecho a presentar el respectivo informe.

En caso de calamidad doméstica u otro caso fortuito, el estudiante puede recuperar lapráctica previa presentación de la justificación emitida por el decanato. El estudiantedebe ponerse de acuerdo de forma inmediata con el profesor de laboratorio en la fecha yhora para recuperar la práctica.

RESPECTO A LAS PRÁCTICAS:

Asistir de modo obligatorio a la clase práctica, portando un mandil blanco. Informarse sobre la práctica con antelación a través de las guías. Rendir el coloquio previo a la realización de la práctica, en caso de obtener nota inferior

al 50% de la nota total, el estudiante no tiene permitido realizar la práctica. Comoconsecuencia de no realizar la práctica tampoco tiene derecho a presentar el respectivoinforme.

Tener cuidado en la manipulación de materiales, en especial con el equipo digital y loselementos de vidrio.

Antes de entregar el grupo la hoja guía al profesor, éste constatará la cantidad y estadodel equipo y material entregado al inicio de la práctica. En caso de daño, los alumnosdeberán sujetarse a los reglamentos establecidos por la UTE.

El profesor está presto para orientar cualquier situación referente a la realización de la

práctica.

RESPECTO A LOS INFORMES.

Se realizará un informe por cada grupo de trabajo, a computador en hojas de papel bondA4 y en perfecto orden. En el caso de informes desordenados (imposibles de entender)la nota será de cero puntos, sin derecho a reclamo.



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Se receptarán los informes de 15h00 a 15h30, una semana después de haber realizado lapráctica. No se receptarán informes pasada la hora establecida.

Las conclusiones son obligatorias y deben tener relación con los objetivos y resultadosobtenidos.

Las recomendaciones son opcionales, pero deben tener relación con el mejoramiento dela práctica.

Se verificarán los datos utilizados en los cálculos y trabajos con los entregados alprofesor en la hoja guía, en caso de no concordar, el informe tendrá la calificación decero puntos.

En caso de consulta en la web, se la debe nombrar completamente en la bibliografía. Las referencias bibliográficas utilizadas deben constar en la bibliografía siguiendo las

normas A.P.A para citar información bibliográfica y se debe añadir las páginasespecíficas de las cuales se consultó. (Ejemplos en la guía)

Queda prohibido copiar textualmente información de la web o de libros. En caso deverificarse la copia textual de alguna fuente bibliográfica el informe tendrá lacalificación de cero puntos.

En el caso de copias parciales o totales entre informes, estos tendrán la calificación decero puntos.

Los alumnos pueden revisar la calificación de los informes durante la siguiente práctica

de laboratorio.

Nota: Las fuentes bibliográficas sirven para consultar información, para elaborar el informese debe discernir la información y redactar con palabras propias.

5. EVALUACIÓN GENERAL

La nota bimestral se obtendrá mediante la siguiente tabla:

Coloquio 20%Trabajo en el Laboratorio 40%Informe 40%Total 100%



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6. FORMATO DE PRESENTACIÓN DE INFORMES

NOMBRE DE LA PRÁCTICA 1. OBJETIVOS Logrado

Faltapráctica

Nologrado

Igual a los objetivos planteados en la guía de Práctica 2. DIAGRAMA DE OPERACIONES REALIZADAS EN LA PRÁCTICADiagrama de flujo del procedimiento realizado en la práctica.3. RESULTADOS3.1. TABLAS DE DATOS3.2. CÁLCULOS (TRABAJOS)

4. ANALISIS DE RESULTADOS5. CUESTIONARIO DE INVESTIGACIÓN6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES:Escriba las conclusiones acerca del procedimiento que usted realizó, y basado en el cumplimiento deobjetivos.7. BIBLIOGRAFÍA



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7. GUÍA DE PRÁCTICAS

DENSIDAD DE SÓLIDOS Y LÍQUIDOS.1. OBJETIVOS

Demostrar experimentalmente el principio de Arquímedes.Calcular la densidad de sólidos mediante los métodos tradicionales y mediante el empuje.

2. INTRODUCCIÓN

Densidad (ρ): Es una de las propiedades de las sustancias, es una magnitud escalar que también suelellamarse masa específica; indica la cantidad de masa que existe en un determinado volumen, se expresa en laecuación 1. [1]

Vg

P

V

m

Ec: 1

Unidad: En el S.I3

m

kgDimensión: 3

ML

Dependiendo de la forma (irregular y regular) o el estado físico (sólido, líquido y gaseoso), existen variosmétodos para poder determinar la densidad de las sustancias.

Cuerpos regulares.Mediante toma de medidas directas de su masa e indirectas para calcular su volumen.

Cuerpos irregulares.

Estos cuerpos presentan dificultad para el cálculo de su volumen, así que se determina esta magnitudsumergiendo el cuerpo en un líquido. Cuando un objeto insoluble se sumerge completamente en un líquido,este siempre desplaza un volumen de líquido () igual a su propio volumen.

Sustancias líquidas.Se emplea un método alternativo mediante el principio de Arquímedes cuyo enunciado dice: “todo cuerpoinmerso en un fluido en reposo, recibe por parte del fluido una fuerza ascendente llamada empuje (E), la cuales igual al peso del volumen de líquido desalojado”, se expresa el principio mediante la ecuación 2. [2][3]

Ec: 2Donde:: Densidad del líquido.g: Gravedad.: Volumen sumergido del cuerpo.

Si P E

el cuerpo llega al fondo y permanece en él. Si P E

el cuerpo flota sumergido en el líquido y queda en equilibrio en cualquier punto del

fluido.

Si P E el cuerpo flota en la superficie libre del fluido.

Principio de flotación: Un objeto que flota desplaza un peso de fluido igual a su propio peso.



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3. MATERIALES Y MÉTODO3.1 MATERIALES

Materiales Descripción1 Probeta graduada A=……ml 1 Balanza digital A=……g 1 Dinamómetro A=…….N 2 Cuerpos: esfera, grapa1 Cuerpo regular (columna)1 Cuerpo irregular (cilindro hueco)1 Palmer A…..mm 1 Calibrador A=…….mm

Hilo, agua.

3.2

MÉTODOCuerpos regulares.

Determinar utilizando la balanza, la masa de la columna. Con el pie de rey y palmer, mida las dimensiones necesarias para determinar el volumen del cuerpo. Ubique la información en la siguiente tabla.

Cuerpo Masa Volumeng cm³

Columna

Cuerpos irregulares.

Determinar utilizando la balanza, la masa del cilindro hueco. Determinar el volumen del cilindro hueco, utilizando la probeta graduada y agua, mediante el método

de diferencia de volúmenes. Complete la tabla siguiente.

Cuerpo Masa Vo Vf V =Vf – Vo = Vg cm³ cm³ cm³

Cilindro hueco

Sustancias líquidas. Determinar utilizando la balanza, la masa de la esfera y la grapa. Utilizando el dinamómetro determine el peso P (peso en el aire), de la esfera y grapa. Utilizando el dinamómetro determine el peso aparente PA (dentro del fluido), de la esfera y grapa. Con la información anterior, completar la tabla.



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Cuerpo m P(aire) PA(agua) E=P(aire)-PAkg N N N

esferagrapa

4. TRABAJOS

1. Calcular la densidad de cada uno de los objetos analizados (cuerpo regular, irregular y líquidos),

exprese sus resultados en 3 / cmg

2. Determine el material de cada uno de los objetos analizados, mediante una comparación con losvalores de densidad dados en las tablas.

3. Determine el error porcentual para cada cálculo. Discuta las posibles fuentes de error.4. Una roca de 1 kg suspendida sobre el agua pesa 9,8 N. Si la suspendemos bajo el agua su peso

aparente es de 7,8 N.a) ¿Cuánto vale la fuerza de flotación que se ejerce sobre la roca?b) Si el recipiente pesa 9,8 N en una báscula casera, ¿Qué peso indicará la báscula cuando la roca

está suspendida bajo la superficie del agua?c) ¿Qué peso indicará la báscula cuando la roca descansa en el fondo del recipiente?

5. CUESTIONARIO DE INVESTIGACIÓN

1. a) ¿Qué tiene mayor densidad: 1 g de uranio o toda la tierra?b) El uranio es el átomo más pesado. ¿Por qué el metal uranio no es el material más denso? Explique.

2. ¿Qué pesa más, una tonelada de madera o una de hierro? Justifique su respuesta.3. ¿Por qué la fuerza de flotación que se ejerce sobre los objetos sumergidos no actúa hacia los

costados? ¿Y por qué actúa hacia arriba? Explique.4. Colocamos un pequeño barco de juguete con un pequeño objeto de densidad mayor que la del agua

dentro de él, de manera que se quede flotando. Si quitamos el objeto y lo echamos al agua, ¿Qué leocurre al nivel del agua del recipiente?. Explique.

6. BIBLIOGRAFÍA[1] Resnick, Robert; Halliday, David y Krane, Kenneth. (2003).Física. México: Continental. págs. 333.[2] Ref. [1], págs. 338-339.[3] Vallejo, Patricio y Zambrano, Jorge. (1993).Física Vectorial 2. ISBN: 9978-52-1. Págs. 198-199.

Hewitt Paul. Segunda edición. Física Conceptual



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PRESIÓN HIDROSTÁTICA.1. OBJETIVOS

Medir la presión hidrostática en diferentes líquidos (alcohol y agua) por medio de un manómetro.Determinar si la presión hidrostática es función de la profundidad.Diferenciar entre presión hidrostática, manométrica y absoluta.

2. INTRODUCCIÓN

La presión (P) es la magnitud que relaciona la fuerza con la superficie sobre la que actúa, es decir, equivale ala fuerza que actúa sobre la unidad de superficie. Cuando sobre una superficie plana de área A se aplica unafuerza normal F de manera uniforme, la presión P viene dada por ecuación 1: [1]

Ec: 1

Donde:: Presión sobre la superficie.: Fuerza perpendicular aplicada sobre la superficie. : Área de la superficie.

Dentro de un fluido, este ejerce una fuerza sobre todas las paredes de un objeto sumergido dentro de él, a laacción de estas fuerzas sobre las superficies del objeto se llama presión hidrostática y su valor viene dadopor la ecuación 2: [1] [2]

Ec: 2Donde:: Presión hidrostática.: Densidad del fluido.: Gravedad.: Profundidad a la que se encuentra sumergido el objeto.

La atmósfera al ser un fluido (aire), ejerce una presión sobre cualquier punto dentro de ella y en todas lasdirecciones. A la presión ejercida por la atmósfera se la conoce como presión atmosférica y se debe al pesode la columna de aire que existe sobre dicho punto.

Experimentalmente se ha demostrado que la presión atmosférica P(atm) a nivel del mar es igual a la presiónque ejerce una columna de 76 cm de mercurio, a este valor se le denomina presión de una atmósfera.

psiPacmHgatm 7,1410013,17615

La presión puede expresarse en base a referencias arbitrarias, siendo las más usuales el cero absoluto (vacíoabsoluto) y la presión atmosférica local. Si la presión es expresada como la diferencia entre su valor real y elvacío absoluto, se dice que la presión es absoluta. [1]

Para la medición de la presión se utiliza aparatos denominados manómetros. La presión medida a través de unmanómetro se llama presión manométrica y su valor es igual a la diferencia entre la presión absoluta y laatmosférica del lugar. [1] El manómetro más conocido [2] solo consta de un tubo en U y un líquido dentro deél, de ser posible el líquido debe ser inmiscible con los fluidos analizados.



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Este manómetro se lo muestra en la figura 1.

Fig. 1: Esquema de un manómetro con tubo en U [3]. La presión absoluta que se desea medir (p) es igual a la

presión manométrica más la atmosférica. La presión manométrica estaría dada por: ρ.g.h, donde ρ: densidad

del líquido manométrico (color rojo).

3. MATERIALES Y MÉTODO3.1 MATERIALES

Cantidad. Descripción.1 Base en V1 Varilla para soporte de 500mm1 Probeta graduada A=……ml 1 Embudo1 Manguera plástica1 Vaso de precipitados de 250ml

AguaAlcohol

3.2 MÉTODO

Armar el dispositivo con agua en el tubo en U (hasta una altura de 7cm) y 90ml en la probetagraduada.

Realizar lecturas de diferencias de altura (h) en el tubo en U en función de profundidad en la probeta(H).

Probeta Agua AlcoholH h h

cm cm cm

0 0 0246810

Repetir el proceso anterior colocando alcohol en la probeta graduada.



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4. TRABAJOS

1. Determine la presión hidrostática () y absoluta () para cada profundidad. (Utilizar H)2. Determine la presión manométrica () para cada profundidad. (Utilizar h)3. ¿A qué se deben las diferencias entre y ?4. Se comprueba experimentalmente que cuando ascendemos 100 m en la atmósfera terrestre hay una

disminución de casi 1 cmHg en el valor de la presión atmosférica. Tomando en cuenta estainformación, responda:a) Un estudiante midió el valor de la presión atmosférica en su ciudad y encontró que P(atm)= 54

cmHg ¿Cuál es la altitud aproximada de la ciudad? ¿Podrá tratarse de la ciudad de Quito?b) ¿Cuál será el valor de la presión atmosférica en lo alto del Cotopaxi? (altitud 5 900 m)

5. CUESTIONARIO DE INVESTIGACIÓN

1. Realizar la curva de calibración = () para el manómetro, determine su ecuación. Para agua yalcohol

2. Realizar la curva de calibración = () para el manómetro, determine su ecuación. Para agua yalcohol

3. Determine la presión hidrostática experimental () a través de las curvas de calibración. Calculeel error porcentual para cada cálculo de . (Valor teórico calculado en el numeral 1 de lasección anterior TRABAJOS)

4. ¿Es mayor la presión hidrostática en el fondo de un lago hasta una profundidad de 30 cm o en elfondo de una jarra de agua de 35 cm de profundidad? . Justifica tu respuesta.

6. BIBLIOGRAFÍA

[1] Vallejo, Patricio y Zambrano, Jorge. (1993). Física Vectorial 2. ISBN: 9978-52-1. Págs. 183-191.[2] Resnick, Robert; Halliday, David y Krane, Kenneth. (2003).Física. México: Continental. págs. 332-341.[3] http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/fluidos/estatica/ecuacion/ecuacion.htm

Alvarenga, Máximo. Física general. Cuarta edición

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