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Manual de Laboratorio de Fisica i 2006

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libro para laboratorio de eduicacion básica regular. nivel secundario.

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No. De Práctica Anexos

1,2 A, B, C, D, E

10 F, G

11 H, I

12 J

14 K

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ANEXO A

El Cronómetro

DESCRIPCIÓN Y USO:

El cronómetro es un instrumento de precisión que sirve para medir el

tiempo en horas, minutos y segundos en el sistema C.G.S., M.K.S., así como

en el Inglés. La precisión del cronómetro dependerá de lo sofisticado que

este sea.

Las características importantes del cronómetro:

1. Consta de una pantalla de cristal líquido.

2. Comúnmente tiene tres perillas pulsadoras que controlan al dispositivo

del programa memorario

3. El programa consta de horas, minutos, segundos, mes y día.

OPERACION:

La parte A del cronómetro sirve para ubicar la posición inicial de la

lectura.

La parte B sirve para accionar o poner en funcionamiento el

cronómetro.

La parte C es la que detiene el funcionamiento para luego registrar la

lectura.

33

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ANEXO B

La Balanza Granataria

DESCRIPCION Y USO:

La balanza granataria funciona con una palanca de primer género, se

usa para determinar la masa de sustancias u objetos. Tiene una capacidad

de 2610 g y una sensibilidad de 0.1 g, esta balanza tiene el sistema de pesas

corredizas, con amortiguación magnética. Esta se muestra en la siguiente

figura

Existen dos formas de determinar la masa:

1) Pesada simple: Consiste en colocar lo que se va a pesar directamente

en el platillo de la balanza

2) Pesada utilizando un objeto adicional: Es aquella en la que se

utiliza un objeto adicional, por ejemplo, un vaso de precipitado. En este

caso, se pesa primero el vaso, este peso se conoce como "tara".

Posteriormente se pesa el conjunto al cual se le resta la tara para

obtener la masa real del objeto.

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OPERACION DE LAS PESAS AL MEDIR:

a) En el brazo de 500 g, coloque su dedo pulgar sobre las pesas y su

índice en la parte inferior, ver la figura levante un poco y corra la pesa

a la derecha.

b) En el brazo de 100 g, coloque el índice en la parte superior y el pulgar

en la inferior, levante un poco y corra a la derecha.

c) En el brazo de 10 g, utilice únicamente el índice en la balanza

d) Para pesar arriba de 600 g, se deben utilizar las pesas adicionales.

ANEXO C

Dinamómetro. También conocido como balanza de resorte, es el instrumento que se

emplea para medir las fuerzas.

Consta de un resorte en uno de cuyos extremos se fija un indicador

que se mueve sobre una escala; la longitud del resorte cambia al serle

aplicada una fuerza (peso) de un Newton (1 N), el resorte estira, hasta que

la tensión que le imprime el cuerpo, sea igual en magnitud pero opuesta en

dirección a su peso.

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ANEXO D

Calibrador Vernier o pie de Rey. Es un instrumento de medición con una precisión de una décima de

milímetro (1/10 mm ó 0.1 mm). Basa su funcionamiento en el uso de dos

escalas graduadas, una móvil y otra fija que, con el mismo número de

divisiones, ocupa diferente longitud. Las partes que lo constituyen se indican

en la siguiente figura.

La regla de algunos Vernier tienen dos graduaciones: la superior del

sistema inglés y la inferior del sistema métrico decimal.

En nuestro ejemplo la escala del sistema métrico decimal esta dividida

en milímetros y centímetros, así que un centímetro estará dividido en

10 partes y la escala móvil también está dividida en 10 partes, pero

ocupa únicamente una longitud equivalente a 9/10cm; es decir 0.9cm.

En la escala fija o principal cada

división mide 1mm, por lo que 10

divisiones comprenden 1 cm. y así

sucesivamente. (Fig.1) Fig.1

En la escala móvil, también

llamado nonio, cada división mide

9 mm o sea 0.9 cm.(Fig.2)

Fig.2

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“MODO DE EMPLEO”

Si se desea medir un diámetro externo, se coloca el objeto entre los

topes (fig. a); si la medición es del diámetro interno, entonces las puntas

deberán ir dentro del objeto (fig. c); en ambos casos las puntas deben abrir

o cerrar según sea necesario.

Toma de Lectura: Haciendo referencia a la figura (b), la lectura se

realizará de la siguiente manera.

La primera línea (parte inferior) corresponde al cero de la escala

móvil e indica en forma directa la parte entera en centímetros y

milímetros de la medición; en este caso corresponde a 16mm y un

poco más.

En la escala móvil (nonio) se hace la lectura de la cifra faltante (el

poco más), a fin de conocer el diámetro del cuerpo hasta

centésimas de centímetro (0.01cm) o décimas de milímetro

(0.1mm). Para ello basta identificar qué línea de dicha escala

coincide exactamente con una línea de la escala fija. En nuestro

ejemplo la línea 6 es la que coincide y equivale a 0.6mm, que

deberán sumarse al valor anterior para conocer la lectura final; es

decir:

16.0mm

+ 0.6mm

16.6mm = 1.66cm

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ANEXO E

Calibrador Palmer o Tornillo Micrométrico Es un instrumento con una precisión de 0.01mm y es utilizado para

medir espesores pequeños de cuerpos con caras planas o de forma cilíndrica.

Las partes que lo constituyen se ilustran en la siguiente figura.

“MODO DE EMPLEO”

El objeto a medir se toma con la mano izquierda y con la derecha el

calibrador palmer; se coloca el objeto entre el yunque y el vástago y se

ajusta dando vueltas al tambor por medio de la corona (ver Figura) hasta

que el vástago quede atornillado contra el objeto y haga funcionar el freno

de matraca.

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Por último, se lee el espesor del objeto directamente de las dos

escalas, la del cilindro y la del tambor del calibrador palmer.

- Toma de Lectura: la lectura en un calibrador Palmer con escala

métrica decimal se hace de la siguiente manera:

• La rosca del vástago tiene un paso de 0.5mm; es decir, que

cuando el tambor gira una vuelta, el vástago avanza 0.5mm.

• La parte biselada del tambor está dividida en 50 partes; cuando

el tambor gira una división, el vástago avanza 0.01mm; o séa:

mmmm 01.050 50.0

=

Es decir, un calibrador palmer graduado en la escala métrica decimal

tiene una precisión, como se dijo anteriormente, de 0.01mm (una centésima

de milímetro).

• En la escala del cilindro se miden los milímetros y los medios

milímetros (las divisiones en mm se señalan arriba de la línea de

referencia y los medios milímetros debajo de ella) y en la escala del

tambor se leen los centésimos de milímetro de 0 a 50.

USO DEL TORNILLO MICROMETRICO ESCALA cm

Factores Lecturas en el

cilindro No. de divisiones debajo del cilindro

Lectura del tambor Subtotales

0.254 ( ) 0.063 ( ) 0.005 ( )

Lectura total cm

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USO DEL TORNILLO MICROMETRICO ESCALA inch

Factores Lecturas en el

cilindro No. de divisiones debajo del cilindro

Lectura del tambor Subtotales

0.1 ( ) 0.025 ( ) 0.0019 ( )

Lectura total inch

Anexo F

Determinación del coeficiente de rozamiento estático en un plano

inclinado

α

rFρ

α

X Y αWsen−

Fr αcosW−

N

∑ −= αWsenFrFx ∑ −= αcosWNFy

Aplicando la condición de equilibrio:

∑ = 0xF

0=− αmgsenFr

∑ = 0yF

0cos =− αmgN

αmgsenFr = αcosmgN =

De la ecuación: NFr sµ= ⇒NFr

s =µ

ααµ

cosmgmgsen

s = ⇒ αµ tan=s

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Anexo G

Cuando la superficie está en forma horizontal, se tiene:

rFρ

Fρm

X Y F Fr−

N W−

∑ −= FrFFx ∑ −= WNFy

Aplicando la condición de equilibrio:

∑ = 0xF

0=− FrF

∑ = 0yF

0=−WN

FrF = WN =

De la ecuación: NFr sµ= ⇒NFr

s =µ

WF

s =µ

ANEXO H

De la ecuación de movimiento se tiene: 2

2attVd o +=

Si , entonces: 0=oV2

2atd = . Por lo tanto: 2

2tda =

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Page 47: Manual de Laboratorio de Fisica i 2006

ANEXO I

Del sistema mostrado en la práctica 11:

gm ρ1

gm ρ2

maF =

amgmT 11 =−

gmamT 11 += Ec. (1)

amF 2=

amgmT 22 −=− Ec. (2)

Sustituyendo la ec. (1) en la ec. (2):

amgmgmam 2211 −=−+

gmgmamam 1221 −=+

)()( 1221 mmgmma −=+

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+−

=21

12

mmmm

ga

ANEXO J

Demostración teórica del teorema del trabajo y la energía.

Consideremos el siguiente diagrama:

φ

L

h

m

m

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Page 48: Manual de Laboratorio de Fisica i 2006

Debemos demostrar que fUUoUW −=∆−=

Nótese que la energía potencial en la parte más alta del plano es:

mghUo = y 0=fU .

Ahora, el trabajo realizado para subir el cuerpo por el plano es: FLW =

Para calcular , considérese el siguiente diagrama de cuerpo libre: F

Observe que 0=− φmgsenF , ya que el bloque no debe acelerarse, entonces se obtiene:

φmgsenF = Sustituimos φmgsenF = en FLW = :

φ

Fr

gm r

φmgLsenW =

Ahora, debemos expresar a en términos de . Para ello, considérese

el siguiente triángulo:

L h

Observe que Lhsen =φ , de aquí que

hLsen =φ Ahora, sustituimos hLsen =φ en

φmgLsenW = :

φ

Lh

Y así queda demostrado que: UmghW ∆−==

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Page 49: Manual de Laboratorio de Fisica i 2006

Anexo K

hH

x

Por la ley de conservación de energía: KU ∆=∆

2)(

2mvhHmg =− ⇒ )(2 hHgv −=

Ahora debemos calcular el tiempo de caída, ya que vtx = , entonces:

2

2gth = ⇒ ght 2

=

Entonces, sustituimos a )(2 hHgv −= y a ght 2

= en vtx = :

ghhHgx 2)(2 −= ⇒

ghHghx )(4 −

= ⇒ )(4 hHhx −=

Entonces se deduce que: )(2 hHhx −= , lo cual puede comprobarse

experimentalmente midiendo la distancia x en el suelo.

OTRO PROCEDIMIENTO

Empleando la longitud del hilo y el ángulo φ :

h

x

L φ

44

Page 50: Manual de Laboratorio de Fisica i 2006

Del triángulo formado se deduce que: ( )φcos1−=′ Lh , entonces:

( )φcos122 −= gLv .

En la demostración anterior, se obtuvo que: ght 2

= .

Sustituyendo y ( )φcos122 −= gLvght 2

= en vtx = obtenemos:

)cos1(2 φ−= Lhx

Donde x es la distancia recorrida, la longitud del hilo, h la altura

medida del suelo a la navaja y

L

φ es el ángulo de inclinación.

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Page 51: Manual de Laboratorio de Fisica i 2006

APENDICE

INFORMES DE LABORATORIO: ESTRUCTURA

Y PREPARACIÓN

Uno de los elementos más utilizados en la comunicación de

conocimientos es el reporte o informe. El propósito de un reporte es canalizar

la información breve y claramente. La brevedad es importante, un reporte no

es un ensayo. La claridad se alcanza subdividiendo el reporte en secciones,

cada una jugando un rol determinado. Un informe de laboratorio bien

pensado y bien escrito no sólo condensa el experimento en una forma fácil

de recordar, sino que también ayuda al entendimiento de la experiencia de

laboratorio.

El diseño de un reporte no es rígido. Sin embargo, a pesar de las

variaciones que puedan encontrarse, el objetivo es el mismo: documentar

sus hallazgos para comunicar el conocimiento que usted ha adquirido a

través de la experiencia de laboratorio. Para escribir un buen reporte, usted

no sólo tiene que presentar los datos claramente, sino que también tiene que

demostrar su comprensión de los conceptos detrás de los datos. Por ejemplo,

no es suficiente escribir simplemente los resultados esperados y observados

en su experimento, usted debería también identificar el cómo y porqué de las

diferencias observadas, explicar cómo han afectado su experimento, y

mostrar su comprensión de los principios subyacentes al experimento que

usted realizó.

Si bien es cierto que no existe una manera única de escribir un reporte,

a través de los años ha evolucionado un formato conveniente de estructura

que puede verse en trabajos publicados en revistas científicas, tales como el

American Journal of Physics. La estructura que aquí se presenta es un

formato general, usado en la mayoría de los trabajos de física experimental.

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Estructura del reporte o informe

Los componentes típicos de un reporte o informe son los siguientes:

Encabezado del reporte Cuerpo del reporte

Institución

Titulo

Nombre del alumno

Objetivo

Introducción

Material

Método experimental o

procedimiento

Análisis de datos

Resultados

Conclusiones

Referencias

Encabezado del reporte

Institución: Lugar donde se realizó el experimento (por ejemplo: Colegio de

Bachilleres de Tabasco)

Título: El informe debe comenzar con un título. Con el debemos dar una

idea clara del tema estudiado.

Autoría: especifica el nombre del los alumnos y la fecha de realización.

Cuerpo del reporte:

Objetivos: Deberá enunciar claramente el propósito del experimento.

Introducción: En esta sección debe incluir un marco teórico – experimental

que describa el experimento planteado, así como un antecedente del

problema.

Material: Describe el material y equipo necesarias para la realización del

experimento.

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Page 53: Manual de Laboratorio de Fisica i 2006

Procedimiento: Esta sección debe describir claramente los pasos

empleados al realizar el experimento. Y es el lugar donde se introducen y

definen las cantidades medidas experimentalmente e incluye gráficas y

esquemas en caso de ser necesario para una mayor claridad en la

descripción de la actividad experimental.

Análisis de los datos: Aquí se describen cómo fueron calculadas las

cantidades derivadas a partir de los datos obtenidos en el experimento. El

alumno debe explicar en forma clara y concisa los pasos involucrados en el

manejo de los datos. No se base en los resultados que debieran haberse

obtenido, enuncie sus resultados reales. Aunque los resultados se presentan

comúnmente en forma cuantitativa, usted debería siempre introducir cada

bloque de información con un lenguaje claro y sencillo. Las figuras, gráficos y

tablas pueden ayudar a sustentar sus resultados, pero no se apoye

solamente en ellos para reunir la información esencial.

Resultados: En esta sección se presentan solo los resultados obtenidos

Conclusión: Extraiga conclusiones a partir de los resultados y la experiencia

con el experimento. Sus conclusiones deben relacionarse con los propósitos u

objetivos que usted estableció al principio del informe.

Referencias: Escriba el detalle completo de las referencias usadas para

preparar el trabajo. Estas deberán contener el nombre de los autores de las

publicaciones (artículos en revistas o libros).

Nota general: No se debe confundir el informe con los apuntes que usted

obtiene al realizar el experimento. Estos últimos son donde se registraron

todos los datos y detalles de experimento.

Una buena costumbre es pedir a algún compañero de clase, por

ejemplo, que lea nuestro informe y nos realice sugerencias y comentarios.

De cualquier forma, una vez redactado el informe, se debe realizar una

atenta lectura antes de presentarlo.

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Page 54: Manual de Laboratorio de Fisica i 2006

SEGURIDAD EN EL LABORATORIO

Aun cuando en el laboratorio de física, es poco frecuente emplear

equipos o sustancias de alto riesgo; es indispensable dar cumplimiento a

algunas reglas de seguridad para su propia protección.

1. Portar la bata reglamentaria

2. El laboratorio de física, se va a usar para trabajo serio, evite jugar en él.

3. No lleve comida, bebidas o las prepare dentro del laboratorio.

4. No pruebe ninguna sustancia dentro del mismo, y jamás use los

utensilios de cristal para comer o beber.

5. No efectúe experimentos que no estén autorizados; obtengan siempre

el permiso de su maestro antes de iniciar una actividad.

6. Informe de inmediato a su profesor cualquier accidente, lesión o

procedimiento incorrecto.

7. No depositar en las piletas materiales de desechos.

8. Emplee equipo bajo la supervisión de su maestro. Asegúrese que éste

verifique los circuitos eléctricos antes de que usted los active, no

maneje equipo eléctrico con las manos mojadas o cuando esté parado

en áreas húmedas.

9. Cuando finalice su actividad, cerciórese de cerrar el agua, el gas y

desconectar las conexiones eléctricas.

10. limpie su área de trabajo; regrese todos los materiales o aparatos a

sus lugares apropiados. Lave muy bien sus manos después de trabajar

en el laboratorio.

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Page 55: Manual de Laboratorio de Fisica i 2006

COLEGIO DE BACHILLERES DE TABASCO

PLANTEL No. 6, “CUNDUACAN”

FISICA I

Nombre del Maestro: ING. RAMON FCO. JAVIER MARTIN HEREDIA Academia: FÍSICA INSTRUMENTO DE EVALUACION: Guía de observación

Código: C.B.T.GO1

DESEMPEÑO A EVALUAR: Actividades en el laboratorio.

INSTRUCCIONES:

En los formatos que les proporcionó el maestro, registre en la letra que corresponda con

un asterisco (*) la actividad o acción efectuada por sus compañeros de trabajo.

Actividades que se consideraran

A Porta la bata en el laboratorio B Es atento(a) a las instrucciones que da el profesor C Participa activamente en la realización de la practica en el laboratorio D Transmite ideas de forma clara y concreta a lo que se esta efectuando E Hace comentarios ajenos al tema que se esta desarrollando F Devuelve el material usado al auxiliar de laboratorio G Participa en la realización del reporte de la practica H Comparte su experiencia con sus compañeros de equipo al realizar el reporte I Genera un ambiente de entusiasmo al participar en el equipo.

Nota: Los reportes lo realizan los representantes de equipo y se efectuaran por

prácticas.

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