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ACADEMIA INTERESCOLAR DE FÍSICA
COMPILACIÓN DE PRÁCTICAS DE LABORATORIO
CRÉDITOS
PRESIDENTE: JORGE A. PERALTA SAMANO
SECRETARIO: GUILLERMO SILVA VILLALPANDO
CATEDRÁTICOS INTEGRANTES:
LOURDES CANO SALMERÓN
ELSA SUSANA GARCÍA GUILLÉN
MAGDALENA MENDOZA CRUZ
DAVID GARCÍA CAMPOS
SALVADOR GARCÍA BARNA
JUAN ROMÁN REYNA
PATRICIA BUSTOS ALVAREZ
Ma. CARMEN RIVERA BOBADILLA
MARINA ORTIZ GONZÁLEZ
GUILLERMO SILVA VILLALPANDO
SILVIO PONCE VÁZQUEZ
JOSÉ GUILLERMO MORALES MONTES
MARÍA PIEDRA CANALIZO
PRESENTACIÓN
En el plan de estudios del Bachillerato aprobado por H. Consejo Universitario en mayo de 1997, la asignatura de Física I se
encuentra ubicada en el tercer semestre, dentro del Eje de Formación de habilidades experimentales comprendiendo a su vez por tres cursos
más de Física, tres de Biología, dos de Química y uno de Anatomía y Fisiología General.
Desde el marco del Proyecto de reforma Académica del bachillerato en donde se aboga por el trabajo colegiado para el desempeño de
acciones y actividades académicas, es que la Academia Interescolar de Física interactuó en el análisis de los conocimientos que se
requiere para la comprensión de teorías y fenómenos físicos, dando como producto el diseño del programa de Física I en donde se hace
patente la necesidad de relacionar la teoría con la práctica con el fin de fortalecer la enseñanza y el aprendizaje de esta disciplina.
La recopilación e integración de las prácticas aquí planteadas, pretenden cumplir con el propósito del nivel medio superior de brindar
formación integral, un sentido crítico y un espíritu científico, que permita al estudiante desarrollar sus capacidades necesarias para aplicar
el método científico, cuando explique los eventos que se le presentan en la vida cotidiana.
Las prácticas están planeadas de tal manera que el docente elija aquellas factibles de realizar conforme a la demanda y necesidades de los
estudiantes, contemplando la infraestructura de los centros educativos, para ello, en el programa de estudios se estipuló la realización de 11
prácticas básicas y 2 opcionales o alternativas a realizar, donde el catedrático podrá elegir de las 25 que se presentan, contando con un
total de 79 horas teórico-prácticas; considerando que las sesiones de laboratorio para cada grupo escolar son obligatorias como parte de la
clase, es necesario dividir el grupo para un mejor aprendizaje.
Convencidos de que el estudiante del Nivel Medio Superior debe de empezar a trabajar con experimentos, planteados a través de un
problema, manejo de datos experimentales, discutir resultados y trabajar en equipos se diseño la estructura adecuada de estos ejercicios, que
ofrece al catedrático y al estudiante variedad en prácticas de laboratorio.
El presente manual pone en práctica en el área de las ciencias, los principios de la pedagogía contemporánea, “aprender haciendo”, al
mismo tiempo que familiariza al estudiante con el uso del método científico en las habilidades experimentales.
INTERPRETACIÓN DE MEDICIONES Pág.
OBJETIVO:
Utilizar los conceptos de cifras significativas, error absoluto y error relativo en un caso práctico y sencillo.
GENERALIDADES:
Para todo estudiante de ciencias es importante utilizar los conceptos de cifras significativas, error absoluto y error relativo en las mediciones que se realizan. Esto se basa en el hecho de que siempre que se realizan mediciones se cometen errores debidos a la impericia de la persona que está efectuando la medición o las imprecisiones propias del aparato empleado al realizarlas. Es por esto por lo que hacer la medición de una misma magnitud varias veces, se encuentran resultados diferentes para cada una de las mediciones. Al efectuar mediciones se debe presentar el resultado escribiendo solo las cifras significativas. En este experimento se van a realizar algunas mediciones en las que será necesario aplicar sus conocimientos acerca de las cifras significativas, del error absoluto y del error relativo.
MATERIAL 2 Escuadras Graduadas 1 Regla Graduada 1 Hoja de Papel 1 Prisma
CUESTIONARIO:
1) Con una regla graduada, mide los lados del prisma y anota en la tabla de datos adjunta los valores obtenidos (cada integrante del equipo debe hacer las mediciones y anótalas en la tabla de datos). Mide también la altura del prisma. Recuerda que la altura es la recta perpendicular que va desde uno de los vértices al lado opuesto, mide su longitud y anótala en la tabla de datos respectivamente. TABLA DE DATOS ESTUDIANTE VALORES VALORES VALORES VALORES
Universidad Autónoma del Estado de Morelos
INTERPRETACIÓN DE MEDICIONES
OBJETIVO:
Utilizar los conceptos de cifras significativas, error absoluto y error relativo, en un caso práctico y sencillo.
GENERALIDADES:
Para todo estudiante de ciencias es importante utilizar los conceptos de cifras significativas, error absoluto y error relativo en las mediciones que realiza. Esto se basa en el hecho de que siempre que se realizan mediciones se cometen errores debidos a la impericia de la persona que está efectuando la medición o a las imprecisiones propias del aparato empleado al realizarlas. Es por esto por lo que al hacer la medición de una misma magnitud varias veces, se encuentran resultados diferentes para cada una de las ediciones. Al efectuar mediciones, se debe presentar el resultado escribiendo sólo las cifras significativas. MATERIAL 1 Prisma Reflexión Total 1 Vernier 2 Escuadras Graduadas 1 Regla Graduada
PROCEDIMIENTO:
- Con el Vernier, mida los lados a, b y c del prisma de reflexión total y anote en la tabla de datos adjunta los valores obtenidos (cada integrante del equipo debe hacer las mediciones y anotarlas en la tabla de datos).
- Mida también la altura del prisma. Recuerde que la altura es la recta que va desde uno de los vértices al lado opuesto, mida su longitud y anótela en la tabla de datos donde corresponda.
- Calcule el área del prisma en cm^2 y anótela en la tabla de datos que aparece el la página siguiente.
TABLA DE DATOS
- Conclusiones.
NOMBRE DEL ESTUDIANTE VALORES
a
VALORES
b
VALORES
c
VALORES
h
SUMA
PROMEDIO
Valores de a, b, c y h con cifras significativas Área en cm^2 del prisma de reflexión total:
Ejercicios de Laboratorio FISICA I
El diámetro interior de la probeta es:________________ y el exterior es: ______________________
La longitud del cilindro es:_______________________ y el de la probeta: _____________________
Un estudiante al aprender el uso del Vernier hace 5 medidas del diámetro de una moneda y anota estos valores: 2.11 cm, 2.14 cm, 2.13 cm, 2.31 cm, y 2.10 cm.
a) ¿Cuántas cifras significativas hay en el último valor?___________________________________
b) ¿Debe suprimirse alguno de los valores?____¿porqué?_________________________________
c) ¿Qué valor debe usarse para calcular el área de la superficie plana de la moneda?___________
- Conclusiones:
Universidad Autónoma del Estado de Morelos
METODOS DIRECTOS E INDIRECTOS DE MEDICIÓN
OBJETIVOS:
- Utilizará métodos directos e indirectos en la determinación de las mediciones de superficie y volumen de cuerpos regulares e irregulares.
- Comparará ambos métodos, indicando sus diferencias.
GENERALIDADES:
Existen dos tipos de mediciones, las directas y las indirectas. Las primeras son las que se hacen por métodos e instrumentos cuyas indicaciones dan directamente la cantidad medida. Tales medidas se leen usualmente sobre escalas graduadas en términos de las unidades correspondientes escogidas de antemano. Las cintas métricas, los relojes, las básculas, los dinamómetros, los termómetros, etc, son los instrumentos con los que se hacen mediciones directas. En cambio la segunda son aquellas en las cuales las cantidades medidas no se dan directamente por observaciones o lecturas tomadas, sino a través de cálculos hechos sobre magnitudes medidas directamente. Esto significa que en las mediciones indirectas, el valor buscado en función de una o más cantidades determinadas por medición directa, por ejemplo, el volumen de un cubo puede calcularse multiplicando lado por lado por lado, habiendo medido este con una regla. En éste caso la medición sería indirecta. También puede hacerse directamente, midiendo con una probeta el volumen de agua desplazado por el cubo.
MATERIAL 1 Probeta graduada de 250 ml Hojas de Papel milimétrico Cuerpos irregulares (hojas de plantas, una piedra, un anillo) 1 Caja de cerillos vacía 1 Prisma Triangular 1 Vernier 1 Canica
PROCEDIMIENTO:
a) Medir la superficie total del prisma triangular, colocando cada una de sus caras sobre el papel milimétrico, marcando el contorno de las mismas, y contando el número de milímetros cuadrados que cubre cada una de las caras. b) Medir la superficie total del mismo prisma triangular, midiendo con el Vernier uno de los lados de la base y calculando la superficie total mediante la fórmula geométrica correspondiente. c) Medir el volumen de una canica, introduciéndola en la probeta con 200 ml de agua. Y observando cuanto se desplaza el líquido. d) Medir con el Vernier el diámetro del cilindro y calcular el volumen con la fórmula geométrica correspondiente. e) Medir el volumen de una piedra. Con el método que considere adecuado. f) Medir la superficie de una hoja de bordes irregulares, con el método que considere adecuado. g) Utilizando ahora un Vernier, mide el largo, el ancho y el alto de la caja de cerillos, y con los resultados obtenidos calcule el volumen de la misma.
Universidad Autónoma del Estado de Morelos
COMPOSICIÓN DE FUERZAS
OBJETIVOS:
- Identificará la fuerza como un vector.
- Demostrará experimentalmente la composición de fuerzas.
- Describirá el método del paralelogramo para la suma de vectores.
- Utilizará el método paralelogramo para la suma de vectores.
GENERALIDADES:
Los vectores son cantidades que se comportan como los desplazamientos. El vector desplazamiento puede considerarse el prototipo. Algunas cantidades físicas que son vectores son: fuerza, velocidad, aceleración, etc., para representar un vector de un diagrama dibujaremos una flecha.
Escogemos la longitud de la flecha en el sentido del vector, indicando el sentido en cada caso con la punta de la flecha.
Suma de vectores:
Consideramos la siguiente figura, en la cual hemos puesto letras a los vectores. La relación entre estos desplazamientos (vectores) se puede escribir así:
Las reglas que deben seguirse para efectuar esta adición vectorial geométricamente son las siguientes. En un diagrama dibujado a escala, se traza el vector desplazamiento A, y se traza una recta del origen A a la punta de B para construir en vector suma R. Este vector es un desplazamiento equivalente en longitud, dirección y sentido a los desplazamientos consecutivos A y B.
MATERIAL 1 Dinamómetro 3 Soportes universales 1 Disco óptico o transportador 1 Porta pesas 2 poleas fijas con nuez. Hilo resistente 4 pesas de 10 gramos
B
A R
A+B=R
Ejercicios de Laboratorio FISICA I
PROCEDIMIENTO:
Montar el material según la figura A:
Fig. A
Se unen entre sí los hilos de tracción. El dinamómetro, ajustado a cero a posición invertida, se tensa mediante una nuez con un gancho. En el mismo soporte se fija mediante la nuez en forma de T el disco óptico (sin mango soporte ni soporte de sujeción). Las fuerzas que actúan arriba en los hilos de tracción se representan mediante pesas (portapesas solo con 1...4 pesas con hendidura de 10 gr.). Su dirección puede modificarse por desplazamiento de las poleas, de los soportes o de ambos casos si cualquier medición en la dirección del diámetro vertical y el punto de unión de los hilos de tracción es colocado en el centro del disco. Todos los hilos deben estar situados en un plano, y el disco óptico se situará paralelamente al mismo. El alumno anotará la magnitud de las tres fuerzas y los ángulos de las fuerzas que actúan hacia arriba forman el diámetro en posición vertical del disco óptico.
- ¿Qué representa la longitud de un vector?
- ¿Qué representa la dirección de un vector?
- ¿Cómo se indica el sentido de un vector?
Universidad Autónoma del Estado de Morelos
DESCOMPOSICIÓN DE FUERZAS
OBJETIVOS:
- Demostrará experimentalmente la descomposición de fuerzas.
- Utilizará el método gráfico para sumar vectores.
INTRODUCCIÓN:
Toda fuerza puede sustituirse por sus componentes en dos direcciones. El valor de la componente es el de la proyección de la fuerza en dicha dirección. El método geométrico de suma de vectores no es muy útil cuando tratamos con vectores en tres dimensiones es a menudo inconveniente. Otra forma de sumar vectores es el método analítico que implica descomponer un vector en sus componentes con respecto a un cierto sistema de coordenadas. Consideremos la fuerza conocida F formando un ángulo 0º grados con el eje de la X. como muestra la figura.
Trazando desde A, líneas perpendiculares a los ejes de las X y de las Y, las fuerzas componentes Fx y Fy son equivalentes a la fuerza original F, puesto que sumándolas vectorialmente dan F como resultante.
Con Fx y Fy perpendiculares entre sí, los triángulos OAB y OAC son triángulos rectángulos equivalentes con los correspondientes lados iguales Fy=AB y Fx=AC.
MATERIAL 2 Poleas fijas con nuez Hilo resistente 1 Nuez con gancho 2 Dinamómetros 3 Soportes universales 1 Juego de pesas Porta pesas 1 Disco óptico ó transportador 1 Nuez en forma de “T” 1 Plano inclinado 1 Carrito de Hall
ο θ^ x
B
y
C
A
