fisica general sesion 3

UNIVERSIDADNACIONALABIERTAYADISTANCIAFACULTADDECIENCIASBASICAS,TECNOLOGIA EINGENIERIA

PRACTICAS DE LABORATORIO PARA EL CURSO DE FSICA GENERAL

SESION 3

Desarrollado por:

Wilmer Ismael ngel Benavides1 Miguel Andrs Heredia Ramos2 Juan Carlos Gonzlez Sanchez3

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA - UNAD FACULTAD DE CIENCIAS BSICAS, TECNOLOGIA E INGENIERA

2011 _____________________________________ 1 Tutor Curso de Fsica General. Universidad Nacional Abierta y a Distancia. 2 Tutor Curso de Fsica General. Universidad Nacional Abierta y a Distancia 3 Profesional de Laboratorio. Universidad Nacional Abierta y a Distancia.


PRACTICA N 11: ONDAS TITULO: Reflexin de Ondas OBJETIVO: Analizar Cuantitativamente la reflexin de ondas. TEORIA: El concepto de onda es muy abstracto. Cuando se observa el fenmeno ondulatorio en el agua, lo

que en realidad se contempla es una nueva disposicin de la superficie del agua. Sin la presencia

del agua no existira onda alguna. Una onda que viaja por una cuerda no existe sin la cuerda. Las

ondas sonoras viajan por el aire como resultado de las variaciones de presin de punto a punto. En

todos los casos, lo que se interpreta como una onda corresponde a la perturbacin de un cuerpo o

de un medio. En consecuencia, una onda puede considerarse como la representacin del

movimiento de una perturbacin.

Siempre que una onda viajera alcanza una frontera, parte de la onda se refleja, otra parte de la

onda puede, en algunos casos, continuar su camino en el otro medio, cambiando su velocidad

(refraccin).

MATERIALES 1. Cubeta de Ondas PROCEDIMIENTO: 1. Agregue agua a la cubeta hasta alcanzar una profundidad en la que pueda observar el fenmeno

ondulatorio.

2. Encienda la bombilla que se halla en la parte superior de la cubeta.

3. Coloque una cartulina blanca sobre la superficie de la mesa para observar sobre ella el reflejo de

las ondas.

4. Conecte el motorcito vibrador de tal forma que al sujetar de l, el generador de ondas planas

perturbe la superficie del agua a intervalos regulares de tiempo.

5. Ajuste la frecuencia del motorcito hasta obtener una longitud de onda adecuada para una

buena observacin.

6. Determine la direccin de propagacin de la perturbacin. Coloque una barrera en el otro

extremo de la cubeta de tal forma que se pueda determinar el ngulo de incidencia y de reflexin

de las ondas.


7. Determine grficamente los ngulos de reflexin para diferentes ngulos de incidencia. (Los

ngulos se forman entre el perfil de la barrera y la direccin de propagacin de la onda).

En la grfica registre los ngulos de reflexin y los ngulos de incidencia. Utilice color rojo para

sealar la fuente generadora, color negro para las ondas, color azul para los obstculos y flechas

rojas para los ngulos de incidencia y flechas azules para los ngulos de reflexin.

GRAFICO REFLEXION 1 GRAFICO REFLEXION 2 GRAFICO REFLEXION 3

TABLA 1

Reflexin de Ondas.

INFORME 1. Escriba sus observaciones obtenidas al realizar los pasos 6 y 7.

2. Realice sus observaciones detalladamente para los tres tipos de obstculos utilizados.

3. Construya su concepto de reflexin de ondas

4. Realice un anlisis de la prueba y sus resultados.

5. Conclusiones.


PRACTICA N 12. Ondas elctricas TITULO: Ondas Elctricas OBJETIVO: Identificar las caractersticas de una seal de corriente alterna como son periodo,

frecuencia y amplitud.

TEORIA

MANEJO DEL OSCILOSCOPIO

Figura 1 En la Figura 1 se muestra el panel frontal de un osciloscopio, a continuacin se relacionan los diferentes bloques funcionales y su descripcin. Ajustes de Visualizacin 1. Intensity: Potencimetro para ajustar el contraste de la intensidad

Focus: Potencimetro para el ajuste del enfoque.

Conectores Para la entrada de seales 2. Entradas tipo BNC para el canal 1 y 2 Ajustes para la representacin en el eje vertical (Amplitudes, Voltajes) 3. VOLT/DIV: Botn giratorio, permite la seleccin de la escala de amplitudes, est expresado en

voltios, y cada cuadro representa una divisin en la pantalla.

4. POSITION: Potencimetro de desplazamiento en el eje vertical.

Ajust 5. Se Cont 6. C

D

A

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MATERIALES 1. Osciloscopio

2. Generador de Funciones

3. Terminales de conexin

PROCEDIMIENTO 1. Conecte la salida del generador de funciones al canal 1 del osciloscopio.

2. ajuste los controles del osciloscopio para poder visualizar la seal (VOLT/DIV y TIME/DIV) as

como el TRIG LEVEL para que la seal se estabilice. En este paso es necesario verificar que la

perilla VAR SWEEP se encuentra ajustada totalmente a la derecha.

3. Identifique el periodo de la seal; Cuente cuantos cuadros que ocupa la seal (eje X) y el

tiempo que transcurre en ese periodo es la cantidad de cuadros multiplicado por la escala en la que

se encuentre TIME/DIV

4. Para hallar la frecuencia simplemente recurrimos a la ecuacin

1

Esta frecuencia debe ser la misma que se encuentra en el generador de funciones; tenga en cuenta

las unidades (Hz, KHz, MHz).

5. Por ltimo identificamos la amplitud de la seal y para hallar su valor realizamos el mismo

procedimiento utilizado en el punto 3. Contamos la cantidad de cuadros que ocupa la seal (eje Y)

y lo multiplicamos por la escala VOLTS/DIV. Verifique que la perilla superior de VOL/DIV se

encuentra ajustada en la posicin mxima a la derecha.


INFORME

1. Grafique la onda mostrada en el osciloscopio para tres frecuencias diferentes y complete la

siguiente tabla:

GRAFICA SEAL OSCILOSCOPIO PARAMETRO DATOS

A

Hz

FRECUENCIA GENERADOR SEALES:

PERIODO CALCULADO: FRECUENCIA CALCULADA: AMPLITUD PICO A PICO:

B

KHz



C

MHz



TABLA 2


2. Calcule el valor terico de la frecuencia para cada caso y comprelo con el valor mostrado en el

generador, especifique procedimiento utilizado.

3. Qu relacin existe entre Periodo y Frecuencia, Qu importancia tienen las unidades?

4. Realice un anlisis de la prueba y sus resultados.

5. Conclusiones.


PRACTICA N 13. CALOR TITULO: Capacidad trmica en los metales OBJETIVO: Observar la conservacin de la energa, transferencia de calor, y la capacidad calorfica

de diferentes metales y su comportamiento

TEORIA: Cuando varios cuerpos a diferentes temperaturas se encuentran en un recinto adiabtico se

producen intercambios calorficos entre ellos alcanzndose la temperatura de equilibrio despus de

cierto tiempo. Cuando se ha alcanzado este equilibrio se debe cumplir que la suma de las

cantidades de calor intercambiadas es cero.

Calor especfico c es la cantidad de calor que hay que proporcionar a un gramo de sustancia para

que eleve su temperatura en un grado centgrado. En el caso particular del agua c vale 1 cal/(g C)

4186 J/(kg K).

La unidad de calor especfico que ms se usa es cal/ (g C) sin embargo, el Sistema Internacional

de Unidades de Medida, expresa el calor especfico en J/ (kg K)

La cantidad de calor recibido o cedido por un cuerpo se calcula mediante la ecuacin:

)

Donde m es la masa, c es el calor especfico, Ti es la temperatura inicial y Tf la temperatura final

Si Ti>Tf el cuerpo cede calor Q


PROCEDIMIENTO: La experiencia se realiza en un calormetro consistente en un vaso de Dewar. El vaso se cierra con

una tapa hecha de material aislante, con dos orificios por los que salen un termmetro y el

agitador, como se observa en la figura 3.

Figura 3

1. Tome un trozo de hierro u otro metal. Determine su masa (m)

2. Vierta 300 ml de agua a temperatura ambiente en el calormetro (= 300 g); Con un

termmetro mida la temperatura del agua (Ta)

3. Introduzca el metal en un recipiente que contenga agua hirviendo y pasados dos minutos

mida la temperatura del lquido en ebullicin (Th).

4. Retire el metal del agua hirviendo e introdzcalo rpidamente en el calormetro que contiene

agua a temperatura (Ta), tape el calormetro, introduzca el termmetro. La temperatura del

agua ir aumentando hasta (trascurrido 1 minuto) alcanzar el valor de equilibrio trmico (Te).

5. El calor cedido por el metal ser igual a la masa del metal por su calor especfico y por el

cambio de temperatura experimentado por ste. Es decir, = m* *(Th - Te). El calor

absorbido por el agua ser: *1*(Te - Ta). Igualamos ambos calores y

despejamos ce, dando que: ce = ( * (Te - Ta)) / (m * (Th -Te)). De esta forma, y con la

ayuda de una tabla de calores especficos, podemos averiguar de qu metal se trata.


6. Repita los pasos anteriores para los dos metales restantes y complete la siguiente tabla 3.

MATERIAL TEMPERATURA INICIAL Ta

TEMPERATURA FINAL Te

TEMPERATURA EBULLICION Th

CAPACIDAD CALORIFICA C

HIERRO

COBRE-ZINC

ALUMINIO

TABLA 3

La temperatura inicial y final relacionada corresponde al lquido donde se colocan los metales

dentro del calormetro.

7. Compare los valores tericos de calor especfico, con los obtenidos en la prctica. INFORME 1. Explique las diferencias y similitud en los valores terico y prctico de calor especfico de cada

metal utilizado en la prctica.

2. De acuerdo con los datos obtenidos en la prctica, Hay conservacin de Energa?, Explique.

3. Realice anlisis de resultados de la prctica.

4. Conclusiones.


PRACTICA N 14. CALOR TITULO: Expansin trmica en los metales OBJETIVO: Observar la relacin lineal del hierro, cobre aluminio, vidrio y cuarzo en funcin de la

temperatura.

TEORIA

DILATACIN DE LOS SLIDOS

La dilatacin es el cambio de cualquier dimensin lineal del slido tal como su longitud, alto o

ancho, que se produce al aumentar su temperatura. Se observa la dilatacin lineal al tomar un

trozo de material en forma de barra o alambre de pequea seccin, sometido a un cambio de

temperatura, el aumento que experimentan las otras dimensiones son despreciables frente a la

longitud. Si la longitud de esta dimensin lineal es Lo, a la temperatura y se aumenta la

temperatura a , como consecuencia de este cambio de temperatura, que llamamos t se aumenta

la longitud de la barra o del alambre produciendo un incremento de longitud que se simboliza

como L (Ver figura 4). Experimentalmente se encuentra que el cambio de longitud es proporcional

al cambio de temperatura y la longitud inicial.

Figura 4


Donde

Es el coeficiente de dilatacin.

Longitud inicial

1

PRECAUCIONES 1. Verifique que el nivel de agua sea el adecuado, para permitir su recirculacin en el montaje. EL

TERMOSTATO PUEDE RECALENTARSE Y DAARSE POR FALTA DE AGUA.

2. POR SU SEGURIDAD, siempre que vaya a manipular el termostato para cambiar agua y

material de prueba, verifique que est apagado y la proteccin AUTOMATICO est abierta para

no permitir el paso de corriente.

3. Recuerde que el agua seguir circulando por el sistema de recirculacin, aunque haya apagado

el termostato.


PROCEDIMIENTO Realice el montaje de la figura 5.

Figura 5

Con la ayuda del termostato de laboratorio (-10C 100C) se incrementara la temperatura del

agua, y esta puede ser medida con un termmetro, a medida que esta temperatura aumenta la

longitud del material cambiar.

Registre la temperatura inicial (del agua), y la longitud del material (con el dilatmetro), cada 30

segundos registre estos datos. Realice el mismo procedimiento para los diferentes materiales.

MATERIAL1: LONGITUD INICIAL:

Temperatura

inicial (C)

Longitud



Temperatura

inicial (C)

Longitud


Temperatura

inicial (C)

Longitud

TABLA 4

INFORME 1. Determine el coeficiente de dilatacin para cada metal.

2. Para los coeficientes hallados, especifique las unidades en Sistema internacional de Medida.

3. Compare los coeficientes obtenidos en la prctica con los valores tericos.

4. Realice anlisis de los resultados obtenidos en la prctica.

5. Conclusiones.


PRACTICA N 15. Fluidos TITULO: Densidad en los lquidos. OBJETIVO: Observar que los lquidos tienen diferentes densidades. MATERIALES 1. Balanza

2. Picnmetro

3. Agua

4. Alcohol

5. Leche

PROCEDIMIENTO: 1. Con ayuda de la balanza, determine la masa del picnmetro vaco y seco (Mo).

2. Agregue agua al picnmetro hasta que este se encuentre lleno, registre la masa del agua.

3. Realice el mismo procedimiento para alcohol (el alcohol utilizado y limpio, se regresa al envase

original) y finalmente leche, manteniendo siempre las mismas condiciones experimentales.

Mo = _______________

FLUIDO MASA VOLUMEN DENSIDAD

AGUA

ALCOHOL

LECHE

TABLA 5

4. El picnmetro se debe entregar lavado, inicialmente con agua y finalmente con un poquito de alcohol.

INFORME 1. Realice grfica comparativa masa Vs Volumen de los tres lquidos

2. Realice anlisis de la prueba y sus resultados.

3. Conclusiones de la prctica.

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