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Física I Pedagogía en Química y Ciencias Naturales

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Manual de laboratorio

Física I

Pedagogía en Química y Ciencias Naturales

2017


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ÍNDICE

Página

v Índice

2

v Introducción

3

v Movimiento rectilíneo

5

v Estudio de movimientos usando simulador

7

v Segunda ley de Newton 8

v Sistema resorte masa 10

v Energía en un carro 12

v Colisiones

13

v Péndulo simple

14

v La energía en el péndulo simple

15

v Manual de Grapher 17

v Bibliografía

25


3

INTRODUCCIÓN El presente manual contiene las guías de trabajo de la asignatura Física I perteneciente al Plan de Estudios de la carrera de Pedagogía en Química y Ciencias Naturales y tiene por objetivo facilitar el desarrollo de las sesiones de laboratorio. Los experimentos están listados de acuerdo con el orden presentado por el programa de la asignatura.

Sobre el trabajo en el laboratorio de Física: Todos los estudiantes usuarios del laboratorio tienen la obligación de conocer y respetar las normas siguientes: • Asistir a la sección en la que se encuentra inscrito. La asistencia a laboratorio es

obligatoria en un 70%, según lo establece el artículo 43º del Reglamente de Régimen de Estudios. La justificación a las inasistencias, debe seguir el procedimiento señalado en el mismo reglamento.

• Realizar las actividades de laboratorio en grupos conformados en la primera sesión, los cuales no deben modificarse sin la autorización del profesor(a).

• Presentarse puntualmente a la sesión de laboratorio. Después de 10 minutos de retraso, el estudiante no podrá realizar el experimento.

• Trabajar coordinadamente y en equipo para dar término oportunamente al experimento programado.

• Respetar los espacios de trabajo dispuestos para los diferentes grupos. • Ser muy responsable en la manipulación del equipamiento proporcionado para la

ejecución de la sesión de laboratorio. • Al término de cada sesión de laboratorio los grupos deben dejar ordenados los

espacios, equipos y materiales.

Durante la sesión de laboratorio, el alumno no debe: • Ausentarse del laboratorio sin previa autorización del profesor. • Consumir cualquier tipo de alimento o bebida. • Usar teléfono celular. • Cometer cualquier tipo de actos de indisciplina que entorpezcan el buen desarrollo

de la sesión. • Poner en funcionamiento el equipamiento sin que el profesor lo autorice

previamente. • Instalar software, modificar la configuración o dejar archivos personales en los

computadores.

SOBRE EL INFORME Al terminar la actividad experimental realizada en el laboratorio, el grupo de trabajo entregará una copia de los datos registrados o una copia del gráfico realizado. Posteriormente elaborará un informe que será entregado al inicio de la sesión siguiente. Dicho informe debe contener al menos: 1. Un título y la fecha, además del nombre de los (las) estudiantes que participaron

de la sesión.


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2. Los objetivos de la actividad. Generalmente se encuentran escritos en el manual. 3. Una breve síntesis de no más de una página de la teoría en la que se funda el

experimento. La teoría expuesta debe ser suficiente para explicar qué medidas deben tomarse y por qué. No necesita dar demasiados detalles. Una ecuación bien conocida puede citarse sin su demostración, pero deben explicarse todos los símbolos que se usen.

3. Un relato claro y completo de la forma en que se realizó el experimento. Puede incluirse en este punto cuando corresponda, un esquema sencillo del equipamiento usado. Recuerde: es una descripción de cómo se realizó el experimento, no un conjunto de órdenes.

4. Un registro de todos los datos experimentales recopilados durante la actividad. Nunca deje de incorporar las unidades en las cuales se haya medido una magnitud. Puede ser conveniente usar un cuaderno para guardar los datos.

5. La discusión y análisis de datos. Los resultados obtenidos, los cálculos relevantes y gráficas realizadas. En particular, las respuestas a las preguntas formuladas en la guía de trabajo, cuando corresponda.

6. En la conclusión indique si se cumplieron los objetivos a cabalidad, señale resultados importantes con el error de la medida cuando corresponda, realice recomendaciones, etc.

7. La bibliografía utilizada en la confección del informe debe incluir: Autor(es), título, edición, editorial, ciudad y fecha y páginas consultadas. Además las páginas web usadas.

El informe puede entregarse manuscrito o impreso, siguiendo el orden entregado anteriormente. Si el informe está impreso, deberá tener un formato único, con fuente definida por el usuario, párrafos justificados. Cuide la redacción y la ortografía. Se espera que se redacte en tercer persona singular o primera plural. La evaluación del informe se hará de acuerdo con la siguiente ponderación:

Ø Titulo -fecha -objetivos – bibliografía – presentación : 10% Ø Síntesis de teoría: 10% Ø Relato Claro y Completo del Experimento 20 % Ø Registro de Datos 15% Ø Discusión y análisis de datos: 20% Ø Conclusiones: 25%

IMPORTANTE: Ø Si el informe no se entrega a tiempo, se evaluará al grupo con la nota mínima. Ø La recuperación de sesiones debidamente justificadas se realizará al final del

semestre. Ø Recuerde que la copia entre informes se evaluará con la nota mínima. Ø La actividad de laboratorio se evaluará mediante informes grupales y una prueba

sobre las sesiones realizadas. La nota promedio de los informes corresponderá a un 20% y la nota de la prueba un 10% de la nota final.


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MOVIMIENTO RECTILÍNEO UNIFORME OBJETIVO:

Ø Determinar la rapidez de un carrito móvil usando el riel de aire. MARCO TEÓRICO: Uno de los movimientos más simples es el movimiento rectilíneo uniforme, también llamado MRU. La ecuación de su trayectoria está dada por la expresión:

tVXtX ⋅+= )( 0 Siendo X0: la posición inicial del objeto, V: la rapidez y t: el intervalo de tiempo. PROCEDIMIENTO: 1. Al momento de iniciar la sesión, el dispositivo de riel de aire estará armado y listo

para realizar las mediciones.

2. Para conocer la rapidez del carro será necesario medir las variables tiempo y distancia recorrida. Para medir la distancia se utilizará la huincha adosada al riel y para conocer el tiempo se usará el medidor SMART TIMER.

3. ¿Cómo utilizar el SMART TIMER?

a. Encienda el instrumento (botón lateral) b. Presionando el botón 1 (Select Measurement), seleccione el tipo de medición,

en este caso TIME. c. Presione el botón 2 y elija TWO GATES. (dos fotoceldas). d. Presione el botón 3. Cuando aparece el asterisco (*), el Smart time está listo

para medir.

4. Coloque el soporte de elástico. Encienda la fuente de poder y mueva el regulador de voltaje hasta un valor que permita afirmar el carrito con el electroimán. Esto se logra manteniendo presionado el interruptor tipo timbre. No sobrepase los 8 V. No impulse el carrito con su mano, use siempre el electroimán

5. Encienda la fuente de aire y colóquelo en el Nivel 3. Mantenga las condiciones iniciales de aire durante todas las mediciones.

6. Ubique la fotocelda Nº1 a 30 cm del inicio del riel graduado. Coloque la fotocelda

Nº2 a 30 cm de la primera. Use la escuadra para lograr precisión en las posiciones de cada una. Ver figura 1.

7. Ubique el carrito con pantalla incluida en la posición inicial. Suelte el carro para que se deslice entre las dos fotoceldas y registre el valor del tiempo que entrega Smart timer.

8. Cambie la segunda fotocelda de posición, alejándola 10 cm de la primera, mida y

registre nuevamente el tiempo empleado por el carrito. Repita, sucesivamente, el proceso indicado en el paso anterior hasta completar nueve mediciones Reinicie el contador con el botón 3 START/STOP.

9. Construya una tabla con sus datos de tiempo y posición.


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Figura 1: Esquema general de una medición con smart timer y fotoceldas activadas. 10. Utilizando el Grapher, confeccione un gráfico distancia en función del tiempo.

11. Encuentre la ecuación de ajuste. ¿Qué representa la pendiente de la ecuación

obtenida? Explique.

12. ¿Cuál es el valor de la rapidez que obtuvo?, ¿Es constante este valor? Explique.

13. ¿Qué tipo de movimiento realiza el carro?

Fotocelda 1 Queda fija Fotocelda 2 Se varía su

posición cada 10 cm .


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ESTUDIO DE MOVIMIENTOS USANDO SIMULADORES

OBJETIVO: Ø Analizar desde el punto de vista cinemático distintos tipos de movimiento.

PROCEDIMIENTO: En la descripción del movimiento de una partícula están involucrados conceptos tales como trayectoria, desplazamiento, velocidad y aceleración. De manera que un análisis cinemático debe dar cuenta de todas estas variables. 1. Escoja al menos dos programas de simulación de la lista siguiente o de otro que

encuentre en la red y familiarícese con su uso: Ø Balistic curves (Albert) Ø Kinematics (Albert) Ø Harmonical oscilator (Albert) Ø Pendulum (Albert) Ø Pearls Ø OP1.0 Phisycs Ø http://phet.colorado.edu/sims/projectile-motion/projectile-

motion_en.html. 2. Describa con el mayor detalle posible, el comportamiento del móvil. Por ejemplo:

tipo de trayectoria, velocidad.

3. Intente tomar datos y construir una gráfica que dé cuenta del comportamiento de la velocidad, respecto del tiempo, del movimiento estudiado.

4. Responda principalmente a la pregunta: ¿Cómo es su velocidad y cómo es su

aceleración?

5. ¿Qué diferencias aprecia entre los movimiento que usted describió?

6. Escriba y responda todas las preguntas que le surjan durante la experimentación.


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SEGUNDA LEY DE NEWTON OBJETIVOS:

Ø Encontrar la aceleración de un carrito unido, mediante una cuerda que pasa por una polea, a una masa suspendida.

Ø Encontrar la relación entre la fuerza aplicada al carrito y la aceleración que adquiere

TEORÍA: Cuando el cuerpo en movimiento está sometido a una aceleración, su ecuación de itinerario se puede expresar como:

𝑋 = 𝑋! + 𝑉!𝑡 +𝑎𝑡!

2

Siendo X0: la posición inicial del objeto, Vo: la rapidez inicial, a la aceleración y t: el intervalo de tiempo. La segunda ley de Newton establece que la aceleración que adquiere un cuerpo de masa m es inversamente proporcional a su masa y directamente proporcional a la fuerza neta que actúa sobre él y está en su misma dirección y sentido

PROCEDIMIENTO: Actividad 1: Deducción teórica del valor de la fuerza responsable del movimiento del carrito. 1. Aplique las leyes de Newton para determinar la aceleración de un cuerpo de masa

m1, que desliza en un plano horizontal sin roce o fricción, bajo la acción ejercida por un segundo cuerpo de masa m2 unido al primero por medio de una cuerda no elástica y de masa despreciable que pasa por una polea sin roce y de masa despreciable, como se muestra en la figura. ¿Cuáles son las fuerzas que actúan sobre m1?, ¿y sobre m2?

2. Determine una expresión para la tensión de la cuerda Actividad 2: Verificación experimental. 1. El carro se unirá mediante una cuerda que pasa por una polea, supuesta sin

fricción, a una masa suspendida, como se muestra en la figura. Mida la masa del carrito (m1) y la masa suspendida (m2)

2. De manera similar a lo realizado en el experimento del movimiento rectilíneo uniforme, mida el tiempo que demora el carrito al pasar de la fotocelda 1 a la fotocelda 2. Repita para varias posiciones de la fotocelda 2.


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3. Utilice el GRAPHER, para construir un gráfico posición en función del tiempo. Realice un ajuste de curva para determinar la aceleración del carrito. Complete la primera fila de la tabla que se muestra a continuación:

m1(kg) m2(kg) T(N) a(m/s2)

4. Para continuar completando la tabla, aumente de 10 en 10 gramos la masa suspendida y repita lo anterior para obtener nuevos valores de aceleración.

5. Utilizando la ecuación deducida en la actividad 1, determine el valor de T la tensión de la cuerda para cada valor de masa suspendida.

6. Una vez completada la tabla, construya un gráfico “aceleración en función de la

fuerza”. Haga un ajuste de curva y obtenga la ecuación correspondiente. Analice la ecuación encontrada, relaciónela con el objetivo de la experiencia y deduzca a partir de sus parámetros la masa experimental del carro.

7. Determine el error de la masa determinada. Considere como valor teórico el valor

determinado con la balanza.

8. ¿Qué tipo de movimiento realiza el carrito?


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SISTEMA RESORTE MASA

OBJETIVO: ü Determinar la constante elástica k de un resorte usando método estático. ü Conocer cómo varía la energía potencial del resorte con su elongación. MARCO TEÓRICO. La ley de Hooke da cuenta de la relación que existe entre la fuerza que se aplica a un cuerpo y la deformación que en él se produce. Esta ley es válida cuando las deformaciones son pequeñas, de forma que una vez que se deja de aplicar la fuerza deformadora, el cuerpo vuelve a su estado original. En un resorte, la ley de Hooke establece que la elongación que produce una fuerza deformadora es proporcional a la fuerza aplicada, es decir: F = kx, siendo k la constante elástica del resorte. En este experimento, la fuerza deformadora es el peso de la masa suspendida. Por otra parte, la energía potencial elástica de un resorte de constante elástica k, deformado una cierta longitud x, relativa a su posición de equilibrio está dada por: 𝐔 = 𝟏

𝟐𝐤𝐱𝟐

NO OLVIDE UTILIZAR LAS UNIDADES DEL SI EN SUS MEDICIONES. PROCEDIMIENTO. Actividad I. 1. Suspenda el resorte en el soporte, de tal manera que éste quede recto y fijo en la

parte superior. 2. Registre la posición del resorte, es decir el largo, sin estirar, L0. 3. Coloque una masa aproximada de 100g en el resorte y registre la nueva posición

del resorte ahora estirado, éste valor será L. 4. La diferencia X = L– L0 será el valor de la elongación del resorte. 5. Repita el procedimiento anterior para varias masas, de 200g, 250g, etc. No exceda

los 500 g. 6. Determine el valor de la fuerza F = mg. Suponga que g, la aceleración de

gravedad, es 9.8 m/s2.

7. Para presentar sus resultados, se sugiere registrar sus mediciones en una tabla como la siguiente:


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Tabla Nº1 Lo = L (m) X(m) m(kg) F(N)

8. Utilizando Grapher, construya una gráfica “Fuerza (N) v/s X (m).”

a. ¿Qué representa la pendiente de la recta obtenida? b. Comparando la ecuación obtenida con la del marco teórico, ¿Qué valor tiene la

constante k del resorte? Actividad II. 9. A partir de los datos de la tabla Nº1 y con el valor de la constante obtenida en la

actividad I, complete la tabla siguiente:

X(m) U(J)

10. Usando el Grapher, construya el gráfico U en función de x.

11. Interprete el gráfico ycompárelo con lo predicho por la teoría.


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X

h

ENERGÍA DE UN CARRO

OBJETIVO: Ø Encontrar experimentalmente la energía cinética y energía potencial de un carro

que desliza por un plano inclinado. MARCO TEÓRICO: La energía asociada con el movimiento de un cuerpo se llama energía cinética, dada por la expresión:

𝐾 = !!𝑚𝑉!.

Donde m es la masa del cuerpo en movimiento y V su rapidez. La velocidad de un cuerpo que cae por un plano inclinado a partir del reposo, puede determinarse mediante la relación: 𝑉 = !!

!. Por lo tanto la energía cinética puede

expresarse como: 𝐾 = 2𝑚(!!)!

La energía potencial gravitatoria está dada por:

U = mgh .

Donde h es la posición (altura) del cuerpo respecto de un nivel de referencia. Si se ignoran factores como la resistencia del aire, toda la energía potencial se convertirá en energía cinética. En otras palabras, la suma de las energías cinética y potencial, conocida como energía mecánica total E, permanecerá constante, es decir: E = K + U = constante PROCEDIMIENTO: 1. Coloque la fotocelda 1 lo más cerca posible del punto de lanzamiento del carro.

2. A fin de determinar la energía potencial del carro, registre cuidadosamente la altura

h a la que se encuentra el carro a intervalos de 10 cm medidos sobre el riel.

3. Para conocer la energía cinética del carro, se medirá el tiempo que demora el carro en recorrer la distancia que separa ambas fotoceldas.

4. Con los datos obtenidos y utilizando las ecuaciones del marco teórico, calcule la energía cinética y la energía potencial del carro en cada uno de los puntos elegidos y complete una tabla como la siguiente:

h(m) x(m) t(s) K(J) U(J)

5. Construya un gráfico energía cinética versus posición y energía potencial versus

posición. Interprete estos gráficos. ¿Sus resultados están de acuerdo con la teoría?

6. ¿Qué puede afirmar acerca de la energía mecánica del carro?


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COLISIONES

OBJETIVO:

ü Aplicar el principio de conservación del momentum para resolver problemas de colisiones.

ü Definir colisiones elásticas e inelásticas en términos de la conservación del momentum y de la energía.

MARCO TEÓRICO: Todo objeto que se mueve posee momentum. El momentum p de una partícula de masa m, que se mueve con una velocidad V, se define como p =mV. Durante una colisión, un objeto trasfiere momentum al otro, de manera que el movimiento de cada objeto varía luego de colisionar. PROCEDIMIENTO: Actividad 1: el efecto de las masas en la colisión 1. Ingrese a la página:

http://phet.colorado.edu/en/simulation/collision-lab 2. En el recuadro verde del lado derecho de la pantalla,

marque los vectores velocidad y momentum y el valor de la energía cinetica.

3. Coloque un valor de 0.5kg para cada masa y la elasticidad en 100%. Corra la simulación y deténgala luego de la colisión.

4. Describa lo que ocurre (con la velocidad y el momentum de cada bola, con el momentum total antes y después de chocar y con la energía cinética). Si le parece útil, puede confeccionar una tabla

5. Aumente la masa 2 de 1 en 1 kg y describa lo que observa 6. Prediga lo que ocurrirá si la masa 1 es mayor que la masa 2. Verifíquelo, ¿su

predicción era correcta?

Actividad 2: el efecto de la elasticidad en la colisión 1. Coloque un valor de 0.5kg para cada masa y la elasticidad en 0%. Corra la

simulación y deténgala luego de la colisión. 2. Describa lo que ocurre (con la velocidad y el momentum de cada bola, con el

momentum total antes y después de chocar y con la energía cinética). Si le parece útil, puede confeccionar una tabla

3. Aumente la masa 2 de 1 en 1 kg y describa lo que observa 4. Prediga lo que ocurrirá si la masa 1 es mayor que la masa 2. Verifíquelo, ¿su

predicción era correcta? 5. Explique la diferencia entre una colisión elástica y una inelástica. Actividad 3: ¿se conserva el momentum y la energía en todas las colisiones? 1. Su tarea ahora es investigar que le ocurre al momentum y a la energía cinética

total cuando las masas son distintas y la colisión no es 100% elástica. Diseñe una simulación, realícela, registre sus resultados y haga un reporte de sus conclusiones.

2. Usando el mismo simulador (puede encontrarlo en la red), averigüe qué ocurre si

las bolas no están alineadas. Utilice para esto la opción advanced.


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PÉNDULO SIMPLE Objetivos ü Comprobar que el período de oscilación T depende de la longitud L del hilo y no de

la masa suspendida m. ü Determinar experimentalmente el valor de la aceleración de gravedad. Marco teórico El péndulo simple consta de un peso suspendido desde un punto fijo a través de un hilo ligero e inextensible.

El período de un péndulo simple se expresa de la siguiente forma:𝑇 = 2𝜋 !!

PROCEDIMIENTO: Construya los péndulos de acuerdo con las exigencias de cada actividad. Actividad I. 1. Haga que el péndulo oscile en un arco cuya abertura no exceda los 10º

medidos desde la posición de equilibrio. Con distintas masas y longitudes iguales de hilo mida los períodos para cada una de ellas. Obtenga al menos 5 a 6 puntos.

2. Para determinar el período, utilice el Smart timer. Presione el botón 1 en la opción time, luego el botón 2 en la opción pendulum y finalmente el botón 3 para que aparezca el asterisco y se encuentre listo para medir.

3. Construya una gráfica del período en función de la masa suspendida. ¿Qué tipo de curva obtiene?, ¿Qué puede deducir respecto de la dependencia del período con la masa?

Actividad II. 1. Manteniendo constante la masa del péndulo, varíe las longitudes del mismo y mida

los períodos correspondientes a cada una de ellas.

2. Complete una tabla como la siguiente:

Longitud L(m) Tiempo de 50 osc. Período T(s) T2 (s2)

3. Grafique el período al cuadrado (T2) versus la longitud L del hilo.Haga un ajuste de curva. Compare la ecuación de ajuste con la ecuación del marco teórico y deduzca, a partir de allí, el valor experimental de la aceleración de gravedad g.

4. Compare el valor de g determinado experimentalmente con el valor teórico para g,

es decir, 9.81 m/s2 y determine el error de su medida. ¿A qué puede deberse el error obtenido?

5. Para dos de las longitudes anteriormente medidas, haga que el péndulo oscile en

un arco de apertura mayor de 30º y tome los datos correspondientes. ¿Qué observa? ¿Depende de la amplitud el período del péndulo?


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CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA MECÁNICA EN UN PÉNDULO SIMPLE.

OBJETIVOS ü Verificar el principio de Conservación de la Energía Mecánica. ü Analizar la variación de la Energía Cinética y la Energía Potencial Gravitatoria

respecto del tiempo. MARCO TEÓRICO La energía asociada con el movimiento de un cuerpo se llama energía cinética, dada por la expresión:

𝐾 = !!𝑚𝑉!.

Donde m es la masa del cuerpo en movimiento y V su rapidez. La energía potencial gravitatoria está dada por:

U=mghDonde h es la posición (altura) del cuerpo respecto de un nivel de referencia. Si se ignoran factores como la resistencia del aire, toda la energía potencial se convertirá en energía cinética. En otras palabras, la suma de las energías cinética y potencial, conocida como energía mecánica total E, permanecerá constante, es decir: E=K+U= constante

ACTIVIDAD I: Energía mecánica en ausencia de fuerzas disipadoras. 1. En el menú de programas de simulación ALBERT, ingrese a PENDULUM (o

PENDEL).

2. Este programa trae por defecto las variables Damping, Total Energy y Angle init in rad como se muestra en la figura 1.

3. Ajuste la variable Angle init in Rad de tal manera que el péndulo describa media oscilación hasta un valor de 1.57 rad y luego con el botón derecho del Mouse cierre esta variable.

Figura 1: Las variables se muestran por defecto.

4. Inserte las variables: Kinetic Energy, Potential Energy y Time in s, en el modo digital Led display.


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5. Haga correr el programa haciendo click sucesivos sobre la tecla tipo Play, para poder medir las variables en función del tiempo.

6. Registre los valores en una tabla similar a la que se muestra a continuación:

TIEMPO (s) ENERGIA POTENCIAL (J)

ENERGIA CINETICA (J)

ENERGIA TOTAL MECANICA (J)

7. Una vez tomados los datos, construya en una misma gráfica:

i. Energía Potencial v/s Tiempo ii. Energía Cinética v/s tiempo iii. Energía Total v/s tiempo.

8. ¿Qué le sucede a la energía potencial a medida que el péndulo se acerca a la

posición de equilibrio? ¿Qué le ocurre a la energía cinética en el mismo intervalo de tiempo?

9. Responda la pregunta anterior para una oscilación completa del péndulo.

10. ¿Qué le sucede a la energía mecánica durante todo el movimiento?, ¿por qué?

11. En la simulación, ¿Para qué instantes de tiempo, la rapidez del péndulo resulta

aproximadamente cero? ¿Cuándo es máxima?

12. ¿Qué rapidez tiene el péndulo al pasar por la parte baja de su trayectoria? Suponga que el péndulo tiene una masa de 1 kg.

ACTIVIDAD II: Energía mecánica en presencia de fuerzas disipativas. 1. Ingrese un valor de 0.1 a la variable Damping.

2. Incorpore en pantalla la Energía cinética en el modo Oscilloscope Plot.

3. En el mismo Plot anterior, agregue la energía potencial y total mecánica. Para esto

haga clic en el 5° botón Modify Display.

4. Haga correr el programa y observe que sucede ahora con la energía total. ¿Qué cree usted, que provoca este cambio en la energía mecánica?

5. ¿Cuánto disminuye la energía total después de 6 s de iniciado el movimiento del péndulo?

6. ¿Qué le ocurre a la energía total del péndulo si usted duplica el valor de la variable damping?


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MANUAL BÁSICO DE GRAPHER 3.0

Grapher 3.0 permite la creación de gráficos en forma rápida utilizando herramientas de formato amigables con el usuario. Muchos de los comandos usados tienen mucha semejanza con Word, Excel, esto hace que las tareas gráficas sean de mejor presentación, facilitando el análisis de curvas y ecuaciones.

I. CONOCIENDO GRAPHER 3.0 (G3) ü La pantalla principal de G3, presenta un Plot en blanco y las herramientas de

formato más importantes. (Ver Figura 1.1)

FIGURA 1.1: Ventana del Plot 1 (gráfico 1), muestra el menú principal y botones directos. ü Los botones de acceso directo a las tareas esenciales son fundamentales: (figura

1.2).

FIGURA 1.2 : Botones de acceso

Comandos y herramientas AQUÍ

ESTARÁ TU

GRÁFICO

Barra de dibujo y texto

Botones: nuevo, abrir, hoja de trabajo, guardar, imprimir, cortar, etc.

Elije el tipo de gráfico


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II. CREANDO GRÁFICOS 2.1 INGRESANDO DATOS EN WORKSHEET. (Hoja de trabajo) Con los datos obtenidos experimentalmente procedemos a crear un gráfico ingresando la información manualmente y por columnas. Para esto, siga los siguientes pasos: ü Haga clic en el comando File – New y elija Worksheet - OK. (Ver Figura 2.1)

FIGURA 2.1: puede abrir las hojas de datos que quiera. Se sugiere sólo una. ü Aparecerá una hoja de cálculo dividida en filas y columnas muy parecidas a las

usadas en Excel. (ver figura 2.2 )

FIGURA 2.2: Comience a ingresar sus

datos en la celda A2.

ü Ingrese los datos experimentales vía teclado, por columnas.

ü Se sugiere colocar un título corto al inicio de cada columna, esto es, el nombre de la variable que corresponda.

ü En este ejemplo se usarán dos columnas con ingreso directo

de información en éste caso se están midiendo variables como posición y tiempo. (Ver figura 2.3)

FIGURA 2.3: Puede ingresar la columna de datos que desee, siempre indicando el nombre de ésta. ü Es conveniente grabar la tabla de datos. Los archivos de datos se grabarán por

defecto con la extensión DAT, XLS (excel), etc. (Ver figura 2.4)

Ingreso de datos

Por columnas


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ü Para grabar siga los pasos siguientes: Ø Ingrese a File – Save as. Aparece el cuadro de diálogo siguiente. Ø Dé un nombre corto al archivo sin espacios (ni -,*). Ø Escoja como tipo de archivo: golden software Data (*.dat).

FIGURA 2.4: La Extensión del archivo de dato puede ser dat, xls. Los xls pueden ser abiertos en el programa Excel además. 2. 2 Para confeccionar un gráfico es necesario:

ü Seleccionar las columnas que desea graficar. ü Hacer clic en el botón gráficos de línea de la barra de gráficos.

Aparecerá un gráfico básico, de línea y sin ningún tipo de formato.

FIGURA 2.5: Gráfico mínimo sin editar

Para mejorar el gráfico construido es necesario: ü Verificar que las variables dependientes e independientes (ordenada y abscisa)

corresponden al gráfico que se desea. Para esto haga doble clic sobre la curva y aparecerá el cuadro de diálogo de la figura 2.6.

Elija la carpeta adecuada donde grabar…

El formato del archivo de datos

Coloque nombre corto

Grabar

Elija grafico de

líneas


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FIGURA 2.6: cuadro de diálogo de ajustes del gráfico. ü Verifique en la zona Worksheet columns si los ejes corresponden. Si existe error,

sólo cámbielos con la flecha derecha, ver figura 2.7.

FIGURA 2.7: Las variables dependientes e independiente X e Y (Abscisa y Ordenada).

ü Presione aplicar – Aceptar para terminar éste ajuste. 2.3 AJUSTANDO LA CURVA. Debido a que se están tratando datos experimentales, se desea encontrar la ecuación de ajuste de la curva obtenida para ser comparada con la teoría. Así se puede dar una mejor interpretación. Existen varios tipos de ajustes según el tipo de curva que se obtenga, entre otros están los ajustes lineales, polinomiales y logarítmicos.

Para ajustar curvas, siga los siguientes pasos.

ü En la lengüeta del cuadro de diálogo del gráfico (figura 2.6), haga clic en la lengüeta Fits (ajuste). Se despliega el cuadro de diálogo de ajustes, ver figura 2.8.

ü En Available Fits (ajustes disponibles), elija el que desea según la curva, en éste

caso será Linear. ü La mejor curva de ajuste será aquella en que coincide casi completamente con la

curva original.

ü Para insertar el ajuste elegido, presione el botón ADD y el ajuste se agrega finalmente a la curva lineal.

Cambie la columna del eje X, Y si

corresponde

Lengüetas de gráficos,

errores, líneas y ajustes Puede

agregar más curvas en un

mismo gráfico


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FIGURA 2.8: cuadro de diálogo de ajustes del gráfico y ajustes de curva

ü Aparece la información del ajuste en los cuadros Display following fits. ü Seleccione el ajuste y presione selected fits del cuadro statistics. Vea Figura 2.9.

Figura 2.9: muestra el ajuste realizado y el resumen estadístico, incluyendo la ecuación.

ü En el cuadro statistics seleccione la ecuación de ajuste y presione el botón Copy to clipboard. Luego Aplicar y Aceptar.

ü En la pantalla del gráfico, ingrese al menú Edit – Paste ( Control + V) y ubique el

cursor cerca de la curva. Con ésta acción se pegará la ecuación del gráfico creado. También puede usar directamente el botón pegar (Ver figura 2.10).

FIGURA 2.10: Menú edit y paste para pegar cualquier objeto, como la ecuación.


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ü Con los pasos anteriores, el gráfico ha sido creado con un mínimo de formato. ü Puede cambiar el aspecto de la línea de ajuste si desea, para distinguirla de la

original. Haga doble clic sobre PROPERTIES en la zona de DISPLAY FOLLOWING FITS. Luego en LINE FILL y haga los cambios que desee de estilo, color y grosor de la línea de ajuste. ( Style, Color y Width).

ü Presione Aceptar - Aplicar - Aceptar. ü Grabe el gráfico siguiendo los mismos pasos de grabación de la hoja de datos. La

diferencia es que la extensión del archivo es GRF. Ver figura 2.11. ü Se sugiere darle el mismo nombre que el de la hoja de datos así se tendrán los

archivos ejemplo .dat y ejemplo.grf

FIGURA 2.11: formato del gráfico y nombre de éste.

III. EDITANDO Y CAMBIANDO ASPECTO DEL GRÁFICO. En ésta sección se puede dar color, títulos principales, de ejes y agregar dibujos si se quiere. Estas opciones pueden ser optativas si se desea. 3.1 AGREGANDO TÍTULOS A LOS EJES DEL GRÁFICO. ü Haga doble clic sobre el eje X. Aparece el cuadro de diálogo GRAPH 1 - X axis 1

según corresponda. (Ver figura 3.1)

ü Ingrese a la zona Title y escriba el nombre de la variable con su unidad respectiva, en este caso es Tiempo (s). Luego aplicar y aceptar.

ü Repita los pasos anteriores y dé el nombre Posición (m) al eje Y.

ü Estas funciones de títulos son básicas. Se sugiere al alumno averiguar los otros

comandos como Editor, Grid Lines y las lenguetas del cuadro de diálogo de la figura 3.1.

FIGURA 3.1: Menú para editar ejes coordenados, formato numérico, escalas y fuentes usadas.

Dar nombre a ejes

No cambie estas opciones a

menos que sea necesario ajustar

las escalas o valores mínimos


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IV. INSERTANDO TEXTO Y TABLAS DE DATOS.

Los últimos ajustes de la edición y presentación del gráfico pueden ser insertar el título principal, insertar la tabla de datos e importarlo a Word para la redacción del informe final de la experiencia de laboratorio realizada.

4.1 INSERTANDO TEXTO. Haga clic en el botón de texto de la barra de dibujo vertical izquierda de la pantalla del plot. Aparece el cuadro de diálogo Text Editor con los comandos y botones de color, fuente y tamaño etc. Escriba el título deseado y elija el formato que desee. Ver figura 4.1.

FIGURA 4.1: Agregue el título con el tamaño

y color deseado

ü Al terminar presione OK. Si no está satisfecho con los cambios, haga doble clic sobre el texto y haga las ediciones deseadas.

ü Desactive la función de texto presionando la tecla ESC o el botón de la barra de dibujo en Grapher.

4.2 INSERTANDO LA TABLA DE DATOS.

La tabla de datos puede ir pegada al gráfico si se desea. Para realizar esto siga los siguientes pasos.

ü Presione el botón , que permite ver la tabla y el grafico simultáneamente.

ü Marque las columnas de la hoja de datos que desea copiar en el gráfico. ü Ingrese al menú Edit – Copy. (Control + C) o use el botón copiar. ü En la pantalla del gráfico ingrese al menú Edit – Paste. Arrastre el cursor hasta el

lugar donde quiere insertar la tabla y suelte el botón del mouse. Puede usar directamente el botón pegar.

ü Si desea editar la tabla, con colores y bordes haga doble clic sobre ella y proceda

con los botones de texto, color y tamaño. También puede corregir la posición de los datos, que generalmente se desordenan en las columnas. Ver figura 4.2.

ü Si lo desea puede agregar un marco a la tabla usando la barra de dibujo.

INGRESE AQUÍ EL TITULO DESEADO

Insertar texto

Líneas, Cuadros, y círculos


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FIGURA 4.2: La tabla generalmente se copia desordenada cuando el título de la columna excede el ancho máximo de caracteres, por ésta razón se edita.

ü Finalmente, el gráfico podría quedar así:

FIGURA 4.3: Muestra el gráfico final sugerido al alumno

Para llevar este gráfico a Word siga los pasos siguientes:

ü Presione la tecla F2 o bien ingrese al menú Edit – Select All. (Control + A). Ingrese a Edit – Copy ( Control + C) o bien presione copiar. Luego ingrese a Word y presione Pegar en el documento nuevo.

ü Grabe el archivo de Word en algún pendrive o use su cuenta de correo electrónico

personal.

Recuerde que el gráfico pegado en Word es una imagen y sólo se puede editar como tal. Los cambios en el gráfico original se pueden hacer en Grapher solamente.

Titulo principal

Nombre de ejes

Tabla de datos

Curva ajustada

Ecuación

Ordene las columnas con la

barra


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BIBLIOGRAFÍA.

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2. Avalos V, Karina; Pulgar V, Geraldo, “Laboratorio de Biofísica para Ciencias

Biológicas”, Universidad de la Serena, 2004.

3. Pulgar V. Geraldo: “Manual de Grapher 3.0”, edición 2005. Universidad de la Serena.

4. Alonso Marcelo, Finn Edward; “Física: Volumen I Mecánica”, Fondo Educativo

Interamericano, 1997. 5. Serway Raymond, Jerry Faughn , “Física”, Pearson Educación, 2001. 6. Daish C.B., Fender D.H., “Física Experimental”, Editorial Hispanoamericana, 1964. 7. David Caro, Eugenio Vogel, “Laboratorio de Física II”, Universidad de la Frontera,

1983.

8. Janice Van Cleave. “Física para niños y jóvenes”.Limusa.1990. 9. http://phet.colorado.edu

10. http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/default.htm

11. 12.

física i - kavalos.cl · perteneciente al plan de estudios de la carrera de pedagogía en química...

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