prácticas de laboratorio de física 3er año - conexos

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Prácticas de Laboratorio 3 año Física

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SANTILLANA VENEZUELA, tradición educativa con talento nacional.

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Page 1: Prácticas de Laboratorio de Física 3er año -  Conexos

3año

Prácticas deLaboratorio 3año

Prácticas deLaboratorioFísica

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ño

Desde su propio nombre, Conexos -el conjunto de bienes educativos que hemos elaborado para afrontar los nuevos retos de la Educación Media- está comprometido con un mundo de interrelaciones, en el que los saberes no son estáticos ni están encerrados en espacios restringidos, sino que andan en constante movimiento, dispersos en infi nitas redes. Estos materiales didácticos apuntan a potenciar los vínculos, activar los contactos, descubrir los enlaces.

El aprendizaje signifi cativo, que cultivamos como una de las premisas conceptuales de todos nuestros materiales didácticos, tiene una importancia creciente en esta serie, pues atiende las necesidades de estudiantes que ya han avanzado a otra fase de su educación formal. La necesidad de que las competencias adquiridas sean útiles para la vida es en Conexos una estrategia vital.

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Page 2: Prácticas de Laboratorio de Física 3er año -  Conexos

© 2013 by Editorial Santillana, S.A.Editado por Editorial Santillana, S.A.Nº de ejemplares: 7 250

Av. Rómulo Gallegos, Edif. Zulia, piso 1. Sector Montecristo, Boleíta. Caracas (1070), Venezuela.Telfs.: 235 3033 / 235 4730 / 235 5878www.santillana.com.ve

Impreso por: Corporación Marca, C.A.

ISBN: 978-980-15-0656-0Depósito legal: lf63320129003936

Quedan rigurosamente prohibidas, sin la autorización previa de los titulares del Copyright, bajo las sanciones establecidas en las leyes, la reproducción total o parcial de esta obra por cualquier medio o procedimiento, comprendidos la reprografía y el tratamiento informático, y la distribución de ejemplares de ella mediante alquiler o préstamo público.

Prácticas de Laboratorio Física 3er año

Coordinación de arteMireya Silveira M.

Diseño de unidad gráfi caMireya Silveira M.

Coordinación de unidad gráfi caMaría Elena Becerra M.

Diseño de portadaMireya Silveira M.

Ilustración de la portadaWalther Sorg

Diseño y diagramación generalMaría Elena Becerra M.

Documentación gráfi caAndrés VelazcoAmayra Velón

IlustracionesFondo Documental SantillanaEvelyn Torres

InfografíasFondo Documental SantillanaMireya Silveira M.

FotografíasFondo Documental SantillanaPilar Cabrera

Retoque y montaje digitalEvelyn Torres

Edición general adjuntaInés Silva de Legórburu

Edición general Lisbeth C. Villaparedes de Maza

Edición ejecutivaLisbeth C. Villaparedes de Maza

Edición Evelyn Perozo de Carpio

Textos• César Forero

Profesor, mención Física. Universidad Pedagógica Experimental Libertador

• Daniel HernándezLicenciado en Educación, mención Matemática. Universidad Central de Venezuela

• Evelyn Perozo de CarpioProfesora, mención Matemática. Universidad Pedagógica Experimental Libertador

• Gabriel Abellán Poleo Físico Teórico. Universidad Central de Venezuela

• Lisbeth C. Villaparedes de MazaProfesora, mención Matemática.Universidad Pedagógica Experimental Libertador

• Olga DomínguezLicenciada en Matemática.Universidad Central de Venezuela

Corrección de estiloMariví Coello

Lectura especializadaGabriel Abellán PoleoFísico Teórico. Universidad Central de Venezuela

El libro Prácticas de Laboratorio Física 3er año de Educación Media es una obra colectiva concebida, diseñada y elaborada por el Departamento Editorial de Editorial Santillana S.A.,bajo la dirección pedagógica y editorial del profesor José Manuel Rodríguez R.

En la realización de esta obra intervino el siguiente equipo de especialistas:

Page 3: Prácticas de Laboratorio de Física 3er año -  Conexos

Prácticas deLaboratorio 3año

Física

SOLO PÁGINAS SELECCIONADAS PARA MUESTRA

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Estructura del libroLas Prácticas de Laboratorio de la serie Conexos se basan en una propuesta pedagógica que aproxima el trabajo experimental a las principales etapas formales del proceso de investigación, a saber: formulación de hipótesis, experimentación, análisis de resultados, discusión y conclusiones.

De esta manera, cada práctica conecta los tres momentos habituales de una experiencia pedagógica de laboratorio, con los momentos del proceso investigativo.

Presenta el trabajo experimental organizado en actividades descritasde manera metódica.

Laboratorio

MaterialesObjetos, sustancias, equipos, organismos y cualquier implemento a utilizar en la actividad.

Procedimiento Descripción, pasoa paso, de la actividada desarrollar.

ResultadosInstrumentos para el registro de los datos o la información obtenida en cada experiencia.

ObjetivoLogro esperado con el desarrollo de la práctica, vinculado con la adquisiciónde habilidades científicas, y los contenidos de cada experiencia.

HipótesisPropuesta para el planteamiento de los supuestos de investigación que se demostrarán con la práctica.

Propicia la iniciación en la actividad, con una Introducción que ofrece información textual o gráfica y preguntas para contextualizar la actividad y activar conocimientos previos.

Prelaboratorio

Contenido relacionadoPresenta el tema o los temas relacionados con la práctica a desarrollar.

Mari, agregué esta cajita.

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Etapa de cierre de cada práctica, que orienta al análisis y la discusión de los resultados obtenidos, con base en preguntas formuladas para tal fin. Esta sección de las prácticas se organiza de acuerdo al número de experiencias y propone, por cada una, el planteamiento de una conclusión con base en los resultados y en la hipótesis formuladaen el Prelaboratorio.

Análisis y discusiónPremisa general para el desarrollo del Postlaboratorio, desde la interpretación de los resultados obtenidos y con orientacionesa la formulación de conclusiones.

Materiales y métodos alternativosSección innovadora que propone opciones para desarrollar las experiencias con materialesy procedimientos complementarios, de bajo costo, fácil acceso y sencilla realización.

Postlaboratorio

3

Page 6: Prácticas de Laboratorio de Física 3er año -  Conexos

ÍndiceIniciación al trabajo en el laboratorio .............................. 5

Problemas prácticos. Conocimientos básicos .................................................... 8

Práctica 1 Calculando errores .......................................... 10

Práctica 2 Expresión de medidas en cifras signifi cativas .................................... 14

Problemas prácticos. Cinemática, dinámica y estática ...................................... 16

Práctica 3 Determinación del tiempo de reacción ...................................................... 18

Práctica 4 Analizando el M.R.U. ...................................... 20

Práctica 5 Analizando el M.R.U.V. ................................... 24

Práctica 6 Identifi cación del tipo de movimiento de caída libre.......................... 28

Práctica 7 Determinación del coefi ciente de fricción estática.......................................... 30

Práctica 8 Estudio experimental del coefi ciente de rozamiento ......................... 34

Práctica 9 Determinación de la utilidad de las poleas ................................................... 36

Práctica 10 Comprobación de la segunda ley de Newton ............................................... 38

Problemas prácticos. Calor y temperatura ...................... 42

Práctica 11 Comprobación del principio de conservación de energía mecánica ....................................................... 44

Práctica 12 Determinación del calor específi co de un metal ................................................... 48

Práctica 13 Medición de la cantidad de calor transferida a un cuerpo ................... 52

Problemas prácticos. Acústica ......................................... 54

Práctica 14 Comparando sonidos..................................... 56

Práctica 15 Variación de sonidos ..................................... 58

Práctica 16 Calculo experimental de la longitud de onda .................................. 62

Práctica 17 Factores que infl uyen en la transferencia del sonido ..................... 64

Práctica 18 Producción de efectos sonoros .................... 68

Problemas prácticos. Electricidad y magnetismo ............ 70

Práctica 19 Descripción del comportamiento de cargas eléctricas .................................... 72

Práctica 20 Curvas equipotenciales de un campo eléctrico ................................ 74

Práctica 21 Comprobación de la ley de Ohm ................. 76

Práctica 22 Comportamiento del efecto Joule .............. 78

Práctica 23 Relación entre campo magnético y electricidad ............................................... 80

Práctica 24 Construcción de una pila casera ................. 82

Problemas prácticos. Óptica ............................................ 84

Práctica 25 Observación de los fenómenos de la luz ....................................................... 86

Práctica 26 Comprobación de las leyes de refracción de la luz ....................................................... 88

Práctica 27 Comprobación de la refl exión de la luz ....................................................... 90

Solucionario ................................................................ 94

Fuentes consultadas .................................................. 96

A propósito del lenguaje de géneroSegún la Real Academia de la Lengua Española y su correspondien-te Academia Venezolana de la Lengua, la doble menciónde sustantivos en femenino y masculino (por ejemplo: los ciudada-nos y las ciudadanas) es un circunloquio innecesario en aquellos casos en los que el empleo del género no marcado sea sufi ciente-mente explícito para abarcar a los individuos de uno y otro sexo.

Sin embargo, desde hace varios años, en Editorial Santillana he-mos realizado un sostenido esfuerzo para incorporar la perspectiva de género y el lenguaje inclusivo, no sexista en nuestros bienes educativos, pues valoramos la importancia de este enfoque en la lucha por la conquista defi nitiva de la equidad de género.

En tal sentido, en nuestros textos procuramos aplicar el lenguaje de género, al tiempo que mantenemos una permanente preocupa-ción por el buen uso, la precisión y la elegancia del idioma, fi nes en los que estamos seguros de coincidir plenamente con las autoridades académicas.

A propósito de las Tecnologías de la Información y la ComunicaciónEditorial Santillana incluye en sus materiales referencias y enlaces a sitios web con la intención de propiciar el desarrollo de las com-petencias digitales de docentes y estudiantes, así como para comple-mentar la experiencia de aprendizaje propuesta. Garantizamos que el contenido de las fuentes en línea sugeridas ha sido debidamente validado durante el proceso de elaboración de nuestros textos.

Sin embargo, dado el carácter extremadamente fl uido, mutable y dinámico del ámbito de la Internet, es posible que después de la llegada del material a manos de estudiantes y docentes, ocurran en esos sitios web cambios como actualizaciones, adiciones, supre-siones o incorporación de publicidad, que alteren el sentido original de la referencia. Esos cambios son responsabilidad exclusiva de las instituciones o particulares que tienen a su cargo los referidos sitios, y quedan completamente fuera del control de la editorial.

Por ello, recomendamos que nuestros libros, guías y Libromedias sean previa y debidamente revisados por docentes, padres, madres y representantes, en una labor de acompañamiento en la validación de contenidos de calidad y aptos para el nivel de los y las estudiantes. ©

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Mari, ¿se puede colocar en un verde un poquito más oscuro la fuente de Problemas práctica... O hacerle algo para que se vea que es el inicio de una unidad?

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Tem

pera

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Gráfico

Cuadro

Descripción de los datos

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Descripción de los datos

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5055

Un informe experimental debe incluir lo siguiente:

Referenciasbibliográficas

Lista de libros, revistas, páginas web y trabajos previos que se

consultaron durante la realización del informe.

7

Discusiónde los resultadosEn esta sección se debe

realizar un análisiscuidadoso de los datos

obtenidos, en el que se razone el porqué de los resultados.

Aquí también se puede incluir parte de la discusión oral

o acerca del análisis de los datos resultados

realizado en el laboratorio.

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IntroducciónPara elaborar una introducción al informe es conveniente comenzarlo con un texto corto que aclare la teoría necesaria para entender el trabajo práctico que sigue. En esta introducción también se deben mencionar,en caso de que existan, otras experiencias que ya se hayan realizado previas a la actualque motivaron su ejecución.

Objetivo Trata del planteamiento que se quiere comprobaro demostrar, es decir,la hipótesis sobre la cual se quiere trabajar para llegar a algún tipo de conclusión (a veces,la conclusión puede ser que no se compruebala hipótesis).

Marco teóricoConsiste en una revisión de los conceptos teóricos más resaltantes relacionados conla práctica de labo-ratorio, que sirvende base para generarla experiencia referente al tema de estudio.

Materiales y procedimiento experimental Se elabora un listado detallado de los distintos materiales utilizados, incluso materiales alternativos que puedan o no sustituir los materiales principales. Esto incluye: aparatos mecánicos y eléctricos, mate-riales con diversas superficies, entre otros. Luego se enumeran todos los pasos que se siguieron para rea-lizar la actividad, sin descuidar ningún detalle: mate-riales, tiempos, operaciones, condiciones, entre otros.

Resultados Existen varias formas

de presentar los resultados obtenidos en la actividad: recopilación y descripción de los mismos, cuadros o

tablas que organicen los datos numéricos o cualitativos

y figuras o gráficos de los datos numéricos.

6

ConclusionesEn esta sección se escriben los puntos más importantes que se pueden extraer de la discusión

de los resultados. En ella se debe hacer referencia a los objetivos

señalados e indicar si la hipótesis planteada se verifica parcial

o totalmente. Si la verificación es parcial dar ideas sobre el porqué

ocurre esto.

Contenido de un informe experimental

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INICIACIÓN AL TRABAJO EN EL LABORATORIO

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Pinzade metal:pieza utilizada para sujetar objetos.

Osciloscopio:instrumento de medición electrónico que puede representar gráficamenteen una pantalla la variación de voltajes (eje Y ) en el tiempo (eje X ). Los modelos más modernos presentan múltiples funciones siendo muy útiles en los laboratorios de electrónica.

Calorímetro: sirve para determinar el calor específico de un cuerpo, así como para medir las cantidades de calor que liberan o absorben los cuerpos.

Dispositivos de resistencia eléctrica: se usan para generar resistencia eléctrica a la igualdad de oposición que tienenlos electrones que se desplazan a través de un conductor.

Pila o batería:fuente de poder en un circuito eléctrico.

Voltímetro: instrumento que sirve para medir la diferencia de potencial entre dos puntos de un circuito eléctrico.

Electroscopio: instrumento que se utiliza para determinar si un cuerpo está electrizado y el signo de su carga.

Balanza: equipo que se usapara medir masa de cuerpos y materiales.

Doble nuez: pieza de metal quese usa para sujetar pinzas en un soporte universal.

Goniómetro: instrumento graduadoen 180° o 360° que sirve para medir ángulos.

Crisol de porcelana para calentar líquidos: recipiente de porcelana resistente al calor para calentar líquidos.

Termómetro: instrumento de vidrio para medir la temperatura del ambiente, cuerpos y materiales.

Portaobjetos de vidrio: fina placa de cristal sobre el cual se disponen objetos para su examen microscópico.

Soporte universal: herramienta para sostener objetos.

Dinamómetro: instrumento para medir fuerza o el peso de un objeto.

Porta pesas: gancho para levantar varias pesas.

Poleas:Una polea es un dispositivo mecánico de tracción para mover un objeto usando una potencia.

Cilindro graduado: recipiente de vidrio para medir volúmenes líquidos.

Trípode:base de metal que se usa para apoyar recipientes que van a ser colocados sobre el mechero.

Rejilla metálica con centro de amianto: soporte de metal concentrado de amianto utilizado para apoyar recipientes al calentarlos sobre un mechero.

Mechero de bunsen: instrumento para generar fuego a base de combustible utilizado para calentar objetos.

Balanza mecánica

Instrumentos de medición Instrumentos de protección Herramientas manuales

Regla graduada Ayuda a medir distancias pequeñas en centímetrosy milímetros.

Ladrillosy bloques Madera

Láminade vidrio

Tornillo micrométricoSirve para medir distancias del orden de milésimas de milímetro (106 m). Este instrumento realiza medicionesde gran precisión.

CronómetroAyuda a medir intervalosde tiempos exactos.

BrújulaAyudaa identificar los puntos cardinales.

Permite mantener a la personaque los usa a salvo de cualquierincidente.

Herramientaspara sujetar

Superficies de trabajo

Instrumentos de uso común en las prácticas de laboratorio de Física Instrumentos alternativos

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Espejo

Linterna

Puntero láser

Amperímetro: instrumento que sirve para medir la intensidad de corriente que está circulando por un circuito eléctrico.

Alicate

Pinzasde corte Destornilladores

Tijeras

Cuerda, cinta adhesivay pega

Poleasencilla

Poleadoble

Poleatriple

Potenciómetro:sirve para controlar la intensidad de corrienteque fluye por un circuitosi se conecta en paralelo,o la diferencia de potencialal conectarlo en serie.

0

Instrumentos de mediciónInstrumentos de medición

Tornillo micrométricoSirve para medir distancias del orden Tornillo micrométricoSirve para medir distancias del orden Sirve para medir distancias del orden de milésimas de milímetro (10 m).

CronómetroAyuda a medir intervalos

Sirve para medir distancias del orden Tornillo micrométricoSirve para medir distancias del orden Sirve para medir distancias del orden de milésimas de milímetro (106 m).

CronómetroAyuda a medir intervalos

Sirve para medir distancias del orden Tornillo micrométricoSirve para medir distancias del orden

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pieza de metal quese usa para sujetar pinzas en un soporte

Goniómetro: instrumento graduadoen 180° o 360° que

pieza de metal quese usa para sujetar pinzas en un soporte

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El laboratorio de Física: instrumentos y normas de seguridadINICIACIÓN AL TRABAJO EN EL LABORATORIO

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Pinzade metal:pieza utilizada para sujetar objetos.

Osciloscopio:instrumento de medición electrónico que puede representar gráficamenteen una pantalla la variación de voltajes (eje Y ) en el tiempo (eje X ). Los modelos más modernos presentan múltiples funciones siendo muy útiles en los laboratorios de electrónica.

Calorímetro: sirve para determinar el calor específico de un cuerpo, así como para medir las cantidades de calor que liberan o absorben los cuerpos.

Dispositivos de resistencia eléctrica: se usan para generar resistencia eléctrica a la igualdad de oposición que tienenlos electrones que se desplazan a través de un conductor.

Pila o batería:fuente de poder en un circuito eléctrico.

Voltímetro: instrumento que sirve para medir la diferencia de potencial entre dos puntos de un circuito eléctrico.

Electroscopio: instrumento que se utiliza para determinar si un cuerpo está electrizado y el signo de su carga.

Balanza: equipo que se usapara medir masa de cuerpos y materiales.

Doble nuez: pieza de metal quese usa para sujetar pinzas en un soporte universal.

Goniómetro: instrumento graduadoen 180° o 360° que sirve para medir ángulos.

Crisol de porcelana para calentar líquidos: recipiente de porcelana resistente al calor para calentar líquidos.

Termómetro: instrumento de vidrio para medir la temperatura del ambiente, cuerpos y materiales.

Portaobjetos de vidrio: fina placa de cristal sobre el cual se disponen objetos para su examen microscópico.

Soporte universal: herramienta para sostener objetos.

Dinamómetro: instrumento para medir fuerza o el peso de un objeto.

Porta pesas: gancho para levantar varias pesas.

Poleas:Una polea es un dispositivo mecánico de tracción para mover un objeto usando una potencia.

Cilindro graduado: recipiente de vidrio para medir volúmenes líquidos.

CalorímetroCalorímetroCalorímetro

Trípode:base de metal que se usa para apoyar recipientes que van a ser colocados sobre el mechero.

Rejilla metálica con centro de amianto: soporte de metal concentrado de amianto utilizado para apoyar recipientes al calentarlos sobre un mechero.

Mechero de bunsen: instrumento para generar fuego a base de combustible utilizado para calentar objetos.

Balanza mecánica

Instrumentos de medición Instrumentos de protección Herramientas manuales

Regla graduada Ayuda a medir distancias pequeñas en centímetrosy milímetros.

Ladrillosy bloques Madera

Láminade vidrio

Tornillo micrométricoSirve para medir distancias del orden de milésimas de milímetro (106 m). Este instrumento realiza medicionesde gran precisión.

CronómetroAyuda a medir intervalosde tiempos exactos.

BrújulaAyudaa identificar los puntos cardinales.

Permite mantener a la personaque los usa a salvo de cualquierincidente.

Herramientaspara sujetar

Superficies de trabajo

Instrumentos de uso común en las prácticas de laboratorio de Física Instrumentos alternativos

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Imán

Pesas

Espejo

Linterna

Puntero láser

Amperímetro: instrumento que sirve para medir la intensidad de corriente que está circulando por un circuito eléctrico.

Alicate

Pinzasde corte Destornilladores

Tijeras

Cuerda, cinta adhesivay pega

Poleasencilla

Poleadoble

Poleatriple

Potenciómetro:sirve para controlar la intensidad de corrienteque fluye por un circuitosi se conecta en paralelo,o la diferencia de potencialal conectarlo en serie.

Crisol de porcelana para calentar líquidos: recipiente de porcelana

: instrumento de vidrio Puntero láser

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Hipótesis

obJetivo prelAborAtorio

3 Formula una hipótesis que permita responder a esta pregunta: ¿por qué es importante el uso de cifras significativas y el redondeo en las mediciones?

práCtiCA 2

Expresión de medidas en cifras significativas

Utilizar correctamente el redondeo y la aplicación de las cifras signifi cativas.

ContenidorelACionAdo

Teoría de errores

IntroducciónLa medida de una magnitud se expresa mediante sus cifras signifi cativas, es decir, a través de las cifras correctas o seguras y la primera cifra incierta como producto de la medición.

Al medir una magnitud, por ejemplo, la masa de un objeto en una balanza con apreciación 0,001 gramos se puede obtener que la masa es de 2,456 ± 0,001 g, donde la notación ± expresa el error o incertidumbre de la medida tomada. Esto quiere decir que por lo menos el último digito en la medición 2,456 g puede no ser exacto. Como el último digito de la medición siempre es incierto, el valor verdadero es en realidad un concepto teórico, pues este valor nunca se conoce con certeza.

Por otro lado, algunas magnitudes, como el área o el volumen se obtienen de cálculos matemáticos cuyos resultados pueden ser cifras decimales finitas o infinitas. Para que ese resultado tenga algún sentido y brinde información se utilizan las cifras significativas del número.

2 Indica la apreciación de la balanza electrónica. Menciona las cifras seguras y la primera cifra incierta de la medida que marca.

Apreciación: __________________________________________________ Cifras seguras: _________________________________________________ Cifra incierta: __________________________________________________

1 Responde: ¿cuánto mide la distancia señalada en la siguiente imagen?

0 10

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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0.1 mm

20 30 40cm

14 expresión de medidas en Cifras signifiCativas

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Page 11: Prácticas de Laboratorio de Física 3er año -  Conexos

lAborAtorio

Experiencia Cifras significativas Material

Procedimiento 1 Determinen la apreciación de la regla

utilizando la fórmula: Lectura mayor – Lectura menor

Numero de divisionesA 5

2 Midan, en centímetros, el ancho, el largo y el alto de la caja de zapatos.

Resultados Registren los resultados en la tabla. Calculen el área de la base de la caja

de zapatos y su volumen.

Objeto Largo (cm) Ancho (cm) Profundidad (cm)Área de la base

(A 5 b * h)Volumen

(V 5 Ab * h)

Caja de zapato

• Caja de zapato • Regla graduada en milímetros

Análisis y disCusión

Expliquen los resultados y planteen conclusiones que permitan validar la hipótesis propuesta, en caso de que hayan podido demostrarla. postlAborAtorio

• ¿Qué expresa la apreciación de un instrumento? ___________________________________

__________________________________________________________________________

• ¿Cuáles son las cifras inciertas en cada medición? Justifica tu respuesta. __________________

__________________________________________________________________________

• ¿Cuántas cifras se obtienen como resultado al calcular el área? ¿Cuáles de esas cifras se

utilizaron para expresar la medida? ¿Por qué esas? __________________________________

__________________________________________________________________________

• ¿Qué importancia tiene el uso de las cifras significativas en la medición de una magnitud?

__________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________

Conclusión: _________________________________________________________________

__________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________

Pueden repetir la experiencia utilizando un cronómetro, una cinta métrica y un carrito a control remoto. Midan la distancia que recorre y el tiempo en el cual lo hace. Con esos datos calculen su velocidad con la fórmula v 5

dt .

mAteriAles y métodos AlternAtivos

Agregué cajita. Por favor, coloca la fracción en for-ma vertical

expresión de medidas en Cifras signifiCativas 15

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Page 12: Prácticas de Laboratorio de Física 3er año -  Conexos

coMPrensión

3 Analiza y responde: a) ¿Qué quiere decir que un móvil se desplace a 30 km/h? b) A 30 km/h, ¿qué distancia ha recorrido un móvil al cabo de 25 min? c) ¿Cuánto tiempo necesita una partícula que va a una velocidad de 60 km/h

para recorrer 1 230 km? d) ¿A qué velocidad se desplaza un cuerpo que ha recorrido 120 km en 4 h? e) Un móvil recorre 180 m en 30 s. ¿A qué velocidad se desplaza? ¿En qué

tiempo recorrerá 200 m? ¿Qué distancia habrá recorrido al cabo de 150 s?

Análisis y APlicAción

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1 Lee y responde: Gabriel caminó dos cuadras hacia el norte,

tres cuadras al este y dos cuadras al sur. a) Grafica el recorrido sobre una cuadrícula

similar a la de la derecha suponiendo que Gabriel partió del punto (100, 100) y que cada cuadro representa una cuadra.

b) ¿Cuál fue la distancia total recorrida? c) ¿Cuál fue el desplazamiento que hizo

Gabriel?

2 Responde usando la información aportada en los gráficos correspondientes.

a) ¿Cuál es la magnitud correspondiente al eje horizontal en el gráfico A?

b) ¿Cuál es la magnitud correspondiente al eje vertical en el gráfico A?

c) ¿Cuál es la distancia recorrida a los 5 s en el gráfico A?

d) ¿Qué determina la pendiente de la recta grafi cada en A?

e) ¿Cuál es la distancia total recorrida a los 9 s en el gráfico A?

f ) ¿Qué tipo de movimiento representa el gráfico B?

g) ¿Cuál es la magnitud representada en el eje vertical del gráfico B?

h) ¿Qué se interpreta en la gráfica B entre los 3 s y los 6 s?

i) ¿Qué determina el área bajo la curva graficada en B?

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Gráfi co A

t (s )

v (m/s )21

18

15

11

9

6

3

1 2 3 4 5 6 7 8

Gráfi co B

cineMáticA, dináMicA y estáticAProbleMAs Prácticos

16 cinemÁtica, DinÁmica Y eStÁtica

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Page 13: Prácticas de Laboratorio de Física 3er año -  Conexos

4 Resuelve cada problema: a) Un ciclista se desplaza a 25 km/h. Si para la parte fi nal de una carrera

el ciclista quiere alcanzar 30 km/h en 2 s, ¿qué aceleración debe aplicar? b) Un ascensor que está a 22 m de altura baja con una velocidad constante

de 3 m/s. De pronto se rompe la guaya que lo sostiene y comienza a bajar con una aceleración de 9,8 m/s2. ¿Cuánto tarda el ascensor en llegar al suelo?

c) Un joven ve pasar una pelota en sentido vertical hacia abajo frente a la ventana de su casa que tiene una altura de 2 m. La pelota demora 0,40 s en cruzar la ventana. ¿Cuál es la velocidad de la pelota al iniciar el cruce por la ventana? ¿Desde qué altura, respecto a la base de la ventana, se dejó caer la pelota? ¿Cuál es la velocidad de la pelota al cruzar la ventana? Si luego se demora 1,5 s más en llegar al suelo, ¿a qué altura está la base de la ventana desde el suelo?

5 Descubre qué hay dentro de cada caja sabiendo que la gravedad en la Luna es 1,6 m/s2 y que la masa de Jorge es de 49 kg.

oPinión y sÍntesis

6 Lee el planteamiento y responde: Dentro del motor de un automóvil, existen diversas piezas. Entre ellas están

los pistones que ejercen una presión sobre el cigüeñal haciéndolo girar debido al torque generado. Mientras más grande sea el torque el motor deberá hacer menos esfuerzo para recuperar velocidad y por ende se economizaría combustible.

a) Entre una moto, una camioneta y un camión de carga, ¿cuál debe tener mayor torque? ¿Por qué?

b) ¿Qué opinas del alto consumo de combustible por los automóviles?

Opciones:

Roca KREEP de masa 6,5 kg Cuarzo de 0,9 kg

B D

C

Sangría

Espacio entre líneas

El espacio creo que se puede crubir con las imagenes

Roca basalto de masa 6,4 kg

A

esfuerzo para recuperar velocidad y por ende se economizaría combustible. Entre una moto, una camioneta y un camión de carga, ¿cuál debe

¿Qué opinas del alto consumo de combustible por los automóviles?

los pistones que ejercen una presión sobre el cigüeñal haciéndolo girar debido al torque generado. Mientras más grande sea el torque el motor deberá hacer menos

Entre una moto, una camioneta y un camión de carga, ¿cuál debe

¿Qué opinas del alto consumo de combustible por los automóviles?

DB

Roca caliza de masa 2,3 kg

C

Roca caliza de masa 2,3 kg

87,84 N 96,64 N 164,8 N

Luis

Pistones

Cigüeñal

JorgeLuis

LA IMAGEN TENDRÁ CORRECCIÓN

Luis

cinemÁtica, DinÁmica Y eStÁtica 17

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Page 14: Prácticas de Laboratorio de Física 3er año -  Conexos

2 Completa cada frase. • Si un cuerpo se desliza hacia la izquierda sobre una superfi cie, la fuerza de fricción apunta

hacia _____________________________________________________________________.

• Si un cuerpo asciende sobre un plano inclinado, la fuerza de fricción apunta hacia _________ __________________________________________________________________________.

3 Escribe una hipótesis que responda esta pregunta: ¿qué relación existe entre el material de las superfi cies en contacto y el valor del coefi ciente de rozamiento?

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

Hipótesis

obJetivo

Vidrio Madera Caucho Hielo Concreto

1 Imagina que colocas un taco de madera sobre superfi cies inclinadas con cada una de las texturas mostradas. Enumera del 1 al 5 las superfi cies de acuerdo a la fricción que se produzca. Asigna 1 a la textura con la que se produzca menor fricción y 5 a aquella con la que se produzca mayor fricción.

IntroducciónCuando se intenta mover una caja o halar un objeto pesado que esta sobre una superficie, es necesario ejercer una fuerza de cierta magnitud y dirección, pues existe otra fuerza inicial que impide ese movimiento. Cuando un cuerpo se desliza sobre una superficie, el objeto y la superficie ejercen mutuamente una fuerza de rozamiento o fricción ( f ) que actúan en sentidos opuestos.

La fuerza de fricción estática ( f s ) actúa entre dos superficies en reposo impidiendo el inicio del movimiento del cuerpo y está determinada por el coeficiente de fricción estático (μs). Este es un valor numérico que relaciona las magnitudes de dos fuerzas y que depende del material de las superfi cies involucradas. Es decir, el coeficiente varía según las características de la superficie del objeto y las de aquella sobre la cual se encuentra.

Determinar el coeficiente de fricción estático de diferentes superficies de contacto.

Práctica 7

Primera y segunda ley de Newton

contenidoreLacionado

Determinación del coeficiente de fricción estática PreLaboratorio

30 Determinación Del coeficiente De fricción estática

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Page 15: Prácticas de Laboratorio de Física 3er año -  Conexos

Laboratorio

• Dinamómetro con apreciación de 0,1 N • Bloque de madera de caras rectangulares

uniformes pero de distintas dimensiones • Trozo de papel de lija del tamaño

de una cara del bloque

• Trozo de cuerda • Superficie de vidrio sobre

la cual deslizar el bloque • Balanza

Procedimiento Parte A 1 Cubran con papel de lija una de las caras del bloque. 2 Determinen el peso del bloque en Newtons. Recuerden que P 5 m * g. 3 Apoyen el bloque en la superficie de vidrio sobre una de las caras

que no están cubiertas con el papel de lija. 4 Aten el dinamómetro al bloque y, manteniendo

una dirección horizontal, hálenlo con una fuerza tan baja que el bloque no se mueva.

5 Aumenten poco a poco la fuerza, de manera que el bloque empiece a moverse.

6 Midan dos veces más la fuerza que se necesita para que el objeto empiece a moverse.

Resultados Registren las medidas en la tabla:

Parte B 1 Apoyen el bloque sobre otra de las caras sin lija. El área de esta

cara debe ser diferente de la considerada en la parte A. 2 Repitan los pasos de la parte A.

Resultados Registren las medidas en la tabla:

1ª medida 2ª medida 3ª medida F (promedio de las medidas)

Sobre una cara sin lija y de distinta área

1ª medida 2ª medida 3ª medida F (promedio de las medidas)

Sobre una cara del bloque sin lija

Experiencia 1 Coeficiente de fricción del vidrio

Materiales

Determinación Del coeficiente De fricción estática 31

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Page 16: Prácticas de Laboratorio de Física 3er año -  Conexos

MateriaLes y Métodos aLternativosPuede sustituirse el bloque de madera utilizado en ambas experiencias por un bloque o cualquier otro objeto de otro material que se apoye perfectamente sobre la superficie.

Parte C 1 Apoyen el bloque sobre la cara que está cubierta de lija. 2 Repitan los pasos de la parte A.

Resultados Registren las medidas en la tabla:

Parte D La fuerza empleada para iniciar el movimiento es la fuerza de fricción

máxima. Teniendo en cuanta esto, y en función de los datos obtenidos, calculen el coeficiente de rozamiento estático μs despejándolo de la fórmula fs 5 μsFN

.

Resultados Realicen los cálculos y completen la tabla:

Peso del bloque (newton). P = m * g

Normal FN

(newton). FN = PFuerza de rozamiento fs

(newton). fs = μs FN

μs

Sobre una cara del bloque sin lija

Sobre una cara sin lija y de distinta área

Sobre la cara con lija

1ª medida 2ª medida 3ª medida F (promedio de las medidas)

Sobre la cara con lija

• Bloque de madera con el trozo de lija utilizado en la experiencia 1

• Dinamómetro• Trozo de cuerda

• 3 superficies para deslizar el bloque. Pueden ser goma, tela, cerámica, hielo, caucho o concreto, entre otras.

• Balanza

Procedimiento Repitan la experiencia 1 con cada una de las superficies que seleccionaron.

ResultadosAnoten los resultados en sus cuadernos.

Experiencia 2 Coeficiente de fricción de otros materiales

Materiales

La “s” al lado de la “f” en ambos casos va como subín-dice

Faltaban los fólios. Yo los coloqué

Color del título de la cajita

Ajustar el ancho de cada celda para que entre la línea

32 Determinación Del coeficiente De fricción estática

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Page 17: Prácticas de Laboratorio de Física 3er año -  Conexos

anáLisis y discusión

Expliquen los resultados y planteen conclusiones que permitan validar la hipótesis propuesta, en caso de que hayan podido demostrarla. PostLaboratorio

Experiencia 1 • ¿En qué caso es mayor la fuerza de fricción? ¿Con la lija o sin la lija? ¿Por qué? ___________

__________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________

• ¿Hubo variación en las medidas cuando posaron el bloque sobre dos caras de áreas distintas?

_________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________

• ¿La fuerza de fricción depende del área apoyada sobre el vidrio? ¿Por qué? _______________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

Conclusión: _________________________________________________________________

__________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________

Experiencia 2 • ¿Con qué superficies fue mayor la fuerza de fricción? ________________________________

__________________________________________________________________________

• ¿Qué características tienen los materiales donde hubo menor fricción? __________________

__________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________

• ¿Qué características tienen los materiales donde hubo mayor fricción? __________________

__________________________________________________________________________

• ¿De qué depende la variación de la fuerza de fricción? _______________________________

__________________________________________________________________________

• ¿Qué tipo de calzado usarías en un día lluvioso, considerando que el piso puede estar

resbalozo? ¿Por qué? __________________________________________________________

__________________________________________________________________________

• ¿Qué se puede decir en relación con la hipótesis planteada?___________________________

________________________________________________________________________

Conclusión: ________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

Determinación Del coeficiente De fricción estática 33

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Page 18: Prácticas de Laboratorio de Física 3er año -  Conexos

obJetiVo

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Hipótesis

2 Observa la imagen y responde las preguntas. a) ¿Qué diferencias tienen entre sí los dientes del peine? b) Si pasas una uña desde un extremo al otro del peine

por el borde de los dientes, ¿en qué parte se escuchará un sonido más agudo? Justifi ca tu respuesta.

__________________________________________________________________________

3 Escribe una hipótesis para relacionar las características físicas de un objeto con el sonido que este produce.

ContenidorelACionAdo

Comportamiento del sonido

1 Marca una X la percepción que tienes de cada sonido según tu experiencia.

IntroducciónEn el ambiente constantemente se ecuchan diversos sonidos; algunos agradables y otros no. Todo depende de su intensidad, su timbre y su altura. Si una bicicleta pasa por el lado de una persona, el sonido que esta produce será casi imperceptible, pero si por el contrario pasa una moto de carrera, el sonido que se percibe del motor será estruendoso. Quiere decir, que las intensidades de ambos sonidos son distintas.

Por otro lado, es posible reconocer a una persona por su timbre de voz sin haberla visto, lo que signifi ca que existen millones de voces distintas. Sin embargo es posible conseguir dos personas con voces sumamente parecidas, como es el caso de las voces de algunos hermanos, padres e hijos o madres e hijas.

Observar los cambios del sonido bajo diversas condiciones.

Comparando sonidospráCtiCA 14

prelAborAtorio

Sonido Es agradable No me incomoda Me aturde No lo percibo

Ladrido de un perro muy pequeño

La voz de un locutor de radio

Un pito de piñata

Un avión volando bajo

Una guitarra acústica

Una fl auta dulce

La explosión de una bomba de fi esta

por el borde de los dientes, ¿en qué parte se escuchará

56 compArAndo sonidos

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Page 19: Prácticas de Laboratorio de Física 3er año -  Conexos

lAborAtorio

Análisis y disCusión

Expliquen los resultados y planteen conclusiones que permitan validar la hipótesis propuesta, en caso de que hayan podido demostrarla. postlAborAtorio

• ¿En qué forma afecta el largo de las reglas al sonido que se produce? ___________________

__________________________________________________________________________

• ¿Cómo afecta el material de las reglas al sonido que se produce? _______________________

__________________________________________________________________________

• ¿Por qué crees que se produce un sonido al pulsar las reglas? __________________________

__________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________

Conclusión: _________________________________________________________________

__________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________

Experiencia Dos factores que afectan el sonido

Materiales

Procedimiento 1 Coloquen dos reglas del mismo material al borde

de una mesa sujetadas con la ayuda de un libro como se ve en la imagen. La longitud fuera de la mesa debe ser aproximadamente la misma.

2 Pulsen ambas reglas para hacerlas sonar. 3 Coloquen una de ellas más hacia adentro del libro,

de modo que el espacio sobresaliente sea menor. Describan lo que ocurre con la nota producida.

4 Repitan el experimento anterior variando los materiales de las reglas y la longitud del sector que sobresale de ellas fuera de la mesa. Tomen nota de sus observaciones.

Resultados Describan las diferencias observadas en cuanto al sonido que se produce

al cambiar el material de las reglas y al variar la longitud.

__________________________________________________________

__________________________________________________________

• 2 reglas de plástico semejantes • 2 reglas de madera semejantes

• 2 reglas de metal semejantes • Libro

Suavizar los bordes. Además los cortes hace que no parezca que las reglas van hacia afuera del borde de una mesa. :(

compArAndo sonidos 57

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Page 20: Prácticas de Laboratorio de Física 3er año -  Conexos

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Hipótesis

obJetivo

2 Escribe una hipótesis que permita explicar qué características físicas del instrumento o del ambiente afectan las cualidades del sonido.

contenidoreLacionadoComportamiento del sonido

Relacionar las variaciones de forma y tamaño en los instrumentos musicales con el sonido que producen.

IntroducciónEn un concierto sinfónico ofrecido por una orquesta, es posible ver un grupo de personas acopladas interpretando maravillosas obras con el uso de una gran gama de instrumentos, elaborados de distintos materiales, con distintas formas y tamaños.

Es justamente esta diversidad de formas, tamaños y materiales la que es capaz de darle distintos matices y sonoridades a las piezas musicales para lograr transmitir sensaciones distintas a los espectadores. Por ejemplo en una famosa pieza musical llamada El carnaval de los animales, emplean el sonido de los instrumentos para representar distintos animales según su sonoridad, por ejemplo usan contrabajos para representar a los elefantes y flautas para el vuelo de las aves.

Variación de sonidosPráctica 15

1 Relaciona cada instrumento musical con una única frase.

PreLaboratorio

Trombón Tuba Piccolo Saxofón Clarinete Trompeta

Es el mas agudo. Es menos grave que la tuba.

Es más grave que el clarinete.

Es más grave que el piccolo.

Es el más grave. Es menos grave que el trombón.

ClarinetePiccolo

Relaciona cada instrumento musical con una única frase.

Saxofón Trompeta

Unifi car color de los circu-litos y cajitas, hay algunas páginas en las que están en rosado

58 Variación de sonidos

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Page 21: Prácticas de Laboratorio de Física 3er año -  Conexos

Laboratorio

Experiencia 1 Comparación de instrumentos Materiales • Computadora con audio • Video beam • Banco de sonidos de flautín, trombón,

clarinete contrabajo, clarinete soprano, oboe, pito de fiesta, pito para entrenamiento de perros y tuba

Procedimiento 1 Estando en completo silencio, reproduzcan uno a uno

el audio de los diversos instrumentos, haciendo pausas entre uno y otro. Discutan y describan cómo son los sonidos escuchados, en función a la gravedad del tono o la intensidad de los sonidos.

2 Reproduzcan una segunda vez el audio de los distintos instrumentos pero esta vez acompáñenlos con su respectiva imagen. Hagan anotaciones de lo observado.

3 Repitan el experimento ahora con los instrumentos de percución, es decir, los tambores. Describan lo escuchado.

Resultado 1 Completen la tabla.

MateriaLes y Métodos aLternativosSe puede sustituir la computadora por un CD con la compilación de sonidos y un equipo de sonido. Las imágenes pueden estar impresas en cartulina.

• Banco de sonidos de tambores de distintos tamaños y formas

• Banco de imágenes de los objetos de ambos bancos de sonidos

2 Describan las diferencias y similitudes halladas entre los distintos tambores escuchados.

______________________________________________________________________

______________________________________________________________________

______________________________________________________________________

Instrumento Tamaño (grande, mediano, pequeño)

Timbre (agudo, grave, intermedio)

Intensidad (alta, media, baja) Material

Color del título de la cajita

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Page 22: Prácticas de Laboratorio de Física 3er año -  Conexos

Experiencia 2 Las cuerdas vocales como instrumento

Materiales

Experiencia 3 Longitud y sonido

Materiales

Voces de voluntarios de distintas edades y sexo: un niño y una niña (menores de 10 años), 3 mujeres y 3 hombres de aproximadamente 30 años.

• Pitillo • Tijera

Procedimiento 1 Pídanles al niño voluntario y a la niña

voluntaria que hablen normalmente. Luego solicítenles que griten. Anoten lo que notan en las voces de cada uno.

2 Repitan la experiencia anterior pero con las personas adultas. Tomen nota de las características de las voces distinguidas.

Procedimiento 1 Aplasten muy bien y cuidadosamente uno de los extremos de un

pitillo y recórtenlo en forma redondeada como, indica la imagen. 2 Ensayen varias veces soplar el pitillo por el extremo aplanado

hasta que logren producir un sonido. 3 Produzcan un sonido constante soplando el pitillo de ese modo y

al mismo tiempo, sin dejar de soplar, corten aproximadamente un centímetro al final del pitillo. Anoten lo que sucede con el sonido.

4 Repitan nuevamente el paso anterior, cortando esta vez 2 cm aproximadamente. Tomen nota de lo que detecten.

Resultados Escriban lo que observan al cambio de longitud del pitillo.

Resultados Detallen lo que observan en la experiencia. Hagan una representación

gráfica que permita identificar visualmente los resultados.

________________________________

________________________________

________________________________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

MateriaLes y Métodos aLternativosPueden cambiar el método empleando sonidos grabados de las voces de niños, niñas, mujeres y hombres, en lugar de escucharlos en vivo.

Color del título de la cajita

60 Variación de sonidos

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Page 23: Prácticas de Laboratorio de Física 3er año -  Conexos

anáLisis y discusión

Expliquen los resultados y planteen conclusiones que permitan validar la hipótesis propuesta, en caso de que hayan podido demostrarla. PostLaboratorio

Experiencia 1 • ¿Qué cualidades tiene el sonido? ________________________________________________

___________________________________________________________________________

• ¿Qué característica de los instrumentos alteran las cualidades del sonido? _________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

• ¿En qué forma afecta el tamaño de los instrumentos al sonido que producen? _____________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

Conclusión: __________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

Experiencia 2 • ¿Qué cualidades del sonido variaron en el experimento? ¿Por qué? _____________________

___________________________________________________________________________

• ¿Qué relación tiene la voz de una persona con su tamaño? ¿Y con su edad? ______________

___________________________________________________________________________

Conclusión: __________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

Experiencia 3 • ¿En qué forma afecta la variación en el largo de los pitillos al sonido que producen?

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

• ¿Por qué fue necesario aplanar el extremo del pitillo por el que se iba a soplar?

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

• ¿Qué instrumentos crees que funcionen con este principio? Justifica tu respuesta.

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

Conclusión: __________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

Variación de sonidos 61

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Page 24: Prácticas de Laboratorio de Física 3er año -  Conexos

3año

Prácticas deLaboratorio 3año

Prácticas deLaboratorioFísica

Física

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ño

Desde su propio nombre, Conexos -el conjunto de bienes educativos que hemos elaborado para afrontar los nuevos retos de la Educación Media- está comprometido con un mundo de interrelaciones, en el que los saberes no son estáticos ni están encerrados en espacios restringidos, sino que andan en constante movimiento, dispersos en infi nitas redes. Estos materiales didácticos apuntan a potenciar los vínculos, activar los contactos, descubrir los enlaces.

El aprendizaje signifi cativo, que cultivamos como una de las premisas conceptuales de todos nuestros materiales didácticos, tiene una importancia creciente en esta serie, pues atiende las necesidades de estudiantes que ya han avanzado a otra fase de su educación formal. La necesidad de que las competencias adquiridas sean útiles para la vida es en Conexos una estrategia vital.

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