prácticas fisica i uned

RealizadoAngélica Sancho Moreno

Grupo3F1Curso

2011/2012

TutorAgusti Bravo

PRÁCTICAS DE FÍSICA I

Índice1.Movimiento acelerado rectilíneo..................... pág. 42.Movimiento de caída libre........................... pág. 83.Movimiento de inercia y oscilación de torsión....... pág.114.Péndulo simple...................................... pág.155.Conservación de la energía mecánica................. pág.196.Estudio del movimiento circular..................... pág.237.Ecuación de estado de los gases ideales............. pág.268.Puente de Wheatstone................................ pág.30

PRÁCTICA 1

MOVIMIENTO ACELERADO RECTILÍNEO

3

4


OBJETIVO DE LA PRÁCTICA:En esta práctica vamos a determinar la relación existente entre la distancia y el tiempo, la velocidad y el tiempo, y compararemos la gravedad.

DISPOSITIVO EXPERIMENTAL:Se utilizará un carril de aire en posición horizontal con un ventilador en un extremo que permite graduar la intensidad del aire eliminado el rozamiento. Sobre el carril se desliza un carrito que mediante un hilo está unido a un peso, y mediante una polea al dejar libre dicho peso realiza un movimiento rectilíneo horizontal.Mediante dos células fotoeléctricas de inicio y fin de recorrido medimos el tiempo invertido que recorre entre ambas que hemos medido con la ayuda de una regla. Tambien tomamos el peso con una balanza tanto del carrito como del peso.

Fotografía del dispositivo experimental

TABLA DE DATOS TOMADOS DISTANCIA EN FUNCIÓN DEL TIEMPO

Representación gráfica de la distancia en función del tiempo

Tiempo (en segundos)

Distancia(en metros) t1t2

t3

t4

t5

tmedio

0,5 1,12 1,14 1,12 1,13 1,12 1,126

0,6 1,24 1,24 1,35 1,30 1,20 1,266

0,7 1,28 1,31 1,32 1,33 1,28 1,304

0,8 1,36 1,40 1,39 1,43 1,43 1,402

0,9 1,57 1,56 1,56 1,56 1,49 1,548

Distancia

Tiempo

5


Representación de la recta de regresión a partir de (t2, d):


Distancia(en metros) t1

t2

t3

t4

t5

tmedio

0,5 1,254 1,299 1,254 1,276 1,254 1,267

0,6 1,537 1,537 1,822 1,690 1,440 1,605

0,7 1,638 1,716 1,742 1,768 1,638 1,700

0,8 1,849 1,960 1,932 2,044 2,044 1,965

0,9 2,464 2,433 2,433 2,433 2,220 2,396

TABLA DE DATOS TOMADOS DISTANCIA EN FUNCIÓN DEL t2

Dist

anci

a

Tiempo

OBTENCIÓN DE LA ACELERACIÓN A PARTIR DE LA RECTA DE REGRESIÓN:En la recta de regresión de la forma y = mx+bx=t2;y=s vamos despejando:y/t2 = ms/t2 = m

Calculamos la aceleración en función de la pendiente; para S0=0 y V0=o en la fórmula MRUA:S=S0+V0t+1/2at2

Suistituimos en S=1/2at2

s/t2=1/2a2m=aa=2x0,3668a=0,7336 m/s2

OBTENCIÓN DE LA GRAVEDAD A PARTIR DE LA RECTA DE REGRESIÓN:Tras calcular la aceleración calcularemos la gravedad.Masa del peso (m1)=0,017 kgMasa del carrito (m2)=0,203 kgF=maF=mgS=1/2at2

m1x g

m1+ m

2

t21

2S=

m1x g

m1+ m

2

1

2=

s

t2

(m+b)x 2(m1+ m

2)

m1

g=(0,4114)x 2(0,22)

m1

g=

g=10,648 m/s2

6


REPRESENTACIÓN GRÁFICA de v2 frente a la distancia:

tmedio

v=at v2

1,126 0,826 0,682

1,266 0,928 0,862

1,304 0,956 0,915

1,402 1,028 1,057

1,548 1,135 1,289

Calculamos la velovidad con la aceleración que hemos hallado anteriormente.

velocida

d al

cua

drad

o

distancia

OBTENCIÓN DE LA ACELERACIÓN Y LATENSIÓN APLICANDO LA 2º LEY DE LA DINÁMICA:Masa del peso (m1)=0,017 kgMasa del carrito (m2)=0,203 kg

T=m2xa

P-T=m1xa

Sustituimos T de la primera fórmula en la segunda:P= (m1+m2)xaa= P/(m1+m2); a=m1

xg/(m1+m2)a= 0,017x10,648/(0,017+0,203)a= 0,819 m/s2

Para calcular la tensión sustituimos en la 1ª fórmula:T=m

2xa

T=0,1662 N

OBTENCIÓN DE LA RELACIÓN ENTRE ACELERACIÓN Y FUERZA:Para realizar esta parte de la práctica, tomamos el tiempo que tarde en realizar siempre la misma distancia –en este caso 0,70 m.– y vamos a mantener constante la masa total del sistema, pero vamos a ir transfiriendo la del carrito al peso.

masa (en gramos) Tiempo (en segundos) aceleración

m1 m2t1

t2

t3

tmedio

t2 (m/s2)

40 40 0,86 0,88 0,83 0,856 0,732 1,912

50 30 0,80 0,81 0,80 0,803 0,644 2,173

60 20 0,76 0,78 0,76 0,766 0,586 2,389

70 10 0,70 0,66 0,67 0,676 0,456 3,070

7


acel

erac

ión

fuerza

Representación de la recta de regresión a partir de la fuerza y la aceleración:

Observando los resultados obtenidos y la gráfica, podemos afirmar que existe una relación de proporcionalidad directa entre la fuerza y la aceleración, pues según aumenta la fuerza también lo hace la aceleración.

PRÁCTICA 2

MOVIMIENTO DE CAÍDA LIBRE

8

9


OBJETIVO DE LA PRÁCTICA:En esta práctica vamos a determinar la relación existente entre la distancia recorrida por un objeto que cae libremente en vertical y el tiempo invertido en el mismo, y hallaremos el valor de la aceleración debida a la gravedad.

DISPOSITIVO EXPERIMENTAL:Un mecanismo sujeta una esfera que al liberarla inicia un contador, la esfera cae libremente hasta una cazoleta que la recoje y detiene dicho contador.



Distancia(en metros)


t1t2

t3

t4

t5

t6

t7

t8

tmedio

0,05 0,0932 0,101 0,1007 0,1017 0,1092 0,1014 0,0962 0,1062 0,1012

0,1 0,1412 0,1398 0,1445 0,1443 0,1441 0,1423 0,1409 0,1389 0,1420

0,15 0,1743 0,1747 0,1744 0,1742 0,1749 0,1748 0,1755 0,1748 0,1747

0,2 0,2024 0,2031 0,2023 0,2025 0,2027 0,2022 0,2028 0,2026 0,2025

0,25 0,2254 0,2256 0,2258 0,2253 0,2257 0,2253 0,2251 0,2259 0,2255

Distancia(en metros) tmedio

t2 g=2h/t2

0,05 0,1012 0,0102 9,8030,1 0,1420 0,0201 9,950,15 0,1747 0,0305 9,8360,2 0,2025 0,0410 9,7560,25 0,2255 0,0508 9,842

Análisis numérico:Un vez calculado el tiempo medio para cada altura, hallaremos la gravedad en cada recorrido.

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Distancia(en metros)

Tiempo t2(en segundos)

t1t2

t3

t4

t5

t6

t7

t8

tmedio

0,05 0,0087 0,0102 0,0101 0,0103 0,0119 0,0103 0,0093 0,0113 0,0102

0,1 0,0199 0,0195 0,0209 0,0208 0,0208 0,0202 0,0199 0,0193 0,0201

0,15 0,0304 0,0305 0,0304 0,0303 0,0306 0,0306 0,0308 0,0306 0,0305

0,2 0,0410 0,0412 0,0409 0,0410 0,0411 0,0409 0,0411 0,0410 0,0410

0,25 0,0508 0,0509 0,0510 0,0508 0,0509 0,0508 0,0507 0,0510 0,0508

TABLA DE DATOS TOMADOS DISTANCIA EN FUNCIÓN DEL TIEMPO AL CUADRADO T2

Distancia

Tiempo

La recta de regresión es:y=4,8965x+0,0006

La pendiente es 4,8965 m/s2, podemos calcular la gravedad en función de la pendiente:

Comprobada la relación de h=h(t).

h=1/2 gt2 2m=g g= 2x 4,8965 g=9,793 m/s2ht2 = 1/2 g

Análisis gráfico:A partir de los datos expresados en la tabla anterior realizamos su representación gráfica y obtenemos la recta de regresión que nos permitirá calcular mediante su pendiente la gravedad.

PRÁCTICA 3

MOVIMIENTO DE INERCIA Y OSCILACIÓN DE TORSIÓN

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12


OBJETIVO DE LA PRÁCTICA:En esta práctica vamos a determinar la expersión del momento de inercia de un cuerpo que gira respectoa uno de sus ejes de simetría, en este caso de un disco, una esfera, un cilindro y una barra.

DISPOSITIVO EXPERIMENTAL:Situaremos la barra en un eje de rotación perpendicluar al mismo y de forma simétrica, se realizarán giros de π/2, π, 3π/2 y 2π midiendo en cada caso la fuerza de restauración con un dinamómetro que situaremos en el extremo de la barra y perpendicular a la misma.


El valor real de K del muelle es K= 0026 Nxm/rad, comparándolo con los resultados obtenidos vemos que son valores bastentes parecidos, dichas diferencias pueden ser debidas a los errores de la toma de datos.

Seguidamente realizaremos su representación gráfica y con la ayuda de la recta de regresión calcularemos K

TABLA DE DATOS TOMADOS

Angulo de giro φ (rad)

Ángulo φ (rad)

Longitud barra L (m)

Fuerza F (N)

Constante k (Nxm/rad)

Momento angular M=-Kxφ=Fxd(Nxm)

π/2 1,570796327 0,1 0,4 -0,0255 0,04

π/2 1,570796327 0,2 0,2 -0,0255 0,04

π 3,141592654 0,1 0,9 -0,0286 0,09

π 3,141592654 0,2 0,4 -0,0255 0,08

3π/2 4,71238898 0,1 1,2 -0,0255 0,12

3π/2 4,71238898 0,2 0,6 -0,0255 0,12

2π 6,283185307 0,1 1,5 -0,0239 0,15

2π 6,283185307 0,2 0,7 -0,0223 0,14

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La recta de regresión es:y=0,0229x + 0,01

La pendiente es la constante de recuperación angular del muelle en espiral y vale 0,0229 (Nm/rad).Comparándola con el valor real: 0,026 Nm/rad

Momentos de inercia de los diversos cuerpos

Kpráctica

= 0,0229 Nm/rad Kreal

= 0,026 Nm/rad diferencia Kreal

- Kpráctica

=0,031 Nm/rad

DISCO

I= 12

mr2 m=266 gr. r=0,108 m.

I= 12

x 0,266 x 0,1082 = 1,5513x10-3 kgxm2

CILINDRO

I= 12

mr2 m=369 gr. r=0,05 m.

I= 12

x 0,369 x 0,052 = 4,612x10-3 kgxm2

BARRA

I= 112

mr2 m=177 gr. r=0,6 m.

I= 112

x 0,177 x 0,62 = 5,31x10-3 kgxm2

ESFERA

I= 25

mr2 m=887 gr. r=0,075 m.

I= 25

x 0,887 x 0,0752 = 1,99x10-3 kgxm2

REPESENTACIÓN GRÁFICA

Mome

nto

angu

lar

ángulo

Datos de tiempo tomados para cada uno de los elementos con un ángulo de 90º

t1

t2

t3

t4

tmedio

Disco 1,616 1,612 1,614 1,614 1,614

Esfera 1,636 1,636 1,636 1,634 1,6355

Cilindro 0,918 0,916 0,914 0,914 0,9155

Barra 2,614 2,616 2,616 2,624 2,6175

MOMENTOS DE INERCIA EXPERIMENTALESEn este apartado estudiaremos los momento de inercia experimentalmente de los diversos cuerpos y lo compararemos con los resultados obtenidos anteriormente. Para ello los haremos girar primero un ángulo de 90º y posteriormente 30º:

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DATOS DE TIEMPO TOMADOS PARA CADA UNO DE LOS ELEMENTOS CON UN ÁNGULOLO DE 30º

Valores de inercia

Valores de inercia

t1

t2

t3

t4

t5

t6

t7

t8

tmedio

Disco 1,576 1,580 1,584 1,586 1,584 1,582 1,584 1,584 1,583Esfera 1,584 1,584 1,592 1,592 1,592 1,592 1,592 1,596 1,591Cilindro 0,882 0,886 0,888 0,888 0,890 0,888 0,890 0,892 0,888Barra 2,510 2,510 2,512 2,514 2,514 2,508 2,510 2,510 2,511

DISCO

I= T2

4π2 x K I=

1,6142

4π2 x 0,0229

I=1,511x10-3

CILINDRO

I= T2

4π2 x K I=

0,91552

4π2 x 0,0229

I=4,86x10-3

BARRA

I= T2

4π2 x K I=

2,61752

4π2 x 0,0229

I=3,974x10-3

ESFERA

I= T2

4π2 x K I=

1,63552

4π2 x 0,0229

I=1,551x10-3

DISCO

I= T2

4π2 x K I=

1,5832

4π2 x 0,0229

I=1,453x10-3

CILINDRO

I= T2

4π2 x K I=

0,8882

4π2 x 0,0229

I=4,574x10-3

BARRA

I= T2

4π2 x K I=

2,5112

4π2 x 0,0229

I=3,657x10-3

ESFERA

I= T2

4π2 x K I=

1,5912

4π2 x 0,0229

I=1,468x10-3

Comparación de los valores de inercia

Comparación de los valores de inercia

IPRÁCTICA

ITEORICA

Disco 1,511x10-3 1,551x10-3

Esfera 1,551x10-3 1,99x10-3

Cilindro 4,86x10-3 4,612x10-3

Barra 3,974x10-3 5,31x10-3

IPRÁCTICA

ITEORICA

Disco 1,453x10-3 1,551x10-3

Esfera 1,468x10- 1,99x10-3

Cilindro 4,574x10-3 4,612x10-3

Barra 3,657x10-3 5,31x10-3

PRÁCTICA 4

PÉNDULO SIMPLE

15

16

PÉNDULO SIMPLE

OBJETIVO DE LA PRÁCTICA:a)En esta práctica vamos a determinar que para oscilaciones pequeñas el período de oscilación varía exclusivamente si variamos la longuitud del hilo.

b)También hallaremos la aceleración de la gravedad ya que tanto el período como la longuitud pueden medirse fácilmente.

c)Por último demostraremos que la oscilación es independiente de la masa oscilante si está se considera puntual.

DISPOSITIVO EXPERIMENTAL:Se utilizará dos esferas de difernte masa que uniremos mediante un hilo a un soporte, una célula fotoeléctrica que tomara el valor del tiempo y una regla.En este dispositivo hay que tener en cuenta que las medidas de tiempo tomadas corresponden a medio período.



Distancia(en metros)Tiempo T/2 (segundos)

t1t2

t3

t4

t5

tmedio

0,22 0,475 0,478 0,486 0,499 0,481 0,483

0,26 0,512 0,520 0,515 0,518 0,509 0,514

0,295 0,545 0,548 0,551 0,553 0,548 0,549

0,335 0,572 0,573 0,565 0,581 0,589 0,576

0,40 0,641 0,649 0,651 0,643 0,647 0,646

Datos de la esfera grande m=67 gr r=0,2 m

Distancia(en metros)Tiempo T/2 (segundos)

t1t2

t3

t4

t5

tmedio

0,22 0,479 0,497 0,484 0,476 0,473 0,481

0,26 0,511 0,516 0,517 0,518 0,513 0,515

0,295 0,546 0,551 0,553 0,551 0,550 0,550

0,335 0,587 0,579 0,563 0,575 0,574 0,575

0,40 0,643 0,651 0,655 0,648 0,652 0,649

Datos de la esfera pequeña m=9 gr r=0,1 m

OBSERVACIÓN DE LOS DATOS:Al observar los datos obtenidos, concluímos que para dos esferas de diferente masa el semiperíodo de oscilación apenas varia de uno a otro, pero si vemos que hay una diferencia notable cuando variamos la loguitid del hilo.

17

PÉNDULO SIMPLE

CÁLCULO DE LA GRAVEDAD:Calculamos la gravedad mediante la siguiente fórmula

T=2π lg

g=4π2xlT2


T2 g

0,22 0,483 0,936 9,277

0,26 0,514 1,060 9,683

0,295 0,549 1,205 9,660

0,335 0,576 1,327 9,965

0,40 0,646 1,670 9,454

datos de la esfera grande


T2 g

0,22 0,481 0,925 9,389

0,26 0,515 1,0609 9,675

0,295 0,550 1,210 9,624

0,335 0,575 1,322 10,00

0,40 0,649 1,684 9,377

datos de la esfera pequeña

Tiempos T2

longuitud

ANÁLISIS GRÁFICO DE LA ESFERA GRANDE:

La recta de regrésión resultante de la gráfica es:y=4,0428x+0,0187 de aquí sacamos la pendiente de la recta a=4,0428 y aplicando este valor a la suguiente fórmula hallamos la gravedad.

T2=2π lg

g=4π2xlT2 g=

4π2

4,0428= 9,765 m/s2

18

PÉNDULO SIMPLE

Tiem

pos

T2

longuitud

ANÁLISIS GRÁFICO DE LA ESFERA PEqUEñA:

La recta de regrésión resultante de la gráfica es:y=4,1487x-0,0125 de aquí sacamos la pendiente de la recta a=4,1487 y aplicando este valor a la suguiente fórmula hallamos la gravedad.

Analizando los resultados obtenidos vemos que las pendientes de la rectas son muy parecidas, salvo por una pequeña diferencias debidas a la propia práctica.

Hemos observado que el período de oscilación aumenta y disminuye al mismo tiempo que la longuitud aumenta y disminuye de una manera proporcional. Esto es debido a la pendiente de la recta que es una constante, al ser términos de una igualdad si uno aumenta el otro debe hacerlo y viceversa.

T2=2π lg

g=4π2xlT2 g=

4π2

4,1487= 9,515 m/s2

RELACIÓN ENTRE T Y l

PRÁCTICA 5

ConservaCión de la energía meCániCa

19

20

CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA MECÁNICA

oBJeTivo de la PráCTiCa:Con esta práctica vamos a determinar el momento de inercia del disco de Maxwell aplicando la conservación de la energía mecánica: la energía mecánica, la ebergía de translación y la energía de rotación van transformandose mutuamente podiendo calcular su variación en función del tiempo.Determinaremos también la energía potencial, la energía de translación y la energía de rotación.

disPosiTivo eXPerimenTal:Utilizaremos para esta práctica un disco de Maxwell que unido a dos cuerdas en su eje,lo dejaremos girar libremente. Mediante dos células fotoeléctricas activarán y pararán el contador tomaremos las medidas del tiempo que tarde en realizar el movimiento de unas altura determinadas por nosotros.


TaBla de daTos Tomados disTanCia en FUnCión del TiemPo

altura h(en metros)

Tiempo (segundos)

t1t2

t3

t4

t5

tmedio

0,05 1,677 1,658 1,812 1,754 1,732 1,726

0,10 2,223 2,342 2,341 2,199 2,412 2,303

0,15 2,969 2,971 2,897 3,005 2,899 2,948

020 3,491 3,311 3,488 3,593 3,256 3,427

0,25 4,182 4,183 4,185 4,276 4,079 4,181

altura (h)

Tiempo

Representación gráfica de los datos

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eXPresión de la reCTa de regresión:La recta de regresión resultante es y=0,0137x+0,042 la pendiente de la recta es m=0,0151. Hallamos mediante la pendiente la aceleración con la fórmula:

h=1/2at2 en la recta de regresión x=t2; e y=h sutituyendo h/t2=1/2a 2m=a

a=2x0,0137=0,0274 m/s2

momenTo de inerCia del disCo de maXWell:Una vez hallada la aceleración y sabidos su radio (r= 2,5 mm)y su masa (m= 510 gr), podemos hallar el momento de inercia despejaádolo de la siguiente ecuación:

a=mxg

m+Iz

r2

despejamos Iz Iz

=mr2x(g-a)

aIz =0,136x10-3 kgm2

Cálculo de t2:

altura (h) 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25

t2 2,979 5,303 8,690 11,744 17,480

altura (h)

Tiempo al cuadrado t2


energía PoTenCial (eP), energía de TranslaCión (eT) Y energía de roTaCión (er)Primero hallamos la aceleración para la altura máxima de 0,25 m y el mometo de inercia para poder calcular los tres tipos de energía:

momento de inercia:

Iz =

mr2x(g-a)a

iz =1,089x10-3 kgm2

aceleración:h=1/2at2 despejamos la aceleración a=

2ht2 a=

2x0,25 17,480 a= 0,0286 m/s2

Para tener datos de todo el movimiento y así calcular las distintas energías, nos faltan por saber las alturas (que escogemos aleatoriamente) de dicho movimiento:

22


energía PoTenCial (eP), energía de TranslaCión (eT) Y energía de roTaCión (er)Hallamos la altura y la velocidad para tiempo elegidos al azar y el tiempo máximo de la práctica

A la vista de los resultados podemos comprobar que la energía total se conserva (salvo una pequeña variación debida a los calculos) y que las energías se vantransformando de una a otra mutuamente.

Tiempo EP=mgh E

T=1/2mv2 E

R=Iv2/2r2 E

total

0 1,249 0 0 1,249

1 1,174 1,99x10-4 0,068 1,242

2 0,964 8,28x10-4 0,283 1,247

3 0,614 1,84x10-3 0,629 1,245

4,181 0 3,61x10-3 1,233 1,237

Tiempo h=hi-1/2at2 (m) v=at (m/s2)

0 0,25 0

1 0,235 0,028

2 0,193 0,057

3 0,123 0,085

4,181 0 0,119

energía

Tiempo


PRÁCTICA 6

ESTUDIO DEL MOVIMIENTO CIRCULAR

23

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OBJETIVO DE LA PRÁCTICA:Mediante un movimiento de rotación uniformemente acelerado determinaremos la siguientes magnitudes:a) Angulo de rotación, velocidad angular, y aceleración angular en función del tiempo.b) Aceleración angular en función del radio del disco.

DISPOSITIVO EXPERIMENTAL:Sobre un base de aire sitúa un plato con tres discos, mediente un disparador que comineza el contador de tiempo se libera el plato que esta unido mediante un hilo a un portapesas que ejerce la fuerza que realiza el movimiento.

TOMA DE DATOS:Enrollamos el hilo en el disco de 4,5 cm de radio, usando un ángulo de 120º colocamos 5 pesas de 1 gr. en el portapesas y realizamos 5 medidas. Realizamos el mismo procedimiento aumentando el ángulo 15º cada vez.



Tiempo (segundos)

ángulos t1

t2

t3

t4

t5

tmedio

t2

120 3,685 3,793 3,642 3,645 3,769 3,706 13,734

135 3,766 3,911 3,828 3,801 3,805 3,822 14,607

150 4,137 4,073 4,068 4,125 4,109 4,102 16,826

165 4,406 4,230 4,275 4,218 4,237 4,273 18,258

180 4,405 4,396 4,409 4,403 4,421 4,406 19,412

ángulos (rad)

Tiempo t2

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CÁLCULO DEL MOMENTO DE INERCIA (IZ):

α=mgrIz

Iz=mgrα

Iz=

0,005 kg x 9,8 m/s2 x 0,045 m.0.344 rad/s2

=0,0064 kgm2

CÁLCULO DE LA FUERZA (F):Para hallar al fuerza, enrrollamos la cuerda en el radio de 3 cm y utilizamos un masa fija de 15 gr. fijando el ángulo en 150º, repitimos la operación con el radio de 1,5 cm. y hallamos la aceleracion angular (α).

radio t1

t2 α=2θ/t2

3 2,955 8,732 0,599

1,5 5,669 32,137 0,162

aceleración angular

radio

α=mgrIz

α=FrIz

F=mIz

F=0,2913Iz=0,0186 N

EXPRESIÓN DE LA RECTA DE REGRESIÓN Y CÁLCULO DE LA FUERZA:La recta de regresión resultante es y=0,2913x-0,275 la pendiente de la recta es m=0,2913. Hallamos mediante la pendiente la fuerza con la fórmula:

y=mx+b α= 0,1722r-0,2334 m=α/r= 0,2913

EXPRESIÓN DE LA RECTA DE REGRESIÓN Y CÁLCULO DE LA ACELERACIÓN ANGULAR (α):La recta de regresión resultante es y=0,1722x-0,2334 la pendiente de la recta es m=0,1722. Hallamos mediante la pendiente la aceleración con la fórmula:

y=mx+b θ= 0,1722t2-0,2334 m=θ/t2= 0,1722

θ=1/2αt2 θ/t2=1/2α α=2m α=2x0,1722=0.344 rad/s2

PRÁCTICA 7

ECUACIÓN DE ESTADO DE LOS GASES IDEALES

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OBJETIVO DE LA PRÁCTICA:En esta práctica vamos a determinar para una columna de aire suponiendo su comportamiento ideal las siguientes relaciones:1. Ley de Boyle-Mariotte: el volumen en función de la presión a temperatura constante, V=V(p).2. Ley de Gay Lussac: el volumen en función de la temperatura a presión constante, V=V(T).3. Ley de Amontons: La presión en función de la temperatura a volumen constante, p=p(T).4. El coeficiente de expansión o dilatación, el coeficiente de presión y la compresibilidad de

los gases.

DISPOSITIVO EXPERIMENTAL:Se utilizará una columna de aire fija a un tubo por el que circulara agua que mediante un termostato se puede variar su temperatura. Mediante un metro mediremos las distancias de presión del interior del tubo gracias a la relación V=lxS (S=sección del tubo). Mediente unos depósitos de mercurio podremos hallar la presión. Y un barómetro.

1.LEy DE BOyLE-MARIOTTEPara comprobar esta ley, medimos la presión exterior con un barómetro. Igualamos los niveles de las dos columnas de mercurio para que la presión exterior e interior se igualen anotando la longuitud de la columna de aire del interior del tubo.

Condiciones iniciales:p=715 mmHg l

1= 17,3 tº=23 ºC (esta va a ser constante en esta experiencia).

A continuación iremos desplazando la columna de mercurio con el fin de obtener nuevas longuitudes l

a e iremos anotando las diferencias de niveles.

DATOS OBTENIDOS

p (mmHg) Δp (mmHg) l (mm) Δl (mm)

1 715 0 16,2 0

2 716 1 15,9 -0,3

3 718 3 15,5 -0,7

4 720 5 15,2 -1

5 723 8 14,7 -1,5

Fotografías del dispositivo experimental

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Δl(m

m)

Δp(mmHg)

Observando las mediciones y la gráfica observamos que el volumen y la presión son inversamente proporcionales, a medida que la presión aumenta el volumen disminuye, comprobando así la ley de Boyle-Mariotte.

2.LEy DE GAy LUSSACPara comprobar esta ley, mantendremos la presión constante Δh=0 entre los niveles de mercurio. Determinamos la longitud de la columna de aire en función de la temperatura, anotando los valores iniciales de temperatura y longitud de la columna de aire.

A continuación vamos elevando la temperatura y controlandola mediante el termostato del calentador y tomamos nota de varios valores de temperatura y de la longuitud de dicha columna.

Condiciones iniciales:p=715 mmHg (constante en esta experiencia) l

1= 16,1 tº=21 ºC

DATOS OBTENIDOS

t (ºC) Δt (ºC) l (mm) Δl (mm)

1 21º 0 16,1 0

2 27º 6 16,3 0,2

3 32º 11 16,5 0,4

4 37º 16 16,9 0,8

5 42º 21 17,2 1,1

t(ºC)

Δl(mm)

Observando las mediciones y la gráfica llegamos a la conclusión de que el volumen y la temperatura son directamente proporcionales, pues a medida que aumenta la temperatura, aumenta el volumen, comprobada así la ley de Gay Lussac.

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3.LEy DE AMONTONSRealizaremos este apartado como en el caso anterior, pero manteniendo constante la longuitud de la columna.Iremos aumentando la temperatura, moveremos la columna de mercurio hasta conseguir la longuitud inicial anotando la presión p

int= p

ext ±Δh(mmHg) en cada temperatura.

Condiciones iniciales:p=715 mmHg l

1= 17 (esta va a ser constante en esta experiencia) tº=21 ºC

DATOS OBTENIDOS

t (ºC) t (K) Δh (mm) pint= p

ext ±Δh(mmHg)

1 21º 294,15 0 715

2 27º 300,15 11 726

3 32º 305,15 23 738

4 37º 310,15 40 755

5 42º 315,15 51 766

t(K)

P(mmHg)

Observando las mediciones y la gráfica, la presión y la temperatura son directamente proporcionales, pues a medida que aumenta la presión, aumenta el volumen.

PRÁCTICA 8

PUENTE DE WHEATSTONE

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OBJETIVO DE LA PRÁCTICA:En esta práctica vamos a calcular es el valor de resistencias desconocidas, hallaremos el valor de una resistencia equivalente a varias asociadas en serie y en paralelo, así como la resistencia de un hilo conductor en función de su sección.

DISPOSITIVO EXPERIMENTAL:Utilizaremos un panel para alojar los circuitos, una fuente de alimentación, resistencias, cables, un voltímetro, hilo conductor y una regla para medir la longitud del cable.


Rx= = = 31,42 kΩ

l1

875R x l2

220 x 125

1. DETERMINAR EL VALOR DE RX

Procedemos a realizar el siguiente montaje:

Vfuente

= 6V

R1= 220 kΩ R

x= 30 kΩ

VAB= 0

l1= 875 mm

l2= 125 mm

=Rx

l1

R2

l2

Primeramente elegimos dos resistencias, consideraremos una conocida R

1 y otra sin

conocer Rx, y mediante el puente

de Wheatstone y la leyes de Kirchhoff averiguaremos su valor.

l1

l2

220kΩ Rx

A

B

R1

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3. DETERMINAR EL VALOR DE DOS RESISTENCIAS EN PARALELO

Vfuente

= 6V

R1= 330 kΩ R

x= 33 kΩ + 229 kΩ

VAB= 0

l1= 410 mm

l2= 325 mm

Rx= = = 261,58 kΩ

l1

410R x l2

330 x 325

=Rx

l1

R2

l2

l1

l2

220kΩRx

R2

R3

A

B

Ahora montamos las resistencias R2 y R

3 en paralelo y averiguamos

su valor igualmente.

R1

En este ocasión montamos las resistencias R

2 y R

3 en serie

y averiguamos su valor por el mismo procedimiento.

2. DETERMINAR EL VALOR DE DOS RESISTENCIAS EN SERIE

Vfuente

= 6V

R1= 220 kΩ R

x= 33 kΩ + 330 kΩ

VAB= 0

l1= 375 mm

l2= 625 mm

Rx= = = 366,66 kΩ

l1

375R x l2

220 x 625

=Rx

l1

R2

l2

l1

l2

220kΩRx

R2

R3

A

B

R1

prácticas fisica i uned

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