Sistema de unidades y análisis de gráficos y el movimiento más simple de la naturaleza

INSTITUTO PEDAGÓGICO NACIONAL MONTERRICO DEPARTAMENTO DE MATEMÁTICA – FÍSICA

ACTIVIDAD EXPERIMENTAL N° 01

“SISTEMA DE UNIDADES Y ANÁLISIS DE GRÁFICOS”

El comportamiento de la materia no solo puede ser descrito cualitativamente.
Requerimos cuantificarlo, medirlo y representarlo mediante un experimento para
simular un determinado fenómeno natural a partir del cual sea posible realizar
predicciones y regularidades.

I. Aprendizajes esperados
Identifica las unidades fundamentales de masa, tiempo y longitud.
Conoce y utiliza los instrumentos de medida y sus respectivas unidades.
Determina el índice de masa corporal (IMC).
Determina experimentalmente la densidad.

II. Materiales
Balanza
Cronómetro
Cinta métrica

III. Secuencias de actividades
1. Forme grupos de cinco participantes.Mida la masa y talla para cada
estudiante. Determine el índice de masa corporal (IMC). Registre los datos
en la siguiente tabla sugerida. (Tabla 1)

5


Nº Masa (kg) Talla (m) IMC = (masa / (talla)2
1
2
3
TABLA 1.
4 Determinación
del IMC
5

2. Según la Organización Mundial de la Salud, el IMC es una medida que
indica el estado nutricional en adultos, estableciéndose el estado nutricional
según la siguiente tabla:

Estado nutricional

BMI Estado nutricional
18.5 o menos Bajo peso

18.5–24.9 Peso normal

25.0–29.9 Pre obesidad

30.0–34.9 Obesidad leve (tipo I)

35.0–39.9 Obesidad moderada (tipo II)

40 o más Obesidad severa (tipo III)
Fuente: WorldHealthOrganization

3. Según los datos registrados en la tabla 1, clasifique el estado nutricional de
cada estudiante. En caso se registre el estado nutricional no normal, acuda a
un centro de salud para tomar las medidas indicadas por el especialista.

4. Mida las pulsaciones arteriales por minuto (Pi) de 10 estudiantes con las
siguientes condiciones:
a) En reposo.
Pulsos arteriales en condiciones de reposo por minuto (tabla 2)
TABLA 2.
Estudiante 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Medición de las
Pi pulsaciones
arteriales en
reposo.

6


Resultado: =( ) pulsos/minuto

b) Cuente el número de pulsos arteriales de tres miembros del grupo y
regístrelo en la tabla 3.

c) A partir de la tabla 2, investigue el rango de pulsaciones normales y en
los pacientes con taquicardia.

d) A partir de los datos registrados anteriormente, ¿por qué los médicos
registran las pulsaciones por minuto en un paciente solo en estado de
reposo?

e) Construya una gráfica correspondiente a la tabla 3. Describa e interprete
esta gráfica.

5. En condiciones de reposo cuente el número de pulsos arteriales de tres
miembros del grupo y regístrelo en la siguiente tabla sugerida.

Tiempo (s)
TABLA 3.
Estudiantes 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Medición de las
pulsaciones
arteriales en
reposo.

a) Construya la gráfica correspondiente a cada estudiante.
b) Para t = 150 s, el número de pulsos arteriales será: ________________.
Justifique su respuesta.

6. A continuación se considerarán a los estudiantes después de 5 minutos de
realizar algún ejercicio físico.

Después de un ejercicio físico

Pulsos arteriales en condiciones de reposo por minuto (Tabla 4)

Estudiante 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 TABLA 4.
Medición de las
Pi pulsaciones
Resultado: =( ) pulsos/minuto arteriales luego
de un ejercicio
físico.

7


7. Determine la densidad de un objeto sólido indicado por el docente. Registre
los datos requeridos en la tabla 5.

Masa: m=( ± ) Volumen: V=( ± )

Nombre del material :
TABLA 5.
Densidad.
Resultado: ρ = (m/V) = ( ± ) kg/m 3

8. ¿Qué errores de medida se cometen cuando se procede a medir la densidad
de un cuerpo?
9. ¿Qué entiende por errores sistemáticos?

IV. Conclusiones

1. De las gráficas obtenidas en las experiencias anteriores, ¿qué nos indica la
pendiente de dicha gráfica?
2. Identifica las unidades fundamentales y derivadas a partir de las
experiencias realizadas.
3. Determina los errores absolutos y relativos a partir de las experiencias
realizadas.

V. Extensión

1. Identifica y describe las unidades fundamentales y derivadas establecidas
por el sistema internacional.
2. Realiza un mapa conceptual de las magnitudes según su origen y su
naturaleza.

8



“EL MOVIMIENTO MÁS SIMPLE DE LA NATURALEZA”

En esta actividad aprenderemos a describir el movimiento más sencillo del
movimiento mecánico: el Movimiento Rectilíneo Uniforme (MRU). Deduciremos la
ley que lo gobierna y las relaciones entre algunos parámetros cinemáticos como la
distancia recorrida, la velocidad y el tiempo.

Analiza el movimiento con velocidad constante.
Relaciona la distancia recorrida de un móvil con el tiempo que transcurre.
Relaciona la velocidad de la burbuja con la posición (ángulo de inclinación)
del tubo de Nikola.
Predice, por interpolación o extrapolación, la ubicación del móvil para
datos no registrados experimentalmente.
Interpreta la pendiente de la gráfica de la posición que experimenta un
móvil versus el tiempo.
Resuelve problemas del MRU aplicando los conceptos estudiados.

II. Materiales
Un tubo de Nikola graduado.
Un cronómetro.
Un soporte de 5 cm de altura.

III. Secuencia de actividades
1. Manipula el tubo de Nikola de tal forma que puedas observar el
desplazamiento de la burbuja para diferentes inclinaciones del tubo.
Considera también la posición vertical. Describe lo observado.

FIGURA 1. Tubo
de Nikola

9


2. Mida las velocidades de la burbuja cuando uno de los extremos del tubo es
elevado 2 cm, 4 cm y 6 cm respectivamente. Para lograr buenas
mediciones debe elaborar un plan que considere cómo se van a obtener los
datos de distancia recorrida y tiempo y cómo se van a organizar en la tabla
de datos. Te sugerimos la siguiente tabla.

Cuando es elevado 5 cm:

Posición (cm) Tiempo (s) Velocidad media
(cm/s)
90 cm – 110 cm t1 = v1= (20) cm / t1
70 cm – 110 cm t2 = v2 = TABLA 1.
50 cm – 110 cm t3 = v3 = Cálculo de
30 cm – 110 cm t4 = v4 = velocidad a
10 cm – 110 cm t5 = v5 = 5 cm.


(cm/s)
90 cm – 110 cm t1 = v1= (20) cm / t1
70 cm – 110 cm t2 = v2 = TABLA 1.
10 cm – 110 cm t5 = v5 = 10 cm.


(cm/s)
90 cm – 110 cm t1 = v1 = (20)cm / t1
70 cm – 110 cm t2 = v2 = TABLA 1.
10 cm – 110 cm t5 = v5 = 15 cm.

3. En un papel milimetrado elabora las gráficas de los datos registrados de la
posición y el tiempo para cada tabla anterior. Interprete dichas gráficas.
4. ¿Qué relación encuentras entre la posición y el tiempo transcurrido?
5. ¿Qué significado físico tiene la pendiente del ángulo?
6. ¿Qué diferencia encuentras entre la rapidez y la velocidad?

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7. Si se hubiese medido el movimiento de la burbuja desde el extremo del tubo
de Nikola, ¿qué error se habría cometido?
8. ¿Qué aplicaciones a la vida cotidiana están asociados a esta experiencia?

IV. Conclusiones
1. ¿Qué trayectoria experimenta la burbuja?
2. Si hacemos que la burbuja se mueva en dos direcciones, ¿experimentará
un MRU? ¿Experimentará la misma velocidad? ¿Experimentará la misma
rapidez?
3. ¿Qué indica la pendiente de la gráfica entre la posición y el tiempo?

V. Extensión
1. Mencione algunos fenómenos que experimenten un MRU.
2. Explique brevemente por qué la luz y el sonido experimentan velocidades
constantes.

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“CENTRO GEOMÉTRICO Y CENTRO DE GRAVEDAD”

I. Aprendizajes esperados.

Reconoce el centro de gravedad, el centro geométrico y grafica la fuerza de
la gravedad.
Diferencia el centro de masa y el centro de gravedad.
Analiza la relación entre la base de un cuerpo, fuerza de reacción del piso y
la fuerza de la gravedad.
Aplica el concepto de centro de gravedad a situaciones cotidianas.

La famosa Torre de Pisa se caracteriza por estar
inclinada cierto ángulo. ¿Por qué no cae dicha
torre? ¿Qué consideraciones toman en cuenta los
ingenieros para su construcción? ¿Qué fenómeno
físico está asociado a este hecho?

II. Materiales

Una regla.
una masa de 50 g.
Carrete de Nylon.
Paralepípedo articulado.
FIGURA1. Torre de Pisa

1. Considere a una persona sentada (como se muestra en la figura). ¿Podrá
pararse sin girar la columna o la pierna? ¿Por qué?

FIGURA1. Silla giratoria

2. Considere dos reglas, una libre y otra sujeta a una masa, encuentre el centro
geométrico y el centro de gravedad para cada situación utilizando los dedos
de las manos.

12


3. Una vez ubicado el centro de gravedad, grafique la fuerza de la gravedad para
cada caso. ¿En qué punto se ubica el centro geométrico? ¿En qué punto se
ubica la fuerza de gravedad?
4. Manipule un paralepípedo articulado y describa la
distribución de las fuerzas que actúan sobre él. ¿Qué
relación existe entre la fuerza de gravedad, la reacción
del piso (fuerza normal) y el área de la base del
paralepípedo? ¿Esta relación redunda en la
estabilidad del paralepípedo? Explique y fundamente.
5. ¿Qué condición se debe cumplir para que un edificio
inclinado no se caiga? FIGURA3.
Paralelepíped
6. ¿Qué diferencia existe entre el centro de gravedad y
o
el centro de masa?
7. Proponga situaciones asociadas al centro de gravedad. Explique y
fundamente.

IV. Conclusiones

1. ¿En qué punto de un cuerpo está aplicada la fuerza de la gravedad y cuál es
su dirección?
2. ¿En qué caso el centro de gravedad coincide con el centro de masa?
3. Si la prolongación de la fuerza de la gravedad no cae dentro del área de la
base del paralepípedo, entonces, ¿el paralepípedo estará en equilibrio? ¿Por
qué?

V. Extensión
1. Cómo podría determinar experimentalmente el centro de gravedad de las
superficies triangulares, reglas, rectángulos o cualquier objeto sin forma
definida.
2. Investigue, en términos generales, acerca del centro de gravedad entre
varones y mujeres.
3. Ingrese al sitio web: http://phet.colorado.edu/en/simulation/rotation y realice
un informe.

13



“CONOCIENDO LAS CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DE UN RESORTE”

Muchos objetos se deforman cuando se les aplica una fuerza y recobran su
forma original en cuanto se retira la fuerza. La relación entre fuerza y extensión
de un objeto elástico fue formulada por primera vez en el siglo XVII por Robert
Hooke.

I. Logros de aprendizaje

Observa las características físicas de los resortes: longitud, diámetro de las
espiras, diámetro del alambre, calidad del alambre.
Relaciona la constante de rigidez con la longitud natural.
Relaciona la deformación del resorte con la fuerza deformadora.
Grafica la relación entre la deformación (variable independiente) y la fuerza
deformadora (variable dependiente).
Procesa información y calcula el grado de rigidez de los resortes.
Identifica la dureza del resorte como su característica física más importante.
Aplica la Ley de Hooke para entender el funcionamiento del dinamómetro y
de otros instrumentos tecnológicos como los amortiguadores.

II. Materiales

Un soporte universal, una nuez sujetadora doble, pie de soporte universal,
varilla de apoyo.
03 resortes diferentes.
Carrete de hilo de Nylon.
Una regla de 1 m.

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1. Verifique las características físicas de los tres resortes (diámetro, longitud
natural, grado de rigidez)
2. Considere los siguientes sistemas (ver figura 1). Determine la constante
elástica si se coloca tres masas de 50 g en cada caso. Registre las
deformaciones y las masas en la siguiente tabla sugerida.

Masa Deformación Constante elástica
50 g
100 g
150 g
TABLA 1. Constante
elástica

FIGURA1. Sistemas
de pesas

3. ¿De qué características físicas depende la deformación de los resortes?
Compare su hipótesis con los resultados después de la experiencia.
4. Arme el soporte universal, fije la regla de metal paralela al soporte y
coloque el resorte con las bases del juego de pesas de 50 g. Espere hasta
que la pesa se encuentre en equilibrio.

15


FIGURA2. Constante
de rigidez

5. En la regla registre la posición de la parte inferior del resorte como se
muestra en la figura 2.

6. Coloque la primera, segunda, tercera y cuarta pesa midiendo la
deformación de los resortes. Plantee una tabla para cada resorte donde
relacione la deformación y la fuerza deformadora. Sugerimos las siguientes:

a. Resorte 01

Constante
Masa (g) Fuerza Deformación de rigidez
elástica (N) (m) (N/cm)
50 g 1.5 cm
100 g 4 cm
150 g 4 cm
200 g 4 cm TABLA1.
250 g 4 cm Resorte 1

b. Resorte 02

Constante
Masa (kg) Fuerza Deformación de rigidez
50 g 2 cm
100 g 3 cm
150 g 3 cm
200 g 3cm TABLA2.

16


c. Resorte 03

Constante
Masa (kg) Fuerza Deformación de rigidez
50 g 3 cm
100 g 6 cm
150 g 6 cm
200 g 6 cm TABLA3.

d. Realice la gráfica de la fuerza elástica y la deformación para los tres
resortes anteriores.

Fe(N) Fe(N) Fe(N)

x(cm) x(cm) x(cm)
GRÁFICO1. Resorte 1 GRÁFICO2. Resorte 2 GRÁFICO3. Resorte 3

e. De los resultados obtenidos, ¿todos los resortes tiene el mismo grado de
elasticidad? Explique.
f. ¿Qué significa que un resorte tenga un coeficiente de elasticidad igual a 2
N/cm?
g. Si un resorte sobrepasa su máxima deformación, ¿seguirá siendo elástico?

IV. Conclusiones
1. De la experiencia, ¿qué relación existe entre la fuerza deformadora y la
deformación del resorte?
2. De la experiencia, clasifique los resortes según el grado de rigidez (de
mayor a menor).
3. ¿Qué indica la magnitud del coeficiente de elasticidad?

V. Extensión

1. Investigue la forma de energía que almacena un resorte al ser deformado.
2. Mencione tres aplicaciones a la vida cotidiana relacionadas a esta actividad.

17


3. Ingrese al siguiente sitio web: http://phet.colorado.edu/en/simulation/mass-
spring-lab y elabore un informe.

18



“LA MÁQUINA DE ATWOOD”

A través del movimiento de dos masas,por una polea fija, podemos determinar la
aceleración de dichas masas y gravedad de la Tierra (cerca de la superficie). Esta
es una aplicación clásica de las leyes de Newton y las leyes cinemáticas.

I. Logros de aprendizaje
Relaciona la magnitud de la aceleración con la fuerza resultante.
Grafica la relación entre la magnitud de la aceleración y la fuerza resultante.
Relaciona la magnitud de la aceleración con la masa.
Aplica la segunda ley de Newton cuando la masa es constante.
Interpreta la pendiente de la gráfica entre la magnitud de la aceleración y la
fuerza resultante.

II. Materiales
Un soporte universal.
Juego de masas.
Hilo Nylon.
Cronómetro.

1. Prepare un arreglo experimental con el soporte universal como muestra en
la figura. La polea debe colocarse por lo menos a 1.5 m respecto del suelo.

FIGURA1. Montaje de la
máquina de Atwood

19


2. Considere el soporte del juego de pesas (de igual masa) en cada extremo
de la cuerda y provoque el movimiento de las pesas transfiriendo pesas
pequeñas, mida el tiempo (t) que tarda el objeto en llegar al suelo. Registre
estos datos en una tabla. Sugerimos realizar 5 mediciones en la tabla
mostrada.

Masas m01= (kg)
iniciales m02= (kg)

Altura que desciende (H) =
Magnitud
m1= m2= Tiempo (s) Tiempo de la Aceleración
promedio aceleración
(m/s2)

TABLA1.
Resultados

3. Realice una gráfica entre la fuerza resultante en función de la aceleración.
Interprete dicha gráfica.
4. ¿Por qué en este experimento no se toma en cuenta la masa de la polea?
5. ¿Qué suposiciones hizo para determinar la magnitud de la aceleración?
6. El resultado de la magnitud de la aceleración, ¿qué significa físicamente?
7. A partir de la experiencia, ¿podríamos modificar el experimento donde la
aceleración sea cero?
8. Determine el error relativo del cálculo de la aceleración de la gravedad
considerando que g=9.81 m/s2.
IV. Conclusiones
1. De la experiencia, ¿qué relación existe entre la aceleración y la fuerza
resultante?
2. En la experiencia, ¿por qué la aceleración se mantiene constante?
3. Cuando la pesa está acelerando, ¿la masa varía?
4. ¿Qué fuerza no es considera en la experiencia?
5. ¿Qué modificaciones o sugerencias realizaría a esta práctica?

V. Extensión
1. ¿Qué aplicaciones prácticas tiene la máquina de Atwood?
2. ¿Qué arreglos haría para determinar la gravedad de la Tierra?

20


3. Ingrese al sitio web: http://phet.colorado.edu/en/simulation/forces-and-
motion y elabore un informe.

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“PÉNDULO SIMPLE”

I. Logros esperados
Analiza las características del movimiento oscilatorio de un péndulo
simple.
Relaciona el periodo y la amplitud a partir del movimiento de un péndulo
simple.
Relaciona el periodo y la longitud a partir del movimiento de un péndulo
simple.
Relaciona el periodo y la masa a partir del movimiento de un péndulo
simple.

II. Materiales
Hilo de Naylon.
Masas esféricas (5 masas distintas).
Regla.
Soporte universal.
Cronómetro.

1. Arma un soporte universal y sujeta un péndulo de 1 m de altura.
2. ¿Depende el periodo de oscilación de la amplitud del péndulo? Plantee una
hipótesis.
3. Desplace la esfera cierta distancia de la vertical (amplitud) y mida el periodo
con un cronómetro. Realice varias mediciones del periodo para distintas
amplitudes. Registre estas medidas en la tabla 01.

Tabla 01

T(s) A(cm)

FIGURA1.
TABLA1. Montaje del
Constantes l y m Resultados a 1 péndulo
m

22


4. Realice una gráfica entre la amplitud (variable independiente) y el periodo
(variable dependiente). Interprete los resultados.
5. Comparesu hipótesis con los resultados obtenidos. ¿El periodo depende
de la amplitud?
6. ¿Depende el periodo (T) de la masa? Formule una hipótesis.
7. Manteniendo constante la amplitud y longitud del péndulo, lleve a oscilar el
péndulo respecto de la vertical y mida el periodo para distintos valores de la
masa del péndulo.Registre los datos obtenidos en la Tabla 02.
8. A partir de los resultados, ¿el periodo depende de la masa? Compare con
su hipótesis. Realice una gráfica del periodo (variable dependiente) y la
masa (variable dependiente). Interprete dicha gráfica.
9. ¿Depende el periodo (T) de la longitud del péndulo (L)? Formule una
hipótesis.
10. Manteniendo constante la masa y la amplitud, lleve a oscilar el péndulo
respecto a la posición vertical y determine el periodo para distintas
longitudes (L). Registre los datos

Longitud (L) Periodo (T) T(s) m(g)

TABLA1. TABLA2.
Constantes m, A
Constantes A y L

11. A partir de los resultados, ¿el periodo depende de la longitud del péndulo?
Compare con su hipótesis. Realice una gráfica del periodo (variable
dependiente) y la longitud del péndulo (variable dependiente). Interprete
dicha gráfica.

IV. Conclusiones

1. ¿Depende el periodo de oscilación de la masa del péndulo?
2. ¿Depende el periodo de oscilación del largo o longitud del péndulo?

23


3. ¿Depende el periodo de oscilación de la amplitud del péndulo?
4. Describa las características del movimiento de un péndulo. ¿Qué
unidades de medición utilizó?

V. Extensión

1. ¿Qué diferencia existe entre un péndulo simple y un péndulo físico?
2. Explique brevemente, por qué el movimiento de un péndulo simple puede
ser considerado como un Movimiento Armónico Simple.
3. Describa algunos fenómenos que experimenten el movimiento de un
péndulo.
4. Ingrese al sitio web: http://phet.colorado.edu/en/simulation/pendulum-lab y
elabore un informe.

24



“FORMAS Y CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA”

¿Qué importancia tiene la energía en la sociedad actual? ¿Cuál es el rol que
cumple en el proceso de producción? Son preguntas fundamentales para
cualquier ciudadano de nuestra época. Anteriormente el oro era el material más
preciado del ser humano. Hoy es la energía. Pero, ¿qué es la energía? En esta
actividad reconoceremos algunas formas de energía desde una perspectiva física
para luego aplicar este concepto a situaciones cotidianas.

Reconoce las formas de energía.
Conoce las condiciones para establecer la ley de la conservación de la
energía.
Analiza el rol de la energía en el desarrollo de producción y desarrollo
humano.
II. Materiales
04 esferitas de masas distintas.
Cronómetro.
Plano inclinado.
Soporte universal.

III. Secuencias de actividades
1. Ubique una de las esferitas en la parte más alta de una superficie
inclinada (punto A), como se muestra en la figura, y desde el reposo déjela
libre. Mida la distancia recorrida por la esferita y el tiempo que demora en
recorrerla.

FIGURA
1.
Montaje

25


2. Siguiendo el paso anterior, con una segunda, tercera y cuarta esferita,
registre los datos consignados en la siguiente tabla sugerida. (Usted
podría considerar otra tabla para el tratamiento de las preguntas sugeridas
después de la tabla).

Energía
Nº h (m) m (kg) d (m) t (s) a vf=at EA EB disipada
(m/s2)
1 1 0,5 2

2
3
4

TABLA 1.
Resultados
3. Describa el movimiento que experimenta la esferita mientras baja por el
plano inclinado.
4. Compare la magnitud de aceleración para cada esferita. Justifique
teóricamente este resultado.
5. Compare la energía EA y EB. ¿Existe alguna relación? Explique.
6. ¿Cuál es la diferencia entre la energía EA y EB? ¿Qué relación existe con
la energía disipada?
7. En la experiencia, determine la cantidad de trabajo mecánico realizado por
la fuerza de la gravedad durante su caída.
8. ¿Cuál es la cantidad de trabajo mecánico realizado por la fuerza de
rozamiento?
9. ¿Qué debería suceder para que se conserve la energía?

IV. Conclusiones

1. ¿Bajo qué condición (es) la energía mecánica se conserva?
2. Si no se libera energía debido a la fricción, ¿siempre se conserva la
energía? Justifique.

V. Extensión

1. Investigue cómo se da la generación de la energía eléctrica en Perú.

26


2. ¿El gas y el petróleo producidos en Perúson suficiente para satisfacer el
consumo nacional? ¿Qué plantea usted para solucionar los problemas de
precio y consumo?
3. ¿A qué hecho o fenómeno está asociada la contaminación ambiental y el
calentamiento global? Relacione este hecho, con el consumo
desmesurado del petróleo y la energía atómica.
4. Ingrese al sitio web: http://phet.colorado.edu/en/simulation/energy-skate-
park y realice un informe.

27



“PROPAGACIÓN DE UNA ONDA MECÁNICA”

I. Aprendizajes esperados:

Reconoce los diferentes tipos de ondas mecánicas.
Conoce las características y propiedades de las ondas mecánicas.
Comprende su aplicación práctica en el estudio del sonido y de la luz.

II. Materiales
Un resorte.
Un cronómetro.
Una huincha de medir.


1. Un extremo de un resorte debe estar fijo y tirante; el otro extremo agítelo
en forma periódica, es decir, debe mantener el ritmo de movimiento.
Observe cómo se propaga la onda.
2. Agite el resorte perpendicularmente a la propagación de la onda. Dibuje lo
observado.
3. Agite el resorte paralelamente a la propagación de la onda. Dibuje lo
observado.
4. A partir de la pregunta 2, ¿qué relación encuentra entre la longitud de
onda y la frecuencia? Formule una hipótesis.
5. Con un cronómetro determine el número de oscilaciones para un
determinado tiempo. Con los datos registrados calcule el periodo, la
frecuencia y mida la longitud de onda para cada caso para determinar la
rapidez de la onda.

28


Nº de Longitud Rapidez
Periodo
oscilaciones tiempo(s) (s) Frecuencia de onda v (m/s)
(Hz) λ(m)

10 5

12 5

14 5

16 5

TABLA 1.
Oscilaciones

6. Construye el siguiente gráfico en papel milimetrado (o papel cuadriculado)
λ

GRÁFICO 1.
Oscilaciones
f

7. Analizando el gráfico y/o la tabla de datos, ¿cuál es la relación entre λ y·f ?
Compare con su hipótesis.
8. ¿Qué puede decir del valor de la rapidez de propagación v que obtuvo en la
tabla? Fundamenta.
9. ¿Cuáles serían las principales fuentes de error en esta experiencia?

IV. Conclusiones

1. ¿Cuál es la diferencia entre una onda transversal y longitudinal?
2. ¿Qué movimiento experimenta cada punto del resorte que oscila?

29


V. Extensión

1. Describa las características de las ondas que se propaga en un terremoto.
2. Una vez sucedido un evento sísmico, los sismólogos dan a conocer el
epicentro y la intensidad del sismo, ¿cómo lo determinan?
3. Ingrese al sitio web: http://phet.colorado.edu/en/simulation/wave-on-a-string
y realice un informe.

30



“DILATACIÓN DE LOS CUERPOS”


Experimenta la dilatación del hierro, cobre y aluminio.
Relaciona la transferencia de la energía y sus efectos.
E

II. Materiales
1 pirómetro cuadrante
Un mechero con alcohol
Fosforo
Esfera Gravesande
Anillo Gravesande

III. Secuencia de actividad
A. Dilatación lineal
1. Encienda el mechero regulando los mecheros de tal forma que la intensidad
del fuego sean iguales y colocarlo debajo de las barras de metal.
FOTOGRAFÍA
2. Esperar aproximadamente 5 minutos y observe minuciosamente. Describa
lo observado.
3. Encuentre la relación entre la dilatación y el cambio de dirección de los
punteros de cada barra. Formule una tabla aproximada y grafíquelo para
cada barra.
4. Cuando los punteros de las barras cesen de cambiar su dirección apague el
mechero y registre los datos.
5. Qué significa el coeficiente de dilatación lineal de cada material usado en
ésta práctica.
6. Se tiene dos cintas metálicas soldadas de bronce y hierro a temperatura
ambiente, ¿qué sucederá si de alguna forma enfriamos o calentamos las
cintas mencionadas?

31


DIBUJO
B. Dilatación volumétrica

1. Con la ayuda de un soporte universal, arme la esfera y el anillo de
Gravesande.
FOTOGRAFIA
2. Desplace el anillo verticalmente, de tal forma que pase varias veces la
esfera. Mida la temperatura de la esfera (aproxime a la temperatura de
ambiente)
FIGURA
3. Acerque el mechero a la esfera y caliéntelo aproximadamente 8 a 10
minutos.
4. Desplace verticalmente el anillo.
5. Deje enfriar la esfera y vuelva a desplazar el anillo sobre ella.
6. Explique lo sucedido anteriormente en términos moleculares.
7. Si tuviese dos esferas una de cobre y otra de hierro, ¿Cuál de los dos se
dilataría más?
8. ¿Qué efectos tiene transferencia del calor sobre la esfera?

IV. Conclusiones

1. ¿Qué efectos, sobre la esfera, tiene la transferencia del calor?
2. ¿Qué interpretación física tienen los coeficientes de dilatación?
3. ¿En qué caso los cuerpos se contraen?
4.
V. Extensión

1. Realiza una investigación sobre la dilatación de los seres humanos.
2. Explique por qué en algunos puentes uno de sus extremos reposa sobre
unos rodillos y el otro extremo fijo.
3. Explique cómo funcionan los interruptores térmicos (como es el caso del
termostato)

32


4. Realice una breve descripción acerca del comportamiento anómalo del
agua. ¿Qué impacto sobre la fauna y flora tendría si el agua no tendría este
comportamiento anómalo?
VI. Sugerencias técnicas y metodológicas
1. No utilice guantes ni materiales de plástico para realizar esta práctica.
2. Prepare el mechero con el alcohol a un 90% del contenido.
3. Acondicione el área de trabajo a fin de prevenir cualquier accidente con el
alcohol.
4. Organice grupos de 5 estudiantes

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“DETERMINANDO EL CALOR ESPECÍFICO”


Determina el calor específico de cualquier sólido.
Determina la temperatura de equilibrio.
Analiza la transferencia de la energía en forma de calor y su impacto sobre
la materia.
Realiza mediciones y determina el error relativo y absoluto.
Comprueba la ley de la conservación de la energía

II. Materiales
Un calorímetro
Una probeta
1 balanza
Una cocina
Pinzas
Agua
Cobre


1. Según tu experiencia, ¿qué entiendes acerca del intercambio del calor entre
los cuerpos? ¿Qué impacto sobre la materia tiene el flujo del calor? ¿De
qué factores depende la transferencia del calor?
2. Un problema fundamental de nuestro tiempo esta asociado al calentamiento
global, ¿Qué relación existe entre el cambio de temperatura y la
transferencia del calor?
3. Mida 40 g de agua en una balanza, con el agua dentro de la balanza.
4. Mida la masa del cobre y caliente el cobre durante 1 o 2 minutos,
inmediatamente después mida su temperatura (temperatura inicial del
cobre). (registre los datos en la tabla)

34


5. Caliente nuevamente el cobre hasta una temperatura de 80 °C
(aproximadamente) e introduzca al agua. Esperamos durante 3 minutos y
determinamos la temperatura de equilibrio. (registre los datos en la tabla)

Sustancia o
Temperatura (°C) Masa (g)
material

Agua To(H2O) =

Cobre To(Cu) =

Te =

Donde:
To(H2O) : temperatura inicial del agua
To(Cu) : temperatura inicial del cobre
Te : temperatura de equilibrio

6. Determine el calor específico, utilizando la conservación de la energía.
7. ¿Por qué el calor específico del cobre no depende de su temperatura final?
Explique cualitativa y cuantitativamente.

IV. Conclusiones

1. A partir de la experiencia que entiende por temperatura y el calor.
2. Qué sucede con la temperatura cuando la transferencia de calor entre dos
cuerpos cesa. (considerando un sistema cerrado de dos cuerpos)
3. Interprete el calor específico del agua, aceite, alcohol, mercurio.
Caracterice las sustancias mencionadas en función de sus aplicaciones y
comportamientos.
4.

V. Extensión

35


1. ¿Qué aplicaciones podemos mencionar respecto al tema tratado?
Mencione 5 aplicaciones.
2.

VI. Sugerencias técnicas y pedagógicas

1. Utilice las pinzas cuando caliente el cobre. No utilice guantes.
2.

36



“ESTÁTICA DE FLUIDOS”


Determina el calor específico de cualquier sólido.

II. Materiales
Un calorímetro


1. Según tu experiencia, ¿qué entiendes acerca del intercambio del calor entre
los cuerpos? ¿Qué impacto sobre la materia tiene el flujo del calor? ¿De

IV. Conclusiones

1. A partir de la experiencia que entiende por temperatura y el calor.
2. Qué sucede con la temperatura cuando la transferencia de calor entre dos

V. Extensión

1. ¿Qué aplicaciones podemos mencionar respecto al tema tratado?
Mencione 5 aplicaciones.
2.

VI. Sugerencias técnicas y pedagógicas

1. Utilice las pinzas cuando caliente el cobre. No utilice guantes.
2.

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BIBLIOGRAFÍA Y REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

1. POMA. BOLARTE. REYES. CUSTODIO. AGUIRRE. FIGUEROA. MÁRQUEZ.
ALARCÓN. Manual de Laboratorio de Física. Lima. Facultad de Ciencias
Físicas – UNMSM. 2005.
2. HEWITT, Paul G. Física Conceptual. Primera edición. México. 2007
3. ALVARENGA, Beatriz. Física General con experimentos sencillos. México.
1983.
4. EINSTEIN, A. y L. INFELD. La evolución de la física. Barcelona: Biblioteca
Científica Salvat. 1988.
5. GRIEGÓRIEV V. MIÁKISHEV. Ciencia popular fuerzas en la naturaleza.
Moscú. Editorial MIR.
6. Sitio Web de la Universidad de La Habana – Cuba. www.fisica.uh.cu
(actualizado diciembre de 2011)
7. Sitio Web de la Universidad de Colorado. California -EEUU.
http://phet.colorado.edu (actualizado diciembre de 2011).

http://fisica.usach.cl/~iolivare/guia9_calorimetria.pdf (aqui se tiene experiencias de
calor especifico).

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