08 manual fisica

PRESENTACIÓN

Comprometido con la educación, buscando su formación integral, el Cuerpo
Técnico de el Laboratorio Didáctico Móvil, estructuró el Manual, en sus aspectos
generales, en relación a los textos y aspectos visuales, con el intuito de estimular
al alumno en su capacidad inherente de creatividad, discernimiento, construcción,
reconstrucción, organización del conocimiento interno y externo, mas respetando
las limitaciones de cada uno.

Buscó mantener la coherencia con el modelo educacional vigente, motivando al
alumno para la reflexión de su proceso de desarrollo y su formación futura,
formando un individuo crítico, comprometido con los cambios, reelaborando sus
valores y creencias, respetando a los demás individuos y preservando el medio en
el que vive.

Para tanto, hizo adaptaciones de las experiencias clásicas para el uso en el
Laboratorio Didáctico Móvil, que son de fácil ejecución y seguras, permitiendo al
profesor una mayor flexibilidad, de acuerdo con la realidad de cada escuela.

INDICE
NOMBRE DE LA PRACTICA PAGINA

Medición de la longitud con cinta métrica y pie de rey 1
Volumen de los cuerpos sólidos y líquidos 3
Masa y unidad de masa 5
Cronometría 7
Cifras significativas 9
Teoría de los errores 10
Buenos y malos conductores de electricidad 12
Velocidad media e instantánea 13
Movimiento Uniforme 15
Movimiento Variado 17
Movimiento uniformemente acelerado 19
Aceleración de la gravedad 21
Tiro vertical 23
Tiro parabólico 24
Movimiento circular y fuerza centrípeta 26
Ecuación fundamental de la dinámica y definición de Newton 28
Determinación dinámica de la masa 30
Medida de la aceleración de la gravedad 32
Medición de fuerza 34
Fuerza de rozamiento 35
Alargamiento de un muelle helicoidal -Ley de Hooke 37
Dirección de una fuerza y punto de aplicación 39
Plano inclinado 40
Descomposición de fuerzas en el plano inclinado 42
Presión hidrostática 44
Ley de Boyle – Mariotte 46
Conservación de movimiento 50
Conservación de energía mecánica 52
Trabajo mecánico 54
Trabajo sobre plano inclinado 55
Potencia mecánica 57
Polea fija 58
Polea móvil 60
Polipasto sencillo 62
Palanca de dos lados 64
Principio de Arquímedes 66
Blindaje eléctrico 68
Construcción de una brújula 69
Propagación rectilínea de la luz 70
Reflexión de la luz 72
Reflexión en el espejo plano 74
Imágenes en el espejo plano 77
Reflexión en el espejo cóncavo 80
Reflexión en el espejo convexo 83

INDICE
NOMBRE DE LA PRACTICA PAGINA

Refracción al pasar del aire al vidrio 85
Determinación del índice de refracción del vidrio 88
Refracción al pasar de aire a agua 90
Refracción en la superficie de separación de dos líquidos 92
Refracción al pasar del vidrio al aire 95
Refracción en un prisma 97
Descomposición de la luz en un prisma 99
Reunificación de los colores del espectro 101
Difracción de un haz de luz 103
Medición de temperaturas y transformación de escalas 105
Expansión y contracción térmica 106
Cambio de estado 107
Celdas o pilas 109
Generador Termoeléctrico 111
Electrolisis del agua 112
Asociación de resistores en paralelo 114
Asociación de resistores en serie 116
El magnetismo y la electricidad 118
Magnetización 120
Campo magnético de un solenoide 122
Transformación de energía solar a energía eléctrica 124

Práctica 1
MEDICIÓN DE LA LONGITUD CON CINTA MÉTRICA Y PIE DE REY
Objetivo:
Conocer la exactitud de medida de la cinta métrica y del pie de rey. Hacer uso del las herramientas de medición usuales en las
determinaciones físicas. Reconocer el concepto de magnitudes escales.

Material:
1 Cinta métrica
1 Vernier o Pie de Rey
1 Paralelepípedo de aluminio
1 Hoja de papel

Introducción:
En ingeniería, ciencia, industria y estadística, se denomina exactitud a la capacidad que tiene un instrumento de medir un valor
cercano al valor de la magnitud real.

Suponiendo varias mediciones, no estamos midiendo el error de cada una. Sino la distancia a la que se encuentra la medida real de
la media de las mediciones. (es decir cuán calibrado está el aparato de medición).

Esta cualidad también se encuentra en instrumentos generadores de magnitudes físicas, siendo en este caso la capacidad del
instrumento de acercarse a la magnitud física real.

En ingeniería, ciencia, industria y estadística, se denomina precisión a la capacidad de un instrumento de dar el mismo resultado en
mediciones diferentes realizadas en las mismas condiciones. Esta cualidad debe evaluarse a corto plazo. No debe confundirse con
exactitud ni con reproducibilidad.

Es un parámetro relevante, especialmente en la investigación de fenómenos físicos, ámbito en el cual los resultados se expresan
como un número más una indicación del error máximo estimado para la magnitud. Es decir, se indica una zona dentro de la cual
está comprendido el verdadero valor de la magnitud.

Desarrollo Experimental:
Experimento 1:
1) Medimos con la cinta métrica los lados de una hoja y calculamos su superficie.
2) Con la cinta métrica podemos medir con una exactitud de hasta 1 mm.
3) Intentamos determinar con la cinta métrica la altura media del compañero del grupo de trabajo.
4) Medimos la altura de todos los miembros del grupo, sumamos los valores y dividimos entre el número de las medidas tomadas.

Experimento 2:
1) Determinamos con el vernier el tamaño del paralelepípedo de aluminio, Con el vernier podemos llevar a cabo mediciones del
paralelepípedo de hasta una exactitud de 0,1 mm
2) Con ayuda de los resultados podemos calcular el volumen del paralelepípedo.

1

Indicación: El tornillo micrométrico nos permite llevar a cabo mediciones todavía más exactas.

Resultados y conclusiones:
Con la cinta métrica podemos medir la longitud con una exactitud de hasta 1 mm; con el vernier podemos medir la longitud con
una exactitud de de hasta 0,1 mm.

Podemos calcular la superficie y el volumen de un cuerpo regular cuando hemos llevado a cabo las mediciones correspondientes.
Realice una investigación acerca de los conceptos de incertidumbre en las mediciones físicas.

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Práctica 2
VOLUMEN DE LOS CUERPOS SÓLIDOS Y LÍQUIDOS
Objetivo:
Mostrar cómo podemos determinar el volumen de líquidos y de cuerpos Irregulares mediante métodos indirectos

Material:
1 Platillo para pesos de ranura
4 Pesas de ranuradas 50 g.
1 Cilindro graduado
1 Vaso de precipitados
1 Vernier
1 Cordón

Introducción:
Cuando un sólido no tiene una forma geométrica que permita determinar por cálculo su volumen, se mide éste indirectamente.
Supongamos que se desea saber el volumen de una piedra pequeña. Por lo general las piedras tienen una forma muy irregular, por
lo que es muy difícil calcular su volumen comparándolo con un cubo unidad. En estos casos se calcula su volumen por
desplazamiento de agua.
En un recipiente graduado vertemos un líquido y, a continuación, sumergimos en él, el sólido cuyo volumen deseamos conocer. El
aumento de nivel del líquido nos permitirá, por sustracción, determinar el volumen del sólido. Normalmente el líquido empleado
será agua, pero si el sólido se disuelve en ella (por ejemplo la sal o el azúcar) usaremos otro líquido que no disuelva al sólido

Desarrollo experimental:
Experimento 1:
1) Medir el volumen de un líquido (agua). Llenar con agua el vaso de precipitados.
2) Vertemos en el cilindro graduado exactamente 20 ml. de agua, después, por ejemplo, 78
ml de agua y para terminar 100 ml de agua. Practicamos la lectura del volumen de agua vertido. 100 ml corresponden a 100 cm.
cúbicos.
3) Vertemos el agua de nuevo en el vaso de precipitados.

Experimento 2:
1) Medir los lados del paralelepípedo de aluminio con ayuda del vernier. Calculamos el volumen con la fórmula largo x ancho x
altura (V = I.b.h).
Volumen del paralelepípedo_____ cm. cúbicos

Experimento 3:
1) Medir ahora el volumen del paralelepípedo de aluminio por medio de su desplazamiento del agua. Llenamos con agua el cilindro
graduado hasta su marca para 70 ml.
2) Atamos un cordón al paralelepípedo de aluminio y lo sumergimos completamente en el agua del cilindró graduado. El nivel del
agua del cilindro graduado aumenta. Leemos en la escala del cilindro graduado el aumento del volumen. El aumento del volumen
corresponde al desplazamiento del agua por medio del paralelepípedo.

El paralelepípedo de aluminio ha desplazado___________ ml. de agua.
El volumen del paralelepípedo es por lo tanto__________ cm. cúbicos,

3) El resultado debe coincidir con el valor calculado del volumen, permitiéndose un pequeño error debido a inexactitudes durante
la medida.

Experimento 4:
1) Medir como en el tercer experimento el volumen de un cuerpo sólido por medio del desplazamiento de agua. Ahora utilizamos,
sin embargo, un cuerpo irregularmente formado. En el cilindro graduado se encuentran de nuevo 70 ml. de agua. Atamos un
cordón al platillo para pesas de ranura, cuatro pesos de ranura de 50 g.
2) Sumergimos estos cuerpos completamente en el agua del cilindro graduado.
3) Leemos el aumento del volumen; de esta manera podemos dar el volumen del cuerpo (sustraer 70 ml. del nuevo valor).

3

El volumen del cuerpo irregular es de __________ cm. cúbicos.

Podemos determinar el volumen de cuerpos formados irregularmente, determinando cuánta agua desplazan.

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Práctica 3
MASA Y UNIDAD DE MASA
Objetivo:
Realizar determinaciones de masa de diferentes cuerpos, para la comprehensión del concepto de masa, realizar mediciones por
medio de una balanza de dos brazos, conocer y hacer uso las unidades de masa.

Material:
1 Riel de soporte
2 Varillas de soporte 25 cm.
2 Capuchones de plástico para varilla de soporte
1 Nuez
1 Bulón de cojinetes
1 Brazo de palanca
2 Platillos de balanza
1 Índice
1 Escala
1 Jinete con ranura
1 Vaso de precipitado
1 Cilindro graduado
1 Juego de masas
2 Pesas de ranura 50 g

Introducción:
La masa es la medida de la inercia de un cuerpo. Aunque es frecuente que se defina como la cantidad de materia contenida en un
cuerpo, esta última definición es incompleta. Es un concepto central en la química, la física y disciplinas afines. En el Sistema
Internacional de Unidades se mide en kilogramos.

El Kilogramo es la unidad básica de masa del Sistema Internacional de Unidades y su patrón, está definido por la masa que tiene el
cilindro patrón, compuesto de una aleación de platino e iridio, que se guarda en la Oficina Internacional de Pesos y Medidas en
Sèvres, cerca de París.

Preparación: Montaje de acuerdo con la ilustración.
1) Insertamos a través de la perforación transversal del riel de soporte una varilla de soporte de 25 cm. Ajustamos la varilla de
soporte con ayuda de un tornillo moleteado.
2) Colocamos los capuchones de plástico a ambos extremos de la varilla de soporte.
3) Fijamos la segunda varilla de soporte de 25 cm. perpendicularmente en el riel de soporte.
4) Ajustamos la nuez a la varilla perpendicular de soporte.
5) Ajustamos el brazo de palanca a la nuez en el orificio superior con ayuda del bulón de cojinetes.
6) Atornillamos el índice al centro del brazo de palanca.
7) Colocamos la escala sobre el riel de soporte frente a la varilla perpendicular de soporte, con ayuda del jinete con ranura.
8) Suspendemos ambos platillos de balanza de los extremos del brazo de palanca.

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Experimento 1:
1) Colocamos el vaso de precipitados sobre el platillo izquierdo de la balanza mientras que sostenemos el platillo hasta que
logremos el equilibrio colocando masas y perdigones para tarar en el platillo derecho ("tarar').
2) En adición, colocamos sobre el platillo de balanza derecho dos pesos de ranura 50 g.
3) Vertimos agua en el vaso de precipitados que se encuentra sobre el platillo de balanza izquierdo (del cilindro graduado), hasta
que establezcamos de nuevo el equilibrio.
4) Finalmente vertimos de nuevo el agua en el cilindro graduado vació y determinamos su volumen.

1. Las masas se comparan con una balanza.
2. 1 g es la masa de 1 ml de agua, 1 kg. es la masa de 1L de agua.

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Práctica 4
CRONOMETRÍA
Objetivo:
Mostrar un método sencillo para medir el tiempo. Hacer uso de las unidades de medición del tiempo.

Material:
1 Riel de soporte
1 Pinza
1 Varilla de soporte 50 cm.
2 Nueces
1 Bulon de cojinete
1 Platillo para pesas ranuradas
2 Pesas ranuradas de 50g
1 Cinta métrica
1 Tijera
1 Cordón
1 Cronómetro

Introducción:
La materia, en su movimiento, manifiesta ciclos. La magnitud que esta propiedad genera se llama tiempo. El tiempo es la magnitud
física que mide la duración o separación de las cosas sujetas a cambio, esto es, el período que transcurre entre dos eventos
consecutivos que se miden de un pasado hacia un futuro, pasando por el presente. Es la magnitud que permite parametrizar el
cambio y ordenar los sucesos en secuencias, estableciendo un pasado, un presente y un futuro, y da lugar al Principio de
causalidad, uno de los axiomas del método científico.
Su unidad básica en el Sistema Internacional es el segundo. Su símbolo es s; debido a que es un símbolo y no una abreviación, no
se debe escribir ni con mayúscula, ni como "seg", ni agregando un punto posterior.

Preparación: montar de acuerdo a la ilustración

1) Fijamos la pinza de mesa con el riel de soporte al borde de la mesa.
2) Fijamos la varilla de soporte al riel. Colocamos una nuez en la varilla de soporte cerca del riel.
3) Fijamos la otra nuez (con el bulón de cojinetes ya ajustado) al extremo superior de la varilla de soporte. La nuez inferior debe
encontrarse paralela al borde de la mesa mientras que la superior debe salir hacia adelante.
4) Hacemos dos gazas a ambos extremos de un cordón de 130 cm. de longitud.
5) Fijamos una gaza al tornillo de apriete de la nuez inferior.

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6) Corremos el cordón a través de los bulones de cojinetes y lo dejamos colgando hacia abajo.
7) De la segunda gaza colgamos el platillo para pesas ranuradas, con dos pesas ranuradas de 50 g.
8) Desplazando la nuez inferior hacia arriba o hacia abajo obtenemos una longitud del péndulo –desde el bulón de cojinetes hasta el
centro de los pesas ranuradas- de exactamente 99,5 cm.

Experimento 1:
1) Hacemos oscilar el péndulo. Debe oscilar paralelo al borde de la mesa; la amplitud de oscilación sólo debe ser de unos 10 cm.
Al detenerse el péndulo a un lado (punto de inversión) activamos el cronómetro (observamos la posición de la manecilla de los
segundos del reloj de pulsera). Después de exactamente 20 semioscilaciones (10 oscilaciones completas, 1 oscilación es una
movimiento completo de ida y regreso del péndulo) detenemos de nuevo el cronómetro (Vemos de la manecilla de los segundos
del reloj de pulsera el tiempo transcurrido).

Duración de 20 oscilaciones: ______s
Duración de 1 semi-oscilación: _____s

Un péndulo de segundos debe medir, por lo tanto, exactamente 99,5 cm.
Experimento 2:
1) Llevamos a cabo con el péndulo de segundos algunas mediciones del tiempo.
Podemos determinar, por ej. el número de pulsaciones del cuerpo humano durante un minuto (60 seg.). Para lo mismo medimos
primero al estar el cuerpo en reposo relativo y luego después de un esfuerzo físico (correr brevemente o subir escalones). Podemos
también comparar los resultados para dos personas distintas.

1) Un péndulo de 99,5 cm. de longitud necesita 1 segundo para una semi-oscilación (péndulo de segundos).
2) Podemos efectuar mediciones del tiempo con un péndulo cuya duración de oscilación conocemos. Sin embargo, la amplitud de
oscilación del péndulo no debe ser demasiado grande.

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Práctica 5
CIFRAS SIGNIFICATIVAS
Objetivo:
Aplicar el concepto de Cifras significativas, Realizar operaciones usando cifras significativas, conocer el concepto de
incertidumbre.

Material:
Rectángulo de cartulina
Regla
Vernier

Introducción:
Es imposible obtener el valor exacto de una cantidad buscada, excepto cuando los números de una operación son enteros (por
ejemplo el número de estudiantes que hay en una clase). Por esta razón es importante indicar el margen de error en las mediciones
señalando claramente el número de cifras significativas, que son los dígitos significativos en una cantidad o medida calculada.

En el trabajo científico siempre debe tenerse cuidado de anotar el número adecuado de cifras significativas

Experimento 1:
Medir longitud:

1) Medir el cuadro y expresar el resultado en cm. (no incluir decimales)
2) Medir el cuadro con la regla y expresar el resultado en decimales
3) Medir el cuadro de cartulina con ayuda del vernier y expresar resultados

Experimento 2:
Medir área:
1) Mide el ancho del rectángulo con la regla graduada en milímetros. Exprésala en metros.
Con esas dos medidas ¿Cuál es el perímetro del rectángulo? (Tenga presente la técnica del redondeo).
Cuál es el área del rectángulo?
Evalúe su respuesta para ver cuantas cifras significativas (decimales) deberá tener

1) ¿De que depende el número de cifras significativas que obtuviste?
2) ¿Qué instrumento te permitió tomar medidas más precisas?
3) ¿Por que consideras que es más precisa?
4) ¿Cuantas cifras significativas tiene cada resultado?

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Práctica 6
TEORIA DE LOS ERRORES
Objetivo:
Hacer uso de la teoría de los errores

Materiales:
2 Cinta métrica
1 Regla

Introducción:
El resultado de toda medición siempre tiene cierto grado de incertidumbre. Esto se debe a las limitaciones de los instrumentos de
medida, a las condiciones en que se realiza la medición, así como también, a las capacidades del experimentador. Es por ello que
para tener una idea correcta de la magnitud con la que se está trabajando, es indispensable establecer los límites entre los cuales se
encuentra el valor real de dicha magnitud. La teoría de errores establece estos límites.

Tipos De Errores
Error de escala (escala):
El error de escala corresponde al mínimo valor que puede discriminar el instrumento de medida.

Error sistemático (sistemático):
Se caracteriza por su reproducibilidad cuando la medición se realiza bajo condiciones iguales, es decir siempre actúa en el mismo
sentido y tiene el mismo valor.

Error accidental o aleatorio:
Se caracteriza por ser de carácter variable, es decir que al repetir un experimento en condiciones idénticas, los resultados obtenidos
no son iguales en todos los casos.

El error accidental se puede minimizar aumentando el número de mediciones.
El error total es igual a la suma de estos tres tipos de errores.

Experimento 1:

1) Cada estudiante del grupo tomará la cinta métrica o regla y medirá, la longitud de la mesa de trabajo del LDM y registrará sus datos
(deberá aplicar cifras significativas).
2) Intercambie sus instrumentos de medición y vuelve a tomar las mismas medidas. No corrijas tus datos.
3) Intercambien de nuevamente su instrumento de medición y vuelvan a medir

Registrar resultados en una tabla de datos como la que se sugiere a continuación. (Exprese todas las medidas en metros).

Estudiante 1 Estudiante 2 Estudiante 3
Medida 1
Medida 2
Medida 3

1) ¿Tienen que tener todos los resultados el mismo número de decimales? ¿Por qué?
2) ¿Cuál medida de su tabla de datos se repite con más frecuencia?
3) ¿Cuántas medidas diferentes aparecen en su tabla?
4) ¿Qué medida considera usted que representa con mejor aproximación la distancia que quiso medir?.

Manejar datos

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Calcula el promedio aritmético de todos los resultados obtenidos. ¿Cuántas cifras significativas deberá tener este resultado? ¿Por qué?.

Es este promedio la medida más probable de la longitud que quiso medir ¿Por qué?.

Designe con una X el valor promedio que encontró y por x el valor de cualquier medida consignada en la tabla de datos. ¿Qué tan cerca
o tan lejos de X estuvo el primer dato de su tabla y el último?.

La diferencia que usted obtuvo en el paso anterior se denomina error. ¿Cuál es el error de cada una de las medidas de su tabla?.

Para calcular el error porcentual utiliza la siguiente ecuación: ep =[(X – x) x 100%]/X.

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Práctica 7
BUENOS Y MALOS CONDUCTORES DE ELECTRICIDAD
Objetivo:
Identificación de buenos y malos conductores de la electricidad. Comprender el término de conductividad.

Material:
Bitácora Moneda metálica
Lápiz Vidrio
Papel Goma
1 foco Lápiz
1 pila de 1.5 V Plástico
Alambres de cobre Agua simple
Cinta de aislar Solución de agua con sal
Solución de agua con azúcar

Introducción:
Se dice que un cuerpo es conductor eléctrico cuando puesto en contacto con un cuerpo cargado de electricidad transmite ésta a
todos los puntos de su superficie.
Generalmente elementos, aleaciones o compuestos con electrones libres que permiten el movimiento de cargas. El más conocido el
elemento metálico capaz de conducir la electricidad cuando es sometido a una diferencia de potencial eléctrico. Para que ello sea
efectuado eficientemente, se requiere que posea una baja resistencia para evitar pérdidas desmedidas por el Efecto Joule y caída de
tensión.
Para el transporte de la energía eléctrica el susodicho metal empleado universalmente es el cobre en forma de cables de uno o
varios hilos. Alternativamente se emplea el aluminio, metal que si bien tiene una conductividad eléctrica del orden del 60% de la
del cobre es, sin embargo, un material mucho más ligero, lo que favorece su empleo en líneas de transmisión de energía eléctrica.
La conductividad en medios líquidos (Disolución) está relacionada con la presencia de sales en solución, cuya disociación genera
iones positivos y negativos capaces de transportar la energía eléctrica si se somete el líquido a un campo eléctrico. Estos
conductores iónicos se denominan electrolitos o conductores electrolíticos.

Experimento 1:
1) Montar el circuito que se muestra en la figura 1 usando cinta de aislar para fijar los alambres de cobre a las terminales de la pila.
Material de prueba

Figura 1

Cinta de aislar

2) Comprobar el funcionamiento del circuito, se deberá permitir el contacto de las terminales A y B. La lámpara enciende.
3) Probar materiales.
Fijar los diferentes materiales de prueba a las terminales A y B.
Distinguir si el material de prueba es buen o mal conductor de la electricidad, si la lámpara enciende es buen conductor.
4) Registrar sus resultados en una tabla, clasificando a los materiales como buenos y malos conductores de la electricidad.

1) ¿Cuáles de los materiales empleados son buenos y malos conductores de la electricidad? 2)Justifica la respuesta, revisando la
bibliografía para reconocer sus características.

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Práctica 8
VELOCIDAD MEDIA E INSTANTÁNEA
Objetivo:
Determinar la velocidad media e instantánea

Material:
1 Pista
1 Varilla 6 cm.
1 Carrito para experimentos
3 Pesas ranuradas de 50 g
2 Jinetes
1 Generador de marcas de tiempos
1 Cinta métrica
1 Cinta registradora
1 Tijeras
2 Cables de conexión
Fuente de alimentación
Etiquetas adhesivas

Introducción:
En física, se define correctamente a la velocidad al decir que es "la rapidez con la que cambia de posición un móvil". Esta
magnitud expresa la variación de posición de un objeto en función de la distancia recorrida en la unidad de tiempo. Se suele
representar por la letra . La velocidad puede distinguirse según el lapso considerado, por lo cual se hace referencia a la velocidad
instantánea, la velocidad promedio, etcétera. En el Sistema Internacional de unidades su unidad es el metro por segundo.
La velocidad media o velocidad promedio informa sobre la velocidad en un intervalo dado. Se calcula dividiendo el
desplazamiento (delta x) por el tiempo transcurrido (delta t).
Permite conocer la velocidad de un móvil que se desplaza sobre una trayectoria, cuando el lapso de tiempo es infinitamente
pequeño, siendo entonces el espacio recorrido también muy pequeño, representando un punto de la trayectoria.

Montaje de acuerdo a la ilustración.

Preparación:
1) Colocamos la pista sobre la mesa y el carrito para experimentos junto con tres pesos de ranura sobre la pista.
2) Elevamos un poco (unos 3 cm.) un extremo de la pista con ayuda de la varilla de soporte de 6 cm.
3) Sobre el extremo elevado colocamos el generador de marcas de tiempo. Al otro extremo de la pista colocamos el jinete, que
evitará que el carrito ruede hacia abajo.
4) Tiramos a través del generador de marcas de tiempo una cinta de papel metalizado de aproximadamente 1 m de longitud y la
fijamos al carrito con ayuda de una etiqueta adhesiva.
5) Aseguramos el otro extremo de la cinta a la pinza de cocodrilo del generador de marcas de tiempo.
6) Conectamos el generador de marcas de tiempo a una tensión alterna de 15 V.

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7) Deslizamos el carro completamente hasta el generador de marcas. Directamente frente al carro colocamos un jinete sobre la
pista para que lo detenga.

Experimento 1:
1) Ponemos la tecla en 100 ms.
2) Retirar el jinete que está junto al carrito. Este rueda aceleradamente, debido a que la pista está inclinada, y es detenido al final
por el jinete.
4) Poner la tecla en posición central y retiramos la cinta del soporte.
5) Tomamos la cuarta marca de tiempo y la marcamos como punto inicial de las medidas posteriores (marca D). Denominamos a
las siguientes marcas 1,2,3.. .8.entonces medimos las distancias previamente indicadas en la tabla y calculamos, con ayuda del
tiempo necesitado, la velocidad media respectivamente. La podemos calcular con la fórmula:

v = distancia
Tiempo


Marca Distancia de la marca Intervalo de Velocidad media
tiempo
8 ______cm.=_______m 0.8 s _____m/s
6 ______cm=_______m 0.6 s _____m/s
4 ______cm=_______m 0.4 s _____m/s
3 ______cm=_______m 0.3 s _____m/s
2 ______cm=_______m 0.2 s _____m/s
1 ______cm=_______m 0.1 s _____m/s

El carrito se mueve aceleradamente y la velocidad aumenta. Por lo tanto, si queremos calcular la velocidad media para intervalos
cada vez más pequeños tomamos los valores y los aproximamos gradualmente a la velocidad instantánea del momento de la marca
0.

Finalmente medimos el intervalo antes de la marca 0 y después de la marca 0, sumamos los dos intervalos y dividimos entre 0,2 s.
obtenemos de esta manera la velocidad instantánea tan exactamente como es posible obtenerla con ayuda de los puntos de medida.

La velocidad instantánea es de _________m/s.

Todavía debemos calcular la velocidad media del vagón durante todo el recorrido. A partir del número de los puntos de medida
obtenemos la duración del movimiento (el número multiplicado por 0,1s). Obtenemos la distancia recorrida midiendo el intervalo
entre el primero y el último punto de marcación sobre la cinta registradora. Obtenemos la velocidad media por medio de una
división.

V= distancia/tiempo.

la velocidad media es de m/s.

Conclusión
Podemos calcular la velocidad instantánea como si fuera una velocidad media de un pequeño intervalo de tiempo.
Cuando decimos "el coche marcha ahora a 100km/h", ¿Recorre realmente 100km durante la próxima hora? No, ya que nos
referimos a la velocidad instantánea. Cuando decimos, hemos necesitado 1 h para recorrer 100km" tampoco queremos decir que la
velocidad ha sido de 100km/h, sino que el valor medio de la velocidad ha sido de 100km/h.

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Práctica 9
MOVIMIENTO UNIFORME
Objetivo:
Estudiar la velocidad uniforme

Material:
1 Pista 100 cm. (rieles con pieza de unión)
1 Varilla soporte 6 cm.
1 Jinete
1 Generador de marcas de tiempo
1 Cinta métrica
1 Cinta registradora de papel metalizado
1 Tijeras
Etiquetas adhesivas

Introducción:
Un movimiento es rectilíneo cuando describe una trayectoria recta y uniforme cuando su velocidad es constante en el tiempo, es
decir, su aceleración es nula. Esto implica que la velocidad media entre dos instantes cualesquiera siempre tendrá el mismo valor.
Además la velocidad instantánea y media de este movimiento coincidirán.

Preparación

1) Colocamos la pista sobre la mesa y el vagón para experimentos (junto con 3 pesas ranuradas) sobre la pista.
2) Elevamos un poco (unos 1,5cm) un extremo de la pista con ayuda de la varilla de soporte de 6cm. esta elevación deberá
contrarrestar el rozamiento. Sobre el extremo elevado colocamos el jinete, el cual deberá evitar que el vagón ruede hacia abajo.
3) Pasamos al revés del generador de marcas de tiempo una cinta de papel metalizado de aproximadamente 1 m de longitud y la
fijamos al vagón con ayuda de una etiqueta adhesiva.
4) Aseguramos el otro extremo de la cinta registradora a la pinza de cocodrilo en el generador de marcas de tiempo.
5) Conectamos el generador de marcas de tiempo a una tensión alterna de 15v.
6) Deslizamos el vagón completamente hasta el generador de marcas de tiempo. Si el ajuste de la altura es correcto, el vagón no
debe rodar por sí solo. Si empujamos ligeramente el vagón, éste deberá rodar sobre la pista con una velocidad constante.
7) Si el vagón disminuyera de velocidad deberemos revisar la compensación del rozamiento.

Experimento 1:
1) Seleccionamos la posición "100 ms", y le damos al vagón un empujón para que llegue al extremo de la pista.
2) Entonces paramos el generador (posición central) y retiramos la cinta registradora del soporte.
3) El generador de marcas de tiempo ha hecho una marca cada decimal de Segundo sobre la cinta de papel metalizado.

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4) Con una cinta métrica o con una regla medimos los intervalos entre las marcas de tiempo del generador sobre la cinta
registradora. ¿Son todos los intervalos iguales? Ya que el vagón se ha movido de manera aproximadamente uniforme, los
intervalos de las marcas son aproximadamente iguales también.
Si el intervalo de los puntos de medida se hace más pequeño al finalizar el movimiento es que el movimiento fue retardado.
5) Determinamos la velocidad del carrito a partir de la distancia que ha recorrido en una décima de Segundo.

Resultados y Conclusiones:
En un movimiento uniforme, todas las marcas sobre la cinta registradora tienen el mismo intervalo. El vagón se mueve
uniformemente sobre la pista una vez que el efecto retardatorio del rozamiento ha sido compensado. En el experimento, la
inclinación de la pista ha provocado esta compensación.

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Práctica 10
MOVIMIENTO VARIADO

Objetivo:
Identificar el movimiento variado

Material:
1 Pista
1 Pesa ranurada de 50 g
1 Jinete
1 Cinta métrica
1 Cinta registradora de papel metalizado
1 Tijeras
Etiquetas adhesivas

Introducción:
El movimiento variado es el más común dentro del movimiento mecánico de las partículas, este se presenta cuando la aceleración
es variable con respecto al tiempo, con lo que la velocidad y posición varían de maneras muy distintas.

Este movimiento es el mas generalizado, del cual el MRU, el MRUV, el MCU, el MCUV, o el movimiento parabólico son casos
especiales del mismo.

Preparación:
Montaje de acuerdo a la ilustración

1) Colocar el carrito sobre la pista.
2) Colocar el generador de marcas de tiempo al final de la pista.
3) Colocar en el otro extremo el jinete, el cual deberá evitar que el carrito ruede hacia abajo.
4) Tiramos a través del generador de marcas de tiempo de una cinta metalizada y la fijamos al carrito por medio de una etiqueta
adhesiva.
5) Aseguramos el otro extremo de la cinta registradora a la pinza de cocodrilo en el generador de marcas de tiempo.
6) Operar el generador de marcas de tiempo en posición 100 ms, con lo que hará una marca sobre la cinta registradora cada 0.1s.
7) Conectar el generador de marcas de tiempo a una tensión alterna de 15 V.

Experimento 1:
1) Ponemos la llave en "100ms" y movemos el carro con la mano sobre la pista.
2) Intentamos llevar a cabo el movimiento de tal manera que la velocidad del carro primero aumente y después disminuya de
nuevo. Para ello, primero tiramos lentamente y luego (a partir del centro de la pista) rápidamente y al final de nuevo lentamente. Al
llegar el carrito al final de la pista paramos el marcador (posición central) y retiramos la cinta registradora del soporte.

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Primero tomamos de la parte inicial dos puntos de marcación que se encuentren muy próximos entre sí y determinaremos la
distancia entre ellos. Luego escogeremos dos puntos que posean mayor distancia entre sí. El intervalo de tiempo entre dos marcas
es 0,1 seg. A partir de la distancia medida y del tiempo calcularemos para ambos casos la velocidad.

V1 = s = m =_____m/s
m 0.1 s

V2 = s = m =_____m/s
m 0.1 s

En un movimiento acelerado aumenta el intervalo entre los puntos de marcación, mientras que en un movimiento retardado
disminuye dicho intervalo.

En este experimento el carrito lleva a cabo un movimiento en el cual en intervalos de tiempo iguales no recorre distancias iguales.
A este tipo de movimiento lo llamamos "movimiento variado".

18

Práctica 11
MOVIMIENTO UNIFORMEMENTE ACELERADO
Objetivo:
Calcular la aceleración del carro para experimentos sobre la pista inclinada y determinar la ley de la distancia para el movimiento
acelerado

Materiales:
1 Pista
3 Pesas de ranura 50 g
2 Jinetes
1 Nuez redonda
1 Cinta métrica
1 Cinta registradora
1 Tijeras
Etiquetas adhesivas

Introducción:
Después del movimiento rectilíneo uniforme, el tipo de movimiento más sencillo que tenemos, es el uniformemente acelerado. En
éste, la velocidad no es una constante, sino que va cambiando de forma uniforme, ya sea que aumente o disminuya; razón por la
cual a este tipo de movimiento también de le llama uniformemente variado.

El movimiento uniformemente acelerado es aquel en el cual la velocidad se incrementa en cantidades iguales y en tiempos iguales.

Preparación

1) Colocamos la pista sobre la mesa y el carrito para experimentos junto con tres pesas ranuradas sobre la pista. La masa del carrito
es de 200g.
2) Colocamos la varilla de soporte de 10 cm. en la nuez redonda. Elevamos un poco (aproximadamente 6 cm.) un extremo de la
pista con ayuda de la varilla de soporte.
3) Sobre el extremo elevado colocamos el generador de marcas de tiempo. Sobre el otro extremo de la pista colocamos el jinete, el
cual deberá evitar que el vagón ruede hacia abajo.
4) Tiramos a través del generador de marcas de tiempo una cinta de papel metalizado de aproximadamente 1 m de longitud y la
fijamos al carrito con ayuda de una etiqueta adhesiva.
5) Aseguramos el otro extremo de la cinta registradora a la pinza de cocodrilo del generador de marcas de tiempo.
6) Conectamos el generador de marcas de tiempo a una tensión alterna de 1,5v.
7) Deslizamos el vagón con la cinta completamente hasta el generador.
8) Directamente frente al vagón colocamos un jinete para que lo detenga.
9) Conectamos el generador de marcas de tiempo a una tensión de 1,5v.

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Experimento 1 y 2:
1) Justamente antes de soltar el vagón ponemos la llave del generador en posición 100ms. El carrito se mueve aceleradamente
sobre la pista inclinada y se detiene al final de ésta por el jinete.
2) Retiramos la cinta registradora del soporte.
3) Medimos los intervalos entre las marcas en la cinta y los anotamos. Los intervalos corresponden a las distancias recorridas en
cada décima de segundo, las cuales aumentan uniformemente.

Aumento de la distancia cada décima de segundo: ____ mm.

Resultados y conclusiones
Experimento 1
Para obtener la aceleración a partir de lo anterior, debemos reflexionar lo siguiente: la aceleración es el aumento de la velocidad en
el intervalo de tiempo correspondiente. El aumento de la velocidad se obtiene como el aumento de la distancia en el intervalo de
tiempo. Un intervalo de tiempo dura 0,1 seg.
Para la aceleración es válido:

a= ∆v = ∆ ∆s = ∆s
∆t ∆t ∆t (∆t)2

(∆t)2 = 0.12s2=0.01 s2

Por lo tanto, debemos dividir el cambio de la distancia entre 0,01 o multiplicarlo por 100.

La aceleración constante fue de ______m/s2

Experimento 2
1) Repetimos el experimento, pero esta vez en la posición" 10 ms", con lo que obtenemos una marca cada centésima de segundo.
Al principio, los puntos se encuentran muy cerca unos de otros. Tan exactamente como es posible, intentamos contar los primeros
10 puntos (podemos comenzar aquí con 1", ya que la primera marca no es posible colocarla exactamente al principio del
movimiento sino un poco más tarde).
2) Entonces contamos siempre 10 marcas más adelante y así marcamos el recorrido durante las décimas de segundo.
3) Medimos la distancia total desde el punto de partida (p. ej. 5, 19, 42, 84 mm, etc.) y la dividimos entre el cuadrado del tiempo
(0,01; 0,04; 0,09;...s).
¿Indican todos los cocientes una relación con la velocidad?.

Tiempo 0.1 0.2s 0.3s 0.4s 0.5s 0.6s 0.7s

t2 (en s2) 0.01 0.04 0.09 0.06 0.25 0.36 0.49

Distancia total

En mm

En m

s/t2

Conclusiones:
Los cocientes s/t2 nos dan la mitad de la aceleración.
La ley de la distancia es la siguiente:
s= (a/2) t 2

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Práctica 12
ACELERACIÓN DE LA GRAVEDAD
Objetivo:
Estudiar la caída libre de un objeto y medir la aceleración de la caída

Material:
1 Riel 50 cm.
1 Platillo portapesas
1 Cinta métrica
1 Marcador
1 Tijeras
1 Rollo papel metálico
Etiquetas adhesivas

Introducción:
Cuando un cuerpo cae libremente sobre la superficie de la tierra, su velocidad instantánea va aumentando. Estudiando la manera en
la cual aumenta esta velocidad se ha encontrado una aceleración constante cuyo valor es de 9.8 m/s2.

El valor varía ligeramente de acuerdo a la latitud y altura de cada lugar.

Preparación
Montaje de acuerdo a la figura.

1) Sujetar el marcador de tiempos sobre el riel de movimientos, se fija un extremo de una cinta de papel metálico de 1 m de largo
en la pinza de cocodrilo del marcador de tiempos, y el otro extremo se desliza por dentro de éste hasta que sobresalgan unos 10 cm.
2) Se conecta el marcador a la fuente de alimentación. La llave del marcador debe estar en la posición central.
3) En el extremo libre de la cinta de papel se sujeta, pegando una etiqueta adhesiva, el porta pesas.
4) Se sujeta la cinta de papel y se tensa con la mano. El porta pesas debe encontrarse fuera del borde de la mesa, de manera que
pueda caer al suelo al comenzar el experimento.

Experimento:
1) Ponemos la llave del marcador en la posición n 10 ms y al mismo tiempo liberamos la cinta. El porta pesas cae al suelo y
arrastra la cinta a través del marcador. Entonces volvemos a desconectar el marcador (posición central) y quitamos la cinta de su
sujeción.

2) Sobre la cinta, partiendo de una marca de las primeras, contamos y señalamos tres series de 10 marcas de manera que tengamos
tres caminos recorridos cada uno en una décima de segundo (10x10ms).

Los tres caminos miden:

s 1= _____ mm, s2= _____mm, s3= _____mm

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y ¿Cuánto han aumentado los caminos en esas décimas de segundo?

s2 -s1 = _____mm = _____m s3 -s2 = _____mm = _____m

Las distancias deben expresarse en metros.
Para la aceleración g, apelación de la gravedad, es válido:

g= ∆v = ∆ ∆s = ∆s
∆t ∆t ∆t (∆t)2

El aumento de la distancia debe por tanto dividirse entre 0,01 (0,12) o lo que es lo mismo, multiplicarse por 100.

El valor de la aceleración de la gravedad es g = _____m/s2

Con ayuda del marcador de tiempos se puede calcular la aceleración de la gravedad. El valor teórico es: g = 9,81 m/s2

22

Práctica 13
TIRO VERTICAL
Objetivo:
Conocer las variables cinéticas a considerar en el tiro parabólico.

Material:
Pelota de esponja
Cámara digital
Computadora portátil
Software para captura de video.
Balanza Digital

Introducción:
Cuando tenemos una velocidad inicial hacia arriba V0 es conveniente agregarle un signo menos a g, para tener evidente que v0 y g
tienen sentidos contrarios.

Hagamos la siguiente observación: el cuerpo que se mueve hacia arriba seguirá subiendo en tanto tenga cierta velocidad hacia
arriba, así que alcanzará su altura máxima cuando su velocidad hacia arriba sea cero.

Experimento 1:
1) Realiza los procedimientos de Inicio, y conexión de la interfase con la computadora descritos en “Guía de
captura experimentación, sensores y computadora” y “Guía para captura de imágenes en
microscopia con cámara digital y computadora”
2) Inicie el reconocimiento y prueba con la cámara de video.
3) Asigne dimensiones a la experiencia práctica (peso de la pelota, altura exacta).
4) Identifique un área suficientemente contrastante (pared blanca o negra, no del mismo color de la pelota).
5) Inicie la captura de imágenes por medio de la cámara de video digital y el software “Applied Visión”, a través de la
computadora en formato *. AVI.
4) Tome la pelota de esponja a 1.5 m de distancia del suelo y permita que caiga.
5) Termine la experiencia física, y guarde el archivo de video generado.
4) Edite el archivo desde el bote de la pelota al tocar el piso, hasta alcanzar la altura máxima del primer bote.
5) Abra el archivo de video generados y cargue los datos de la experiencia práctica, al software “Video Contents Analyzer”.
5) Genere los datos respectivos de las variables del tiro parabólico.

1) ¿Cual es la altura máxima que alcanza la pelota?
2) ¿Cuanto tiempo tarda en subir la pelota?
3) ¿Cuál es la energía cinética generada por la experiencia?
4) ¿Cuál es la velocidad inicial del experimento?
4) Realice el cálculo sin la ayuda del software y verifíquelos.

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Práctica 14
TIRO PARABÓLICO
“LANZAMIENTO DE UN BALÍN”
Objetivo:
Este experimento consiste en lanzar un balín desde una rampa colocada a cierta altura, y se medirá la distancia horizontal desde la
base de la rampa hasta el punto de caída del balín.
Determinar las variables dinámicas del experimento.

Material:
Riel de 30 cm.
Balín
Transportador
Papel carbón
Hojas Blancas
Varilla de soporte

Introducción:
El tiro parabólico se compone de 2 movimientos simultáneos: uno horizontal con velocidad constante y otro vertical con
movimiento uniformemente acelerado, que es afectado por la aceleración de la gravedad y se expresa en función del tiempo.

Preparación

1) Montaje de acuerdo a la figura.

Lanzamiento del balín mediante plano inclinado
Experimento 1:
1) Sobre una rampa colocada a cierta altura se coloca un balín, el cual desliza y, al abandonar la rampa cae libremente describiendo
una trayectoria parabólica.
2) Con un papel carbón colocado sobre un papel blanco, el balín imprime con su caída dejando una marca en éste, observando de
esta forma su posición en el plano (x, y),
3) La secuencia descrita se realizará, al menos, para 5 alturas diferentes, teniendo cuidado de colocar el balín en el mismo punto de
partida sobre la rampa, cada vez que vaya a ser lanzado.

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Para la realización del reporte de este experimento, considere el punto de lanzamiento del balín, que es el punto donde abandona la
rampa, con coordenadas x = y = 0.
0 0
1) Construya una gráfica x vs. y en papel cartesiano, y ajuste los puntos experimentales por el método de mínimos cuadrados.
Identifique los parámetros de ajuste con las variables cinemáticas del movimiento. Trace la curva ajustada en la gráfica x vs. y.
2) Determine el valor de la velocidad v0 (magnitud y dirección) con la cual el balín es lanzado desde la rampa. Use el valor de la
gravedad g = 9.8 m/ s.
3) Determine el tiempo y la velocidad v con la cual el balín cae al piso para cada una de las diferentes alturas consideradas.
4) Con la geometría de la rampa, determine el valor de la velocidad v0 con la cual el balín es lanzado desde la rampa y compárelo
con el valor obtenido en la pregunta 2).
5) Considere y discuta las posibles causas por las cuales ambos cálculos dan un resultado diferente para la misma cantidad.

25

Práctica 15
MOVIMIENTO CIRCULAR Y FUERZA CENTRIPETA
Objetivo:
Estudiar el movimiento circular y la fuerza centrípeta

Material:
2 Soportes Universales con sus bases
2 Nueces rectas
2 Pinzas de Tres dedos.
1 Bulón.
2 Nueces universales.
1 Varilla de 1 x 6 cm.
1 Motor de 6 Volts.
1 Liga.
1 Cabezal de motor para polea.
1 Foto-puerta
1 Varilla de foto-puerta.
2 Cables banana caimán
1 Fuente de poder.
1 Interfase colectora de datos.
1 Computadora portátil.

Introducción:
El movimiento circular es el que se basa en un eje de giro y radio constante: este será una circunferencia. Si, además, la velocidad
de giro es constante, se produce el movimiento circular uniforme, que es un caso particular de movimiento circular, con radio fijo y
velocidad angular constante.

El cociente del desplazamiento entre el tiempo empleado en tal desplazamiento es llamado velocidad angular.


Figura 1, arreglo para evaluar el movimiento circular

Experimento 1:
1) Realiza los procedimientos de Inicio, y conexión de la interfase con la computadora descritos en “Guía De Experimentación
Con Interfase, Sensores Y Computadora (Software Excel)”, Inicia el Programa Excel para la adquisición de datos con el sensor
fotopuerta. Determina el intervalo de tiempo para las mediciones por medio del temporizador.
2) Dispóngase a montar el experimento según la figura utilizando la liga como una banda entre el motor y la polea
3) Conecte el motor a la fuente de poder por medio de los cables de conexión.
4) Coloque una etiqueta sobre la polea a la altura del paso de la foto-puerta para que sea censada.

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5) Encienda el motor, procure que la velocidad del motor no sea demasiado rápida para poder apreciar el comportamiento del
experimento
6) Inicie la recolección de datos mientras la etiqueta pasa por la foto-puerta
7) Registre los movimientos con la foto-puerta, al recorrer una circunferencia y tomar datos sobre un punto, se podrán obtener
datos del número de veces que la pesa pasa por la foto-puerta por minuto lo que equivaldría a revoluciones por minuto. RPM

1) ¿Cual es el diámetro del círculo de la polea?
2) ¿Cuanto tiempo tarda la polea en girar 1 vuelta?
3) Con los datos de las preguntas anteriores calcule la magnitud de la velocidad de la polea, su fuerza centrípeta y la frecuencia.

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Práctica 16
ECUACIÓN FUNDAMENTAL DE LA DINÁMICA Y DEFINICIÓN DE NEWTON
Objetivo:
Estudiar la dependencia de la aceleración de la fuerza activa y de la masa a acelerar y conocer la ecuación fundamental de la
dinámica así como la definición de Newton.

Material:
1 Pista
1 porta pesas
2 jinetes
1 polea con estribo
1 generador de marcas de tiempo
1 cinta métrica
1 cinta registradora
1 tijeras
Cordón
2 cables de conexión
Etiquetas adhesivas

Introducción:
La dinámica es la parte de la física que describe la evolución en el tiempo de un sistema físico en relación a las causas que
provocan los cambios de estado físico y/o estado de movimiento. El objetivo de la dinámica es describir los factores capaces de
producir alteraciones de un sistema físico, cuantificarlos y plantear ecuaciones de movimiento o ecuaciones de evolución para
dicho sistema.
El estudio de la dinámica es prominente en los sistemas mecánicos (clásicos, relativistas o cuánticos), pero también el
termodinámica y electrodinámica

Preparación

1) Colocamos la pista sobre la mesa y el vagón para experimentos (junto con 3 pesas ranuradas) sobre la pista.
2) Elevamos un poco un extremo de la pista (aproximadamente 1,5 cm.) con ayuda de la varilla de soporte de 6 cm. Esta elevación
deberá contrarrestar el rozamiento.
3) Sobre el extremo elevado colocamos el jinete, el cual deberá evitar que el vagón ruede hacia abajo.
4) Fijamos la polea en la perforación de la pista.
5) Pasamos a través del generador de marcas de tiempo una cinta de papel metalizado de aproximadamente 1 m de longitud y la
fijamos al vagón con ayuda de una etiqueta adhesiva.

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6) Aseguramos el otro extremo de la cinta registradora a la pinza de cocodrilo en el generador de marcas de tiempo. Conectamos el
generador de marcas de tiempo a una tensión alterna de 15 V.
7) Deslizamos el vagón completamente hasta el generador de marcas de tiempo. Si el ajuste de la altura es correcto, el vagón no
debe rodar por sí solo. Si empujamos ligeramente el vagón, éste deberá rodar sobre la pista con una velocidad constante. Si el
vagón disminuyera de velocidad deberemos revisar la compensación del rozamiento.
8) Directamente frente al vagón colocamos un jinete sobre la pista para que detenga el vagón.
9) Atamos una cinta a un cordón de unos 1,5 m de longitud. Colgamos el cordón del vagón para experimentos, lo llevamos sobre la
polea y suspendemos el plato para pesos de la cinta del cordón.
10) La masa del platillo para pesas es de 10 g., la fuerza activa es por el momento de 0,1 N.

Experimento 1
1) La masa a acelerar está compuesta por el vagón y por la masa del peso propulsor. Mantenemos la masa constante de 220 g., el
peso propulsor es primeramente 10 g y luego lo elevamos a 20 g (colocando un peso de ranura de 10g), de esta manera doblamos
la fuerza activa (a 0,2 N).
2) Sostenemos firmemente el vagón y retiramos el jinete. Entonces soltamos el vagón, este es detenido al final de la pista por el
jinete, evitando que caiga. Determinamos con ayuda de la fórmula dada la aceleración a.
A= 2*s/t2

Experimento 2
1) Manteniendo la fuerza propulsora constante (0,1 N el peso del platillo para pesas) doblamos la masa total colocando en el vagón
primeramente una pesa ranurada de 50g (total 100g + 10 g) y luego tres veces 50g y 10 g (total 210 g + 10g).
Aceleración con una masa 110 g: _____m/s2
Aceleración con una masa 220 g: _____m/s2
La aceleración es indirectamente proporcional a la masa.

Experimento 3
Determinamos de nuevo la aceleración con ayuda del generador de marcas de tiempo. La masa del vagón es de 180 g (vagón + 2
veces 50 g + 3 veces 10 g), la fuerza es ejercida por la fuerza del peso de 20 g (platillo + pesa ranurada de 10 g) y es por lo tanto
de 0,2 N. la masa total es de 0,2 kg.
La aceleración es de _____m/s2

Experimento 1
Aceleración con una fuerza 0,1 N: _____ m/s2
Aceleración con una fuerza 0,2 N: _____ m/s2
La aceleración es proporcional a la fuerza.
Experimento 2
Juntamos los experimentos parciales hasta ahora realizados y comparamos las medidas de la fuerza y de los productos de la masa y
de la aceleración:
Fuerza F (N) Masa m (Kg.) Aceleración a (m/s2) m*a
0,1 0,22
0,2 0.22
0.1 0.11
0.1 0.22

Tomamos de los experimentos 1 y 2 los datos para llevar a cabo el siguiente razonamiento:
Fuerza 0.2 N Masa 0.2 Kg. _____m/s2

Conclusiones
1. La aceleración es directamente proporcional a la fuerza e inversamente proporcional a la masa a acelerar.
2. 1 Newton es la fuerza necesaria para producir sobre una masa de 1 Kg. una aceleración de 1 m/s2

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Práctica 17
DETERMINACION DINAMICA DE LA MASA

Objetivo:
Determinación dinámica de la masa

Material:
1 pista
2 jinetes
2 carritos de experimentación
1 muelle para carritos
4 pesas 50 g
1 tijeras
1 cordón
Cerillos

Introducción:
La Primera ley de Newton nos dice que para que un cuerpo altere su movimiento es necesario que exista algo que provoque dicho
cambio. Ese algo es lo que conocemos como fuerzas. Estas son el resultado de la acción de unos cuerpos sobre otros.

La Segunda ley de Newton se encarga de cuantificar el concepto de fuerza. Nos dice que la fuerza neta aplicada sobre un cuerpo es
proporcional a la aceleración que adquiere dicho cuerpo. La constante de proporcionalidad es la masa del cuerpo, de manera que
podemos expresar la relación de la siguiente manera:

F=ma

Tanto la fuerza como la aceleración son magnitudes vectoriales, es decir, tienen, además de un valor, una dirección y un sentido.
De esta manera, la Segunda ley de Newton debe expresarse como:

F=ma
La unidad de fuerza en el Sistema Internacional es el Newton y se representa por N. Un Newton es la fuerza que hay que ejercer
sobre un cuerpo de un kilogramo de masa para que adquiera una aceleración de 1 m/s2, o sea:

1 N = 1 Kg. · 1 m/s2

La expresión de la Segunda ley de Newton que hemos dado es válida para cuerpos cuya masa sea constante. Si la masa varia, como
por ejemplo un cohete que va quemando combustible, no es válida la relación F = m · a. Vamos a generalizar la Segunda ley de
Newton para que incluya el caso de sistemas en los que pueda variar la masa.
Para ello primero vamos a definir una magnitud física nueva. Esta magnitud física es la cantidad de movimiento que se representa
por la letra p y que se define como el producto de la masa de un cuerpo por su velocidad, es decir:

p=m·v

La cantidad de movimiento también se conoce como momento lineal. Es una magnitud vectorial y, en el Sistema Internacional se
mide en Kg·m/s. En términos de esta nueva magnitud física, la Segunda ley de Newton se expresa de la siguiente manera:
La Fuerza que actúa sobre un cuerpo es igual a la variación temporal de la cantidad de movimiento de dicho cuerpo, es decir;

F = dp/dt

De esta forma incluimos también el caso de cuerpos cuya masa no sea constante. Para el caso de que la masa sea constante,
recordando la definición de cantidad de movimiento y que como se deriva un producto tenemos:

F = d(m·v)/dt = m·dv/dt + dm/dt ·v

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Como la masa es constante

dm/dt = 0

y recordando la definición de aceleración, nos queda

F=ma

tal y como habíamos visto anteriormente.

Preparación

1) Para todas las mediciones preparamos una laza, cuya longitud total estando extendida sea de 25- 30 cm.
2) Colocamos esta laza sobre los extremos del muelle del vagón para experimentos.
3) Acercamos ambos vagones para experimentos hasta que el muelle (con la laza) se sostenga con sus muescas entre ambos
vagones. Ambos vagones para experimentos se encuentran en el centro de la pista.

Experimento:
1) Quemamos completamente la laza con ayuda de un fósforo, con lo que comienza el movimiento de ambas masas.
2) Medimos la velocidad ajustando previamente la relación entre las velocidades dada por el teorema del impulso, es decir, la
relación entre las distancias recorridas en tiempos iguales. Proporcionamos continuamente la posición de los lados exteriores de
ambos vagones (posición inicial) y colocamos un jinete al final de la distancia previamente ajustada (posición final). Los dos
vagones deben chocar simultáneamente contra los jinetes.
3) Ajustamos sucesivamente el peso dados por la tabla colocando pesos de ranura y llevamos a cabo el experimento.


Masas Relación Posición inicial Posición final Relación
Izquierda Derecha entre las Izquierda Derecha Izquierda Derecha entre las
masas distancias
100 g 100g 25 52 10 67
200g 100g 15 42 0 72
150g 100g 20 47 10 62
150g 50g 20 47 10 77
200g 50g 20 47 10 87

Conclusión: si dos cuerpos actúan uno sobre el otro, es posible calcular la masa de un cuerpo a partir de la relación entre las
velocidades después de la interacción y a partir del conocimiento de la masa del otro cuerpo.

Para el caso de que dos masas que se encuentren en reposo se pongan en movimiento repeliéndose mutuamente por medio de una
acción opuesta de fuerzas, el teorema del impulso nos dice que las velocidades se comportan inversamente proporcionales a las
masas. Esto posibilita la determinación dinámica de la masa.

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Práctica 18
MEDIDA DE LA ACELERACIÓN DE LA GRAVEDAD

Objetivo:
Medir la aceleración de la gravedad

Material:
1 Riel soporte 30 cm.
1 Pinza de mesa
2 Nueces
1 Nuez redonda
1 Espiga de cojinetes
1 Portapesas
2 Pesas ranuradas 50 g
1 Cinta métrica
1 Cordón
1 Tijeras

Material auxiliar:
1 cronómetro

Introducción:
Según las leyes de Newton, toda fuerza ejercida sobre un cuerpo le imprime una aceleración. En presencia de un campo
gravitatorio, todo cuerpo se ve sometido a la fuerza de la gravedad, y la aceleración que imprime esta fuerza, o aceleración en cada
punto del campo, se denomina intensidad del campo gravitatorio.
Para la superficie de la Tierra, la aceleración de la gravedad es de 9,8 m/s2. Este valor de g es considerado como el valor de
referencia y, así, se habla de naves o vehículos que aceleran a varios g. En virtud del principio de equivalencia, un cuerpo bajo una
aceleración dada sufre los mismos efectos que si estuviese sometido a un campo gravitatorio cuya aceleración gravitatoria fuese la
misma.
Antes de Galileo Galilei se creía que un cuerpo pesado cae más deprisa que otro de menos peso. Según cuenta una leyenda, Galileo
subió a la torre inclinada de Pisa y arrojó dos objetos de masa diferente para demostrar que el tiempo de caída libre era,
virtualmente, el mismo para ambos. En realidad, se cree hacía rodar cuerpos en planos inclinados y, de esta forma, medía de
manera más precisa la aceleración.

Preparación:

1) Sujetamos la pinza de mesa con el riel de soporte a la superficie de la mesa.
2) Fijamos perpendicularmente la varilla de soporte a la superficie de la mesa.
3) Fijamos perpendicularmente la varilla de soporte 50 cm. sobre el riel de soporte.
4) Sobre la varilla de soporte fijamos primero la nuez inferior paralela a la superficie de la mesa.
5) Colocando la varilla de soporte 25 cm. por medio de la nuez redonda prolongamos la varilla de soporte.

32

6) Fijamos la nuez superior de tal manera que se proyecte hacia adelante.
7) Fijamos el bulón de cojinetes a la nuez superior de tal manera que se proyecte lo más posible sobre la mesa hacia afuera.
8) Suspendemos el platillo para pesos de un cordón de unos 1.7 m de longitud.
9) Atamos una gaza en el otro extremo del cordón y lo llevamos a través de la perforación del bulón de cojinetes.
10) Enganchamos el cordón en el tornillo moleteado de la nuez inferior.
11) Desplazando la nuez podemos ajustar la longitud del péndulo. La longitud del péndulo es la distancia del bulón de cojinetes
hasta el centro de gravedad de la masa suspendida.
12) Colocamos 2 pesas ranuradas de 50 g sobre el platillo para pesas. El centro de gravedad de la masa se encuentra
aproximadamente en el centro entre ambas pesas ranuradas la longitud del péndulo debe de ser de unos 70-90 cm.
13) Medimos la longitud del péndulo exactamente hasta los mm.

Experimento 1:
1) Medimos el tiempo para 10 oscilaciones y calculamos a partir del mismo el tiempo T para 1 oscilación.

Tiempo para 10 oscilaciones:_____s
Duración de la oscilación:_____s

De la fórmula para la duración de la oscilación

T = 2π I/g

Obtenemos la aceleración de la gravedad g con

g = 4*π2*l
T2

Resultado: g = _____m/s2


Por medio de un péndulo de hilo, con longitud de péndulo conocida, podemos calcular la aceleración de la gravedad. El valor
exacto es de 9.81 m/s2

Calculamos la aceleración de la gravedad para longitudes de péndulo, las cuales se obtienen sumando o restando 5 mm. a la
longitud de péndulo a medir. Observemos la fuerte influencia del error al medir la longitud.
g= _____m/s2 para I = 1 + 5 mm
g= _____m/s2 para I = 1 - 5 mm

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Práctica 19
MEDICIÓN DE FUERZA
Objetivo:
Reconocer el concepto de fuerza, interpretar sus unidades y realizar un ejemplo demostrativo al respecto. Medir la fuerza que se
necesita para deformar un cuerpo elástico.

Material:
1 Muelle helicoidal duro
1 Dinamómetro 2 N
1 Hoja de papel

Introducción:
Se denomina fuerza a cualquier acción o influencia capaz de modificar el estado de movimiento o de reposo de un cuerpo, es decir,
de imprimirle una aceleración modificando su velocidad.
La expresión matemática de este concepto físico es la siguiente:
F= M*A
Donde F = fuerza
M= masa
A= Aceleración
Este concepto es una magnitud vectorial determinada por dirección y sentido de su aplicación

Preparación:
Montaje de acuerdo a ilustración

1) Colocamos el muelle helicoidal sobre una hoja de papel como se indica en la ilustración y marcamos sobre la misma su extremo
(éste debe estar aprox. en el centro de la hoja). A continuación marcamos 5 puntos a intervalos de 2 cm. respectivamente a partir
del extremo.

Experimento:
1) Enganchamos el dinamómetro 2 N al extremo derecho del muelle y sostenemos el extremo izquierdo del muelle.
2) Tiramos del dinamómetro y leemos qué fuerza se necesita para la rotación del muelle hasta la marca respectiva.

Trasladamos los resultados a la tabla. 1

Alargamiento del muelle 2cm 4 cm. 6 cm. 8 cm. 10 cm.
Fuerza necesaria (N)

Necesitamos una fuerza para poder rotar un muelle helicoidal.
Esa fuerza se mide con el dinamómetro.
Mientras más alarguemos el muelle, más fuerza necesitaremos.

¿Cuáles son las variables que en este experimento determinan el concepto de Fuerza?
¿Como es la proporcionalidad de la fuerza debida la restitución del resorte cuando este se somete a deformación con el
dinamómetro?.
Una vez alcanzado el valor de fuerza en el dinamómetro a los diez centímetros de elongación, desplace el dinamómetro hacia el
resorte ¿Cuáles son los resultados?, ¿Respecto al concepto de que la fuerza es una magnitud vectorial como explicaría los
resultados obtenidos?.

34

Práctica 20
FUERZA DE ROZAMIENTO
Objetivo:
Aplicar los conocimientos relativos a las fuerzas no conservativas, determinar las variables que afectan al movimiento respecto a la
fricción.
Medir fuerza de deslizamiento y de rodamiento

Material:
1 Paralelepípedo de hierro pequeño
1 Vagón para experimentos
1 Dinamómetro 2 N
2 Pesas ranuradas 50 g

Introducción:
Se define como fuerza de rozamiento o fuerza de fricción entre dos superficies en contacto a la fuerza que se opone al movimiento
de una superficie sobre la otra (fuerza de fricción cinética) o a la fuerza que se opone al inicio del movimiento (fuerza de fricción
estática). Se genera debido a las imperfecciones, especialmente microscópicas, entre las superficies en contacto. Estas
imperfecciones hacen que la fuerza entre ambas superficies no sea perfectamente perpendicular a éstas, sino que forma un ángulo φ
con la normal (el ángulo de rozamiento). Por tanto, esta fuerza resultante se compone de la fuerza normal (perpendicular a las
superficies en contacto) y de la fuerza de rozamiento, paralela a las superficies en contacto.

Leyes del rozamiento para cuerpos sólidos
• La fuerza de rozamiento se encuentra en la dirección de la superficie de apoyo.
• El coeficiente de rozamiento es prácticamente independiente del área de la superficie de contacto.
• El coeficiente de rozamiento depende de la naturaleza de los cuerpos en contacto, así como del estado en que se
encuentren sus superficies.
• La fuerza máxima de rozamiento es directamente proporcional a la fuerza normal que actúa entre las superficies de
contacto.
• Para un mismo par de cuerpos, el rozamiento es mayor un instante antes del movimiento que cuando se está en
movimiento.

Preparación:

1) Determinamos el peso del paralelepípedo de aluminio y del pequeño paralelepípedo de hierro. El peso del pequeño
paralelepípedo de hierro debe ser tan grande como el peso del paralelepípedo de aluminio.

Peso del paralelepípedo de aluminio: ______N.
Peso del paralelepípedo pequeño de hierro: _____N.

Experimento 1:
1) El paralelepípedo de aluminio posee un gancho en la dirección longitudinal. A este enganchamos el dinamómetro 2 N.
2) Colocamos el paralelepípedo sobre una hoja de papel no muy lisa y le cargamos adicionalmente con 2 pesas ranuradas de 50 g.

El peso total es: _____N

35

3) Tiramos del paralelepípedo de aluminio con el dinamómetro hasta que lo pongamos en movimiento. La fuerza máxima efectiva
la llamamos "rozamiento de adhesión".

El rozamiento de adhesión con un peso de 2 N es: _____N

Experimento 2:
1) Tiramos del paralelepípedo de aluminio con el dinamómetro de tal manera que este se mueva más o menos uniforme. La fuerza
indicada por el dinamómetro es el "rozamiento de deslizamiento”

El rozamiento de deslizamiento con un peso de 2 N es: _____N.

Experimento 3:
1) Reemplazamos el paralelepípedo de aluminio por el pequeño paralelepípedo de hierro y lo cargamos de la misma manera con
ambas pesas ranuradas. El peso no varía, pero la superficie de apoyo ha disminuido. Determinamos de nuevo como en el segundo
experimento
Rozamiento de deslizamiento. ¿Ha disminuido?.

Rozamiento de deslizamiento con una superficie menor: _____N.

Experimento 4:
1) Retiramos ambas pesas ranuradas del paralelepípedo de hierro, disminuyendo así el peso en la mitad. Luego medimos de nuevo
el rozamiento de deslizamiento.

Rozamiento de deslizamiento sin carga adicional (peso 1 N): _____N.

Experimento 5:
1) Cargamos de nuevo el paralelepípedo de hierro con las dos pesas de 50g e investigamos la influencia de la superficie sobre el
rozamiento de deslizamiento. Medimos el rozamiento de deslizamiento al moverse el cuerpo sobre un pañuelo de papel y sobre una
hoja lisa de papel.

Rozamiento de deslizamiento con un peso de 2 N sobre un pañuelo de papel: _____ N.

Experimento 6:
1) Colocamos el pequeño paralelepípedo de hierro con una pesa ranurada de 50 g sobre el vagón para experimentos. La masa del
vagón sustituye a la segunda pesa ranurada de 50 g. Determinamos ahora el "rozamiento de rodamiento": tiramos del vagón con el
dinamómetro y lo movemos lo más uniformemente posible sobre la hoja de papel.

Rozamiento de rodamiento con un peso de 2 N sobre el papel:_____N

1) El rozamiento de adhesión es mayor que el rozamiento de deslizamiento. El rozamiento de rodamiento es menor que el de
deslizamiento.

2) El rozamiento de deslizamiento depende del peso del cuerpo pero no del tamaño de la superficie de apoyo.

36

Práctica 21
ALARGAMIENTO DE UN MUELLE HELICOIDAL - LEY DE HOOKE
Objetivo:
Estudiar la relación entre alargamiento de un muelle y la fuerza empleada. Reconocer el concepto del estipulado por Hooke,
entender la naturaleza de la constante de elongación de un resorte.

Material:
1 riel de soporte
1 varilla de soporte 25 cm.
1 pinza de mesa
1 nuez
1 nuez redonda
1 bufón de cojinetes
1 platillo para pesas ranuradas
2 pesos con ranura 50 g
1 muelle helicoidal blando
1 muelle helicoidal duro
1 cinta métrica

Introducción:
En física, la ley de elasticidad de Hooke o ley de Hooke, originalmente formulada para casos de estiramiento longitudinal,
establece que la deformación ε de un material elástico es directamente proporcional a la fuerza aplicada F:
Donde:
∆L: alargamiento longitudinal,
L: Longitud original,
E: módulo de Young o módulo de elasticidad,
A sección transversal de la pieza estirada.
La ley se aplica a materiales elásticos hasta un límite denominado límite de elasticidad.
Esta ley recibe su nombre de Robert Hooke, físico británico contemporáneo de Isaac Newton. Ante el temor de que alguien se
apoderara de su descubrimiento, Hooke lo publicó en forma de un famoso anagrama, revelando su contenido un par de años más
tarde.

Preparación
1) Montaje de acuerdo con la ilustración.

1) Fijamos al borde de la mesa, la pinza de mesa con el riel de soporte.
2) Unimos con ayuda de la nuez redonda la varilla de soporte 25 cm., a la varilla de soporte 50 cm.
3) Fijamos esta varilla de soporte de 75 cm. de longitud perpendicularmente al riel de soporte.
4) En el tope fijamos una nuez con bulón de cojinetes.

37

5) Suspendemos el muelle helicoidal blando (fácilmente alargable) del bulón de cojinetes y del muelle suspendemos el platillo para
pesas ranuradas.
6) Medimos con ayuda de la cinta métrica la distancia entre la superficie de la mesa y el lado inferior del platillo para pesas
ranuradas. La fuerza del peso es de 0,1 N.

Experimento1
1) Colocamos primero una pesa ranurada de 50 g y luego dos pesas ranuradas de 50 g. El aumento del peso es de respectivamente
0,5 N Y 1 N. La distancia entre la superficie de la mesa y el lado inferior del platillo para pesas ranuradas es menor que con el
platillo sin peso alguno.
2) Trasladamos a la tabla los resultados de la medición.

Experimento 2
1) Repetimos el experimento con el muelle helicoidal “duro” (se alarga con más dificultad).
2) Trasladamos los resultados a la segunda tabla.

Muelle blando:

0,1 N 0,6 N 1,1 N
Fuerza
(platillo solo) (platillo + un peso) (platillo + 2 pesos)
distancia mesa platillo (cm.)

aumento de la fuerza 0.5 N 1N

Alargamiento (cm.)

Muelle duro:

0,1 N 0,6 N 1,1 N
Fuerza
(platillo solo) (platillo + un peso) (platillo + 2 pesos)
distancia mesa platillo (cm.)

aumento de la fuerza 0.5 N 1N

Alargamiento (cm.)

Como puede observar en los resultados el alargamiento es proporcional a la fuerza. El muelle blando se alarga más que el duro al
cargarse ambos igualmente

Resultados y Conclusiones.
Llene las tablas descritas, con los datos obtenidos determine la constante de elongación de los resortes de experimentación.
Por medio del análisis dimensional de la expresión de proporcionalidad de la ley de Hooke, exprese las unidades de la constante.

38

Práctica 22
DIRECCIÓN DE UNA FUERZA Y PUNTO DE APLICACIÓN
Objetivo:
Determinar las cualidades de la fuerza respecto a su naturaleza de magnitud vectorial. Conocer la
Descomposición de una cantidad vectorial.

Material:
1 riel de soporte
1 pinza de mesa
1 nuez
1 bulón de cojinetes
1 brazo de palanca
1 platillo para pesos con ranura
2 pesos con ranura 50 9
1 dinamómetro 2 N

Preparación:
Montaje de acuerdo con la ilustración.

1) Fijamos al borde de la mesa, la pinza de mesa con el riel de soporte.
2) Fijamos la varilla de soporte de 50 cm. perpendicularmente al riel de soporte.
3) Arriba fijamos una nuez.
4) Fijamos el brazo de palanca a la nuez en el orificio superior con ayuda del bulon de cojinetes, de manera que el brazo de palanca
pueda girar.
5) Colocamos perpendicularmente el brazo de palanca.
6) Suspendemos de la espiga inferior el platillo para pesas, con 2 pesas ranuradas de 50 g.
7) Enganchamos el dinamómetro a la penúltima espiga.

Experimento 1
1) Tiramos con la mano del dinamómetro perpendicularmente hacia abajo.
2) El dinamómetro deberá indicar 1 N. ¿Qué efecto tiene la fuerza?
3) Luego tiramos horizontalmente con la fuerza 1 N. El efecto de la fuerza es ahora distinto. Es decir, para el efecto de una fuerza
es decisiva no solamente la cantidad de la fuerza sino también la dirección en la que actúa.

Experimento 2:
1) Enganchamos el dinamómetro a la primera espiga bajo el centro y tiramos horizontalmente con la fuerza 1 N.
2) El efecto de la fuerza es ahora distinto del primer experimento. También el punto de aplicación es decisivo para el efecto de
una fuerza.

El efecto de una fuerza depende de tres factores: intensidad, dirección y punto de aplicación.
Realice un análisis de fuerzas en el plano cartesiano para el presente experimento determinando las tensiones debidas al peso de
cuerpo de experimentación.

39

Práctica 23
PLANO INCLINADO
Objetivo:
Estudiar la relación entre el peso y la fuerza de suspensión en un plano inclinado

Material:
2 Rieles de soporte
1 Pieza de unión para rieles
1 Nuez redonda
1 Jinete con tornillo de pariete
1 Porta dinamómetros
1 Dinamómetro 2 N
1 Cinta métrica
1 Cordón
Tijeras

Introducción:
El plano inclinado, es una de las máquinas simples, ya que permite reducir la fuerza que es necesaria realizar para elevar una carga.

Preparación:

1) Uniendo ambos rieles de soporte con la pieza de unión para rieles construimos una pista.
2) Fijamos en la perforación en el extremo del riel la varilla de soporte de 50 cm.
3) Fijamos a la nuez redonda el otro extremo de la varilla de soporte.
4) Colocamos el riel con ayuda de la varilla de soporte de tal manera que forme un plano inclinado.
5) A continuación deslizamos la varilla de soporte a través del riel de tal manera que el extremo elevado de la pista se encuentre a
12 cm. sobre la mesa.
6) Fijamos el porta dinamómetros al jinete con tornillo de apriete y colocamos éste cerca de la varilla de soporte sobre la pista.
7) Fijamos el dinamómetro al porta dinamómetros con la parte superior (oculta). En esta posición ajustamos exactamente el punto
cero del dinamómetro.
8) Fijamos en la perforación del vagón para experimentos un pedazo de cordón y enganchamos a esta gaza el dinamómetro.

Experimento 1:
Estudiaremos la relación entre el peso del vagón para experimentos y la fuerza de suspensión para un ángulo de inclinación del
plano inclinado determinado. La fuerza de suspensión la medimos con el dinamómetro.
1) Por el momento utilizamos el vagón para experimentos sin la pesa ranurada. El vagón tiene una masa de 50 g. Leemos la fuerza
indicada por dinamómetro y la trasladamos a la tabla.

40

2) Ahora colocamos primeramente una pesa ranurada de 50 g, luego dos pesas ranuradas de 50 g, determinamos de nuevo la fuerza
de suspensión. La masa del vagón es entonces 100 g y 150 g respectivamente.
Trasladamos los resultados a la tabla.

Experimento 2:
Determinaremos la relación entre la fuerza de suspensión y la inclinación del plano indicado.
1) Primero utilizamos el vagón con 1 pesa ranurada y luego con 2 pesos con ranura. Su masa es, por lo tanto, 100 g y luego 150 g,
mientras que su peso es de 1 N y 1,5 N respectivamente.
2) Ajustamos la altura de la pista sucesivamente a 12 cm., 24 cm. y finalmente a 36 cm. La longitud del plano inclinado es de 60
cm. Medimos respectivamente las fuerzas de suspensión y trasladamos los resultados a la tabla.

Resultados experimento 1

Masa del vagón (g) Peso del vagón (N) Fuerza de suspensión (N)
50 0.5N
100 1N
150 1.5N

Resultados experimento 2

Alturas h Longitud Inclinación h/l Peso G Fuerza de F /G
(cm.) suspensión (N)
12 60 1N
24 60 1N
36 60 1N
12 60 1.5 N
23 60 1.5 N
36 60 1.5 N

Existe una relación entre la intensidad de la fuerza de suspensión y la inclinación del plano. La relación entre la fuerza de
suspensión y el peso del cuerpo es tan grande como la relación entre la altura y la longitud del plano. Es válida por lo tanto la
siguiente relación:
F / G = h/l

41

Práctica 24
DESCOMPOSICIÓN DE FUERZAS EN EL PLANO INCLINADO
Objetivo:
Estudiar la descomposición de la fuerza, en fuerzas parciales

Material:
2 Rieles de soporte
1 Varilla
1 Pieza de unión para rieles
1 Nuez redonda
1 Jinete con tornillo de apriete
1 Porta dinamómetros
2 Dinamómetros 2 N
1 Cinta métrica
1 Cordón
Tijeras

Introducción:
El plano inclinado, es una de las máquinas simples, ya que permite reducir la fuerza que es necesaria realizar para elevar una carga.
Imaginemos que queremos arrastrar el peso G desde una altura 1 hasta una altura 2; siendo las posiciones 1 y 2 a las que nos
referimos, las del centro de gravedad del bloque representado en la figura.
El peso del bloque, (que como sabemos es una magnitud vectorial vertical y hacia abajo), puede descomponerse en dos
componentes F1 y F2', paralela y perpendicular al plano inclinado respectivamente:

F1 = G·sen(α)
F2 = G·cos(α)

Plano inclinado y fuerzas existentes

Es posible descomponer una fuerza en dos o más fuerzas parciales. Un ejemplo de lo anterior es la descomposición de la fuerza del
peso: sobre un plano inclinado.

Preparación

42

1) Uniendo ambos rieles de soporte con la pieza de unión para rieles construimos una pista.
2) Fijamos la varilla de soporte de 50 cm. en la perforación en el extremo del riel.
3) Fijamos el otro extremo de la varilla de soporte a través del riel de tal manera que el extremo elevado de la pista se encuentre a
24 cm. sobre la mesa.
4) Fijamos el porta dinamómetros al jinete con tornillo de apriete y colocamos éste cerca de la varilla de soporte sobre la pista.
5) Fijamos el dinamómetro al porta dinamómetros con la parte superior (oculta). En esta posición ajustamos exactamente el punto
cero del dinamómetro.
6) Fijamos un pedazo de cordón en la perforación del vagón para experimentos. Enganchamos el dinamómetro a esta gaza.
7) Fijamos una segunda gaza en la torre del vagón para experimentos. Enganchamos el segundo dinamómetro a esta gaza y los
sostenemos de tal manera que forme un ángulo recto con la pista. Antes de efectuar la medición tenemos que ajustar en esta
posición el punto cero del dinamómetro. Utilizamos el vagón para experimentos primero sin pesa ranurada. El vagón tiene una
masa de 50 g. Sostenemos el dinamómetro normal al plano inclinado de tal manera que el vagón apenas no se eleve sobre la pista.
Leemos las fuerzas indicadas por ambos dinamómetros y las trasladamos a la tabla.
8) Ahora colocamos primeramente una pesa ranurada de 50 g, luego dos pesas de 50g; determinamos de nuevo las fuerzas. La
masa del vagón es entonces 100 g y 150 respectivamente. Trasladamos los resultados a la tabla.


Altura h Inclinación Masa Peso Fuerza de Fh Fuerza
(cm.) h/l (N) Suspensión Normal Fn
(N) (N)
12 0.2 50g 0.5
12 0.2 100g 1
12 0.2 150 1.5
24 0.4 50 0.5
24 0.4 100 1
24 0.4 150 1.5

Dibujamos un paralelogramo de fuerzas, escogiendo graduaciones apropiadas para las dimensiones del plano inclinado y para las
fuerzas. Nos aseguramos de que la fuerza del peso origine las diagonales en el paralelogramo de fuerzas.

La fuerza del peso del vagón origina sobre el plano inclinado una componente de la fuerza en la dirección del plano (fuerza de
suspensión) y una componente de la fuerza normal al plano inclinado (fuerza normal). La fuerza del peso origina las diagonales en
el paralelogramo de
Fuerza

43

Práctica 25
PRESIÓN HIDROSTÁTICA
Objetivo:
Determinar la presión hidrostática

Material:
1 Riel de soporte
2 Capuchones de plástico para varillas de soporte
1 Nuez
1 Nuez redonda
2 Tubitos de vidrio acrílico
1 Juego de sondas de inmersión
1 Manguera de plástico 20 cm
1 Manguera de plástico 45 cm
1 Cilindro graduado
1 Cinta métrica
Líquido colorante (azul de metileno)
Agua

Preparación

1) Insertamos una varilla de soporte 25 cm. a través de la perforación transversal del riel de soporte.
2) Ajustamos la varilla de soporte con ayuda del tornillo moleteado.
3) Colocamos los capuchones de plástico a ambos extremos de la varilla de soporte.
4) Fijamos la varilla de soporte de 50 cm. perpendicularmente al riel de soporte y colocamos arriba sobre la varilla de soporte una
nuez.
5) Fijamos la varilla de soporte 10 cm. a la nuez.
6) Colocamos la nuez redonda sobre la varilla de soporte 10 cm.
7) Construimos un manómetro a partir de los dos tubitos de vidrio acrílico y la manguera corta de plástico.
8) Fijamos los tubitos de vidrio acrílico a la nuez redonda.
9) Vertemos agua con un poco de líquido colorante en el manómetro. El nivel del agua debe encontrarse a unos 10 cm. de altura en
los tubitos.
10) Llenamos con agua el cilindro graduado hasta aproximadamente 1 cm. bajo su borde.
Marcamos el nivel del agua y hacemos marcas a 5 cm. y a 10 cm. respectivamente bajo la primera.

Experimento 1:
1) Unimos la sonda recta de inmersión (para la presión desde abajo) con el manómetro por medio de la manguera de plástico. El
agua debe encontrarse al mismo nivel en los dos tubitos del manómetro.
2) Sumergimos la sonda de inmersión en el agua del cilindro graduado.

44

3) A continuación sumergimos la sonda de inmersión a 5 cm. y medimos la diferencia de nivel entre las columnas de agua en los
tubitos del manómetro.
Expresamos la presión hidrostática (la presión alrededor del agua) en milímetros de columna de agua (mm WS). 10 mm de la
columna de agua corresponden a la presión de 1 mbar

Experimento 2
1) Reemplazamos la sonda recta de inmersión por la sonda de inmersión para la presión desde abajo.
2) Cerramos con el tapón de plástico la abertura lateral de la sonda de inmersión. La presión hidrostática puede ahora actuar sólo
desde arriba. El nivel del agua debe ser igual en los dos tubitos del manómetro.
3) Sumergimos de nuevo la sonda de inmersión, primero a 5 cm. de profundidad y luego a 10 cm. de profundidad. Medimos de
nuevo la presión hidrostática.

Experimento 3
1) Cerramos con el pequeño tapón de plástico la abertura superior de la sonda de inmersión. La presión hidrostática puede actuar
sólo desde el lado.
El nivel del agua debe ser igual en los dos tubitos del manómetro.
2) Sumergimos de nuevo la sonda de inmersión, primero a 5 cm. de profundidad y luego a 10 cm. de profundidad. Medimos de
nuevo la presión hidrostática.

Experimento 1
Profundidad de sumersión 5 cm. 10 cm.
Presión ______mm= _____mbar ______mm= _____mbar

Experimento 2

Experimento 3

Conclusiones:
1. La presión hidrostática aumenta al aumentar la profundidad de sumersión.
2. La presión hidrostática es la misma desde todas direcciones a una misma profundidad de sumersión

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Práctica 26
LEY DE BOYLE-MARIOTTE
Objetivo:
Comprobar las relaciones entre las variables enunciadas en la ley de Boyle-Mariotte. Conocer y aplicar experimentalmente la ley
de Boyle-Mariotte.

Material:
Jeringa de plástico
Juego de pesas
Soportes y pinzas.
Calibrador
Portapesas
Pinza para tubo de ensayo
1 cordón

Introducción:
La ley de Boyle-Mariotte relaciona la presión de un gas con el volumen que éste ocupa cuando la temperatura permanece
constante. La Ley de Boyle-Mariotte (o Ley de Boyle, como se la conoce a veces), formulada por Robert Boyle y Edme Mariotte,
es una de las leyes de los gases ideales que relaciona el volumen y la presión de una cierta cantidad de gas mantenida a temperatura
constante, y dice que el volumen es inversamente proporcional a la presión:

donde es constante si la temperatura y la masa del gas permanecen constantes.

Cuando aumenta la presión, el volumen disminuye, mientras que si la presión disminuye el volumen aumenta. El valor exacto de la
constante k no es necesario conocerlo para poder hacer uso de la Ley; si consideramos las dos situaciones de la figura,
manteniendo constante la cantidad de gas y la temperatura, deberá cumplirse la relación:
Esta Ley es una simplificación de la Ley de los gases ideales particularizada para procesos isotermos.

Junto con la ley de Charles y Gay-Lussac y la ley de Graham, la ley de Boyle forma las leyes de los gases, que describen la
conducta de un gas ideal. Las tres leyes pueden ser generalizadas en la ecuación universal de los gases.

Desarrollo experimental.
El dispositivo experimental utilizado está reflejado en la figura 1b. Observe el tipo de jeringa utilizado. Se prefiere utilizar una de
plástico en vez de vidrio porque presenta menos rozamiento.

Figura 1a
Figura 1b
Indica el tipo de
jeringa Dispositivo
empleado en el experimental
experimento.

46

Las cuerdas que tiran del émbolo de la jeringa deben ser resistentes. Observe cómo se disponen las cuerdas. La polea debe ser
fuerte para que no ceda ante los pesos que se colocan en los portapesas. Antes de realizar el montaje de la figura 1 se lubrica el
émbolo y la parte interior de la jeringa. No utilizar grasa sólida.

La primera medida se hace con un volumen de aire inicial (en nuestro experimento de 10 ml) que se encuentra a la presión
atmosférica. Esta medida se hace sin apretar la pinza de tubo de ensayo. Observe que para mantener tensa la cuerda se coloca un
portapesas cuya masa es 20 gramos.

A continuación se aprieta la pinza para tubo de ensayo y se cuelgan pesas en el portapesas y se leen los correspondientes
volúmenes. Para evitar, en lo posible, medidas erróneas, una vez que ha colocado las pesas comprima el émbolo y lo suelta para
que vaya a su posición de forma espontánea, también puede estirarlo y dejar que vuelva a su posición. Conviene hacer tres o cuatro
operaciones como las señaladas y tomar el valor medio del volumen.

Observe la secuencia de fotos (fig 3 a, 3b, 3c, 3d, 3e y 3f ) y anote los resultados en la tabla 1. Observe que en cada fotografía se ha
ampliado la imagen de la jeringa para que pueda leerse el volumen ocupado por el gas.

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08 manual fisica

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