MANUAL DE PRÁCTICAS DE LABORATORIO FÍSICA GENERAL Topografía – D9 Estudios Generales Sede Trujillo
ÍNDICE 01 02 ✓ Indicaciones generales. 03 ✓ Estructura del informe. 04 ✓ Rúbrica de evaluación del informe de práctica de laboratorio. 11 ✓ Laboratorio 01: Primera condición de equilibrio. 18 ✓ Laboratorio 02: Movimiento con aceleración constante. 27 ✓ Laboratorio 03: 2da Ley de Newton. 36 ✓ Laboratorio 04: Fluidos en reposo. 43 ✓ Laboratorio 05: Cantidad de calor. 51 ✓ Laboratorio 06: Gases ideales. 60 ✓ Laboratorio 07: Óptica geométrica. ✓ Laboratorio 08: Espejos esféricos y lentes delgadas.
FÍSICA APLICADA – D9 INDICACIONES GENERALES 1 Las prácticas de laboratorio tienen como propósito reforzar el aprendizaje teórico y la aplicación de los conocimientos adquiridos. La evaluación de las prácticas de laboratorio verifica la comprensión de los fundamentos teóricos en el curso de Física Aplicada y la habilidad para analizar las pruebas efectuadas, para lo cual se debe tener en cuenta lo siguiente: 1. Las prácticas de laboratorio forman parte de la evaluación sumativa del curso. 2. Se desarrollan 8 sesiones de laboratorio, a cada una le corresponde un calificativo de 0 a 20. 3. El estudiante debe asistir puntualmente a las sesiones de laboratorio. De tener algún inconveniente, comunicarse oportunamente con el docente. 4. En las prácticas de laboratorio se busca que el estudiante trabaje de manera grupal, participando de manera responsable en el desarrollo de las prácticas. 5. Los estudiantes desarrollarán las prácticas siguiendo las instrucciones consignadas en su módulo y las proporcionadas por el docente responsable del curso, haciendo énfasis en el tema de RESPONSABILIDAD y COMPROMISO. 6. El estudiante debe formular conclusiones analíticas relacionadas con los objetivos del laboratorio y haciendo uso de un lenguaje adecuado, el cual debe incluir el uso de términos científicos según el campo temático desarrollado. 7. La inasistencia injustificada a una práctica de laboratorio conlleva a la mínima nota (00) y su justificación dependerá de los medios procedimientos aprobados por la institución. 8. La presentación del informe de laboratorio es individual y se hará en el plazo máximo de una semana, después de haber realizado la práctica. 9. La presentación es solo en archivo virtual (pdf) y por medio de la plataforma “Canvas”. 10. La evaluación de cada práctica de laboratorio es individual y se obtiene mediante una rúbrica de evaluación, que se consigna al final de la guía de práctica. 11. La calificación correspondiente a cada sesión, se obtienen según el diseño de evaluación: Criterio Porcentaje Observación Completar el test de saberes previos 20% Responder antes de la clase Participación activa en clase 20% Durante toda la clase Informe de practica de laboratorio 40% Hasta una semana después de clase Completar la evaluación de salida 20% Hasta una semana después de clase ESTUDIOS GENERALES
FÍSICA APLICADA – D9 ESTRUCTURA DEL INFORME 2 1. CARÁTULA: En un diseño atractivo y estético, incluir logo de la institución, número y nombre de la práctica, carrera, ciclo, fecha de presentación de la práctica, integrantes del grupo de trabajo y nombre del docente. 2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS: Lo que se pretende lograr con el desarrollo de las diversas actividades. 3. FUNDAMENTO TEÓRICO: La información adicional que servirá de referencia para analizar los resultados de la práctica. 4. MATERIALES, EQUIPOS, SOFTWARES, DISPOSITIVOS: 5. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Y TOMA DE DATOS: Para cada actividad (usar de preferencia esquemas que representen el procedimiento ejecutado) 6. PROCESAMIENTO DE DATOS: Tablas de datos. Cálculos efectuados. 7. ANÁLISIS DE RESULTADOS: Interpretación de los resultados obtenidos, comparándolos con datos teóricos. 8. CONCLUSIONES: Considerar lo comprobado de acuerdo a los objetivos planteados en la práctica y con el marco teórico. Respuesta a interrogantes planteadas por el docente. 9. RECOMENDACIONES: Para mejorar la práctica, para disminuir el error, etc. 10. BIBLIOGRAFÍA: Empleando normas APA. 11. ANEXOS: Capturas de pantalla empleando las simulaciones usadas en la prática. ESTUDIOS GENERALES
FÍSICA APLICADA – D9 3 RÚBRICA DE EVALUACIÓN DEL INFORME DE PRÁCTICA CRITERIOS 3 PUNTAJES 0 21 Manejo de Muestra un manejo Muestra un manejo Muestra un manejo Muestra un manejo A herramientas adecuado de las intermedio de las inicial de las deficiente de las herramientas TIC herramientas TIC herramientas TIC TICs empleadas en la empleadas en la herramientas TIC empleadas en la experimentación: experimentación: empleadas en la experimentación: simulaciones, excel, experimentación: simulaciones, excel, conversión a pdf, etc. simulaciones, excel, simulaciones, excel, conversión a pdf, etc. conversión a pdf, etc. conversión a pdf, etc. Las tablas muestran Las tablas muestran Las tablas muestran Las tablas no muestran todos los datos y todos los datos, pero todos los datos y pero algunos datos, elementos en el encabezado le falta hasta 1 faltan hasta 3 columnas y/o le faltan (unidades, elemento en el elementos en el 4 o más elementos en magnitudes, etc) encabezado (unidades, encabezado (unidades, magnitudes, etc) magnitudes, etc) el encabezado Se muestran todos los (unidades, magnitudes, Procesamiento de datos etc) B Se muestran todos los cálculos de manera No presenta hasta dos No presenta tres o más cálculos de manera ordenada, pero le falta cálculos o le falta hasta cálculos o le falta 5 o ordenada y completa: alguno hasta dos 4 elementos como: más elementos como: procedimiento, elementos: procedimientos, procedimientos, fórmulas, unidades, procedimiento, fórmulas, unidades, fórmulas, unidades, etc. fórmulas, unidades, etc. etc. etc. C Análisis de El análisis de El análisis de El análisis de El análisis de datos resultados tiene resultados tiene resultados no tiene resultados no tiene relación con los relación con los gráficos y tablas, y es gráficos y tablas, pero relación con los relación con los redactado empleando no es redactado gráficos y tablas, pero gráficos y tablas, y un lenguaje adecuado, empleando un tampoco es redactado en relación a los lenguaje adecuado, en es redactado campos temáticos relación a los campos empleando un empleando un lenguaje adecuado, en lenguaje adecuado, en desarrollado. temáticos relación a los campos relación a los campos desarrollado. temáticos temáticos desarrollado. desarrollado. D Conclusiones Las conclusiones Las conclusiones Las conclusiones no Las conclusiones no tienen relación con los tienen relación con los tienen relación con los tienen relación con los objetivos, pero no es objetivos, y tampoco objetivos, y es redactado empleando objetivos, pero es redactado empleando un lenguaje adecuado, redactado empleando es redactado un lenguaje adecuado, un lenguaje adecuado, empleando un en relación a los lenguaje adecuado, en en relación a los campos temáticos en relación a los relación a los campos campos temáticos campos temáticos desarrollado. temáticos desarrollado. desarrollado. desarrollado. Presenta su informe Presenta su informe y Presenta su informe y Presenta su informe y completo. omite una de sus omite hasta 2 de sus omite 3 o más de sus partes: carátula, objetivos, marco partes: carátula, partes: carátula, teórico, etc objetivos, marco objetivos, marco Presenta su informe teórico, etc teórico, etc en la fecha indicada E Presentación Presenta su informe hasta con 2 días de Presenta su informe retraso (70% de la hasta con 1 día de nota). Pasado este retraso (80% de la periodo ya no se recibe nota) el informe. ESTUDIOS GENERALES
FÍSICA APLICADA – D9 4 LABORATORIO No 01 “PRIMERA CONDICIÓN DE EQUILIBRIO” INTEGRANTES: 1. 2. 3. ESTUDIOS GENERALES
LABORATORIO N° 01 FÍSICA APLICADA – D9 1era CONDICIÓN DE EQUILIBRIO 5 1. OBJETIVO GENERAL: 1. Comprobar experimentalmente la primera condición de equilibrio, para fuerzas coplanares y concurrentes, en sistemas de 02 y 3 fuerzas. 2. Aplicar el teorema de Lamy, para comprobar el equilibrio de sistemas sometidos a 3 fuerzas concurrentes. 2. MARCO TEÓRICO: Fuerzas El concepto de fuerza se relaciona frecuentemente con esfuerzo muscular, empuje, tracción, etc. Para mover una mesa debemos empujarla haciendo un esfuerzo muscular, aplicado a un punto de la mesa. Además la mesa la empujamos en determinado sentido. Recordemos que las magnitudes que se definen con módulo, dirección y sentido se llaman vectoriales y las magnitudes que se definen con su número y su unidad se llaman escalares. Otras fuerzas que podemos mencionar son: tensión, fuerza de rozamiento, fuerza elástica, peso y normal. Las fuerzas que son ejercidas mediante cuerda se les denomina tensiones. ✓ A la fuerza que ejerce la tierra sobre los objetos en su superficie (por la atracción gravitacional) se le denomina peso, está dirigida hacia el centro de la tierra y tiene un módulo W = m g, siendo m la masa de cuerpo y g el módulo de la aceleración de la gravedad. ✓ La fuerza presente en elementos flexibles como cables, cadenas, correas, etc, se denominan tensión. ✓ La fuerza presente en muelles, resortes, etc, se denomina fuerza elástica y tiene un módulo Fe = K.X ; siendo k (constante de resorte) y m (deformación). Medición de la fuerza. ¿Qué haría usted si le solicitaran su colaboración para mover un equipo pesado de un nivel de instalación industrial a otro? Seguramente iniciaría su investigación preguntándose: ¿Cuán pesado es? Además observará el lugar donde se encuentra el equipo y donde debe quedar instalado. Luego propondrá algunas soluciones de cómo y con que hacerlo. Aquí estudiaremos un sistema a escala diseñados para los efectos anteriormente indicados con una rampa (plano inclinado) y una cuerda. Para su uso debemos tener claro cuál es el ángulo que debemos dar a la rampa, cuanta fuerza deberá hacer la cuerda para tirar el equipo y cuánto peso soporta la rampa. Resolveremos el problema matemáticamente haciendo uso del conocimiento de fuerzas coplanares concurrentes y tomando datos directamente del modelo a escala. Para esto debemos tener claro el concepto de fuerzas, unidades y representación gráfica de un vector. Para lograr el equilibrio de fuerzas de traslación se debe cumplir la primera condición de equilibrio, como veremos más adelante. ESTUDIOS GENERALES
FÍSICA APLICADA – D9 Diagrama de Cuerpo Libre D.C.L. 6 Hacer un D.C.L. de un cuerpo es representar gráficamente las fuerzas que actúan sobre él. Procedemos de la siguiente manera: 1. Se aísla el cuerpo de todo sistema. 2. Se representa al peso del cuerpo mediante un vector dirigido siempre hacia el centro de la tierra (w). 3. Si existiese superficies en contacto, se representa la reacción mediante un vector perpendicular a dichas superficies y empujando siempre al cuerpo (N o R). 4. Si hubiesen cables o cuerdas, se representa la tensión mediante un vector que está siempre jalando al cuerpo, previo corte imaginario (T). 5. Si existiesen barras comprimidas, se representa a la compresión mediante un vector que está siempre empujando al cuerpo, previo corte imaginario (C). 6. Si hubiese rozamiento se representa a la fuerza de roce mediante un vector tangente a las superficies en contacto y oponiéndose al movimiento o posible movimiento. Leyes de Newton. Primera Ley de Newton. Principio de inercia Newton en su primera ley explica que un cuerpo en equilibrio seguirá en equilibrio hasta que alguna fuerza intervenga. “Si un cuerpo está en reposo, permanecerá en reposo; si está en movimiento seguirá trasladándose en línea recta y a velocidad constante, salvo si interviene alguna fuerza externa” Tercera Ley de Newton. Principio de acción y reacción. Newton dijo: “A toda acción se le opone una reacción de igual magnitud pero en sentido contrario” Primera condición de equilibrio. Diremos que un cuerpo se encuentra en equilibrio de traslación cuando la resultante de las fuerzas que lo afectan es cero. ESTUDIOS GENERALES
Teorema de Lamy: FÍSICA APLICADA – D9 Si un cuerpo está en equilibrio debido a la acción de tres fuerzas, 7 éstas deberán ser: 1. Coplanares y concurrentes. 2. Una de ellas será igual pero opuesta a la resultante de las otras dos. 3. El módulo de cada fuerza será directamente proporcional con el seno del ángulo que se opone a su correspondiente dirección. 3. EQUIPOS Y MATERIALES: • Computadora personal. • Simulación on line https://www.vascak.cz/data/android/physicsatschool/template.php?s=mech_rovnobez nik&l=es • Calculadora. 4. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Y TOMA DE DATOS: ACTIVIDAD GRUPAL N° 01 RESORTE EN EQUILIBRIO 1) Abrir el simulador: https://phet.colorado.edu/sims/html/masses-and-springs/latest/masses-and- springs_es_PE.html (b) (a) (c) 2) En los cuadros “constante del resorte” mueve el botón celeste, haciendo coincidir la misma constante para los resortes. 3) Activa las casillas “Longitud Natural” y “Posición de Equilibrio” en el cuadro de la derecha. ESTUDIOS GENERALES
FÍSICA APLICADA – D9 8 4) Cuelga una pesa de color gris en el resorte de la izquierda y presiona el botón rojo del mismo resorte para alcanzar el equilibrio. 5) Arrastra la regla del cuadro de la derecha y mide la deformación del resorte anterior. 6) Cuelga una pesa de colores en el resorte de la derecha, y presiona el botón de color rojo del mismo resorte para alcanzar el equilibrio. Con la regla mide la deformación. 7) Repite los pasos 2,3, 4, 5 y 6 para tres tomas de datos. 8) Anota tus resultados en el TABLA N°1. 9) Con los datos de los pasos 4 y 5 calcula la constante del resorte. 10) Con el dato del paso 6 calcula el valor de la masa de la pesa de color desconocida. ACTIVIDAD GRUPAL N° 02 TEOREMA DE LAMY 1) Abrir el simulador: https://www.vascak.cz/data/android/physicsatschool/template.php?s=mech_rovnobez nik&l=es (b) (a) (c) 2) Para incrementar los pesos dar clic en las pesas, del color respectivo que se ubican a la derecha. 3) Para disminuir las pesas dar clic en el grupo de pesos colgantes del color respectivo. 4) Asígnale el valor de 10kg a cada pesa. 5) Cambia los tres grupos de pesas y completa la TABLA N°2. con los valores respectivos. 6) Repite el paso anterior para completar cuatro toma de datos. 7) Empleado el teorema de Lamy calcula los valores teóricos de las fuerzas (a y b), en cada caso. 8) Aplica la teoría de errores y completa la TABLA N°3. ESTUDIOS GENERALES
FÍSICA APLICADA – D9 5. PROCESAMIENTO DE DATOS: 9 5.1 Tablas de Datos: Usar: g = 9,81 m/s2. Resorte de la derecha TABLA N° 01 Resorte en equilibrio Resorte de la izquierda Masa Deformación Constante Deformación Constante Masa 1 K K 2 3 TABLA N° 02 Fuerzas - Teorema de Lamy Masa (a) Masa (b) Masa (c) Fuerza (a) Fuerza (b) Fuerza (c) Ángulo Ángulo Kg Kg Kg N N N αβ 1 2 3 TABLA N° 03 Teoría de errores – fuerza C Fuerza (a) Fuerza (b) Valor Valor Error Error Valor Valor Error Error Relativo Teórico Experimental Absoluto Teórico Experimental Absoluto Relativo 1 2 3 5.2 Cálculos efectuados: 5.2.1. Cálculo de la constante del resorte de la izquierda. Actividad 01 5.2.2. Cálculo de la masa de la pesa suspendida del resorte de la derecha. Actividad 01 5.2.3. Cálculo de las fuerzas “a y b” (valores experimentales) empleando del teorema de Lamy. Actividad 02 6. ANÁLISIS DE RESULTADOS: Análisis de los datos y resultados obtenidos en las tablas. 7. CONCLUSIONES: a) Describe en qué situaciones reales se puede aplicar algunas de las experiencias realizadas. ESTUDIOS GENERALES
FÍSICA APLICADA – D9 10 b) Considerar lo comprobado de acuerdo a los objetivos planteados en la práctica y con el marco teórico. 8. RECOMENDACIONES: Para mejorar la práctica, para disminuir el error, etc. 9. ANEXOS: Capturas de pantalla empleando los simuladores. 10. BIBLIOGRAFÍA: 1) Bueche Frederick J. (2007) Física General. México D.F.: McGraw-Hill (530/B88/2007) 2) Sears, Francis W. (2004). Física universitaria. México D.F.: McGraw-Hill (530/S31/2004) 3) Serway, Raymond A. (1998). Física. México D.F.: McGraw - Hill. (530/S42F) ESTUDIOS GENERALES
FÍSICA APLICADA – D9 11 LABORATORIO No 02 “CINEMÁTICA: MOVIMIENTO CON ACELERACIÓN CONSTANTE” INTEGRANTES: 4. 5. 6. ESTUDIOS GENERALES
LABORATORIO N° 02 FÍSICA APLICADA – D9 MOVIMIENTO CON ACELERACIÓN CONSTANTE 12 1. OBJETIVOS GENERALES: a. Identificar las características del movimiento rectilíneo con aceleración constante. b. Analizar y describir las relaciones matemáticas entre las variables del movimiento rectilíneo con aceleración constante: t, d, v, a. c. Describir el comportamiento de un móvil en caída libre. 2. MARCO TEÓRICO: ❖ Introducción: El estudio del movimiento de objetos, y los conceptos afines de fuerza y energía, constituyen el campo de la física llamado mecánica. En general, la mecánica se divide en dos partes: cinemática, que es la descripción de cómo se mueven los objetos, y dinámica, que estudia la fuerza y las causas que provocan que los objetos se muevan como lo hacen. Por ahora sólo se tratarán los objetos que se mueven sin rotación. A tal movimiento se le conoce como movimiento de traslación. En esta parte del curso, el enfoque estará en la descripción de un objeto que se mueve a lo largo de una trayectoria en línea recta, que es un movimiento de traslación unidimensional. Con frecuencia se usará el concepto, o modelo, de una partícula idealizada, que se considera un punto matemático y que no tiene extensión espacial (es decir, que no tiene tamaño). Una partícula sólo puede experimentar movimiento de traslación. Por ejemplo, para muchos propósitos, podríamos considerar como una partícula una bola de billar, o incluso una nave espacial que viaja hacia la Luna. ❖ SISTEMA DE REFERENCIA, POSICIÓN, DISTANCIA Y DESPLAZAMIENTO: Cualquier medición de posición, distancia o rapidez se debe realizar con respecto a un sistema de referencia. En física, con frecuencia se dibuja un conjunto de ejes coordenados, para representar un sistema de referencia. Siempre se puede colocar el origen en 0, y las direcciones de los ejes x y y, según convenga. Los ejes x y y siempre son perpendiculares entre sí. Los objetos ubicados a la derecha del origen de coordenadas (0) en el eje x tienen una coordenada x que, por lo general, se elige como positiva; los objetos a la izquierda del 0 tienen entonces una coordenada x negativa. Para el movimiento unidimensional, generalmente se elige el eje x como la línea a lo largo de la cual se lleva a cabo el movimiento. Entonces, la posición de un objeto en cualquier momento está dada por su coordenada x. Si el movimiento es vertical, como para los objetos que caen, por lo general se usa el eje y. Es necesario hacer una distinción entre la distancia que ha recorrido un objeto y su desplazamiento, que se define como el cambio de posición de un objeto. Es decir, el desplazamiento se refiere a qué tan lejos está el objeto de su punto de partida o de un punto de referencia determinado. Para el ejemplo de la figura, la distancia recorrida sería igual a 70 m, y el desplazamiento 40 m al este. ESTUDIOS GENERALES
FÍSICA APLICADA – D9 13 Como se pude observar, el desplazamiento es una magnitud vectorial, por que tiene dirección y sentido. Se puede calcular, restando la posición inicial menos la posición final. ❖ RAPIDEZ Y VELOCIDAD PROMEDIO: El término “rapidez” se refiere a qué tan lejos viaja un objeto en un intervalo de tiempo dado, sin importar la dirección. Si un auto recorre 250 kilómetros (km) en 5 horas (h), se dice que su rapidez promedio fue de 50 km/h. En general, la rapidez promedio de un objeto se define como la distancia total recorrida a lo largo de su trayectoria, dividida por el tiempo que le toma recorrer esta distancia: Los términos “velocidad” y “rapidez” con frecuencia se utilizan indistintamente en el lenguaje cotidiano. Pero en física existe una distinción entre los dos términos. La rapidez simplemente es un número positivo, con unidades. La velocidad, por otra parte, se usa para indicar tanto la magnitud (valor numérico) de qué tan rápido se mueve un objeto como la dirección en la que se mueve. (Por tanto, la velocidad es un vector.) Existe una segunda diferencia entre rapidez y velocidad; la velocidad promedio se define en términos de desplazamiento, en lugar de distancia total recorrida: La rapidez promedio y la velocidad promedio tienen la misma magnitud cuando todo el movimiento se da en una dirección. Para un movimiento en una dirección, la velocidad promedio está dada por: ❖ VELOCIDAD INSTANTÁNEA: Al conducir un automóvil 150 km a lo largo de un camino recto en una dirección durante 2.0 h, la velocidad promedio es de 75 km/h. Sin embargo, es poco probable que esta velocidad sea 75 km/h en cada instante. Para entender esta situación es necesario el concepto de velocidad instantánea, que es la velocidad en cualquier instante de tiempo. (Se representa con un número y sus unidades, tal como es indicada por un velocímetro) Con más precisión, la velocidad instantánea en cualquier momento se define como la velocidad promedio durante un intervalo de tiempo infinitesimalmente corto. Si un objeto se mueve con una velocidad uniforme (esto es, constante) durante un intervalo de tiempo determinado, entonces su velocidad instantánea en cualquier instante es la misma que su velocidad promedio. ❖ ACELERACIÓN: Se dice que un objeto está acelerando cuando su velocidad cambia. Por ejemplo, un automóvil cuya velocidad aumenta desde cero hasta 100 km/h, está acelerando. La aceleración especifica qué tan rápido es el cambio en la velocidad de un objeto. La aceleración promedio se define como el cambio en la velocidad dividido por el tiempo que le toma realizar este cambio: ESTUDIOS GENERALES
FÍSICA APLICADA – D9 14 La aceleración también es un vector, pero para un movimiento unidimensional, sólo se necesita usar un signo de más o de menos para indicar la dirección relativa a un sistema coordenado elegido. La aceleración instantánea, a, se define en analogía con la velocidad instantánea, para cualquier instante específico: ❖ MOVIMIENTO CON ACELERACIÓN CONSTANTE: Cuando la aceleración es constante y el movimiento es en línea recta. En este caso, las aceleraciones instantánea y promedio son iguales (MRUV). A continuación, se utilizarán las definiciones de velocidad y aceleración para deducir un conjunto de ecuaciones extremadamente útiles que relacionan x, v, a y t cuando a es constante, lo que permite determinar cualquiera de estas variables si se conocen las otras. En muchos casos es posible establecer X0 = 0, y esto simplifica las ecuaciones anteriores. ❖ CAIDA LIBRE DE OBJETOS: Uno de los ejemplos más comunes de movimiento uniformemente acelerado es el de un objeto al que se deja caer libremente cerca de la superficie de la Tierra. La contribución específica de Galileo a la comprensión del movimiento de los objetos que caen se resume del modo siguiente: En una ubicación específica de la Tierra y en ausencia de resistencia del aire, todos los objetos caen con la misma aceleración constante. A esta aceleración se le llama la aceleración debida a la gravedad de la Tierra y se le designa con el símbolo g. Su magnitud es aproximadamente 9,81 m/s² [en la superficie de la Tierra]; en unidades inglesas, g es aproximadamente 32 pies/s². En realidad, g varía ligeramente de acuerdo con la latitud y la elevación, pero estas variaciones son tan pequeñas que, para la mayoría de los propósitos, se les ignorará. Cuando se trata con objetos en caída libre se pueden utilizar las ecuaciones anteriores, sólo que en lugar de a se emplea el valor de g que se dio anteriormente. Además, como el movimiento es vertical, se sustituye y en lugar de x, y. ESTUDIOS GENERALES
❖ PENDIENTE DE UNA RECTA: FÍSICA APLICADA – D9 Mide el grado de inclinación de la recta. Las rectas horizontales tienen pendiente 15 cero y las verticales su pendiente es . Se determina calculando la tangente del ángulo de inclinación de la recta, respecto a la horizontal. Puede ser positiva o negativa. 3. EQUIPOS Y MATERIALES: • Computadora personal. • Vídeos de MRUV grabados a partir de la simulación realizada con el software “Interactive Physics”: http://interactivephysics.design-simulation.com/IP/spanish/index.php • Simulación on line: http://objetos.unam.mx/fisica/caidaLibre/index.html • Calculadora. 4. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Y TOMA DE DATOS: ACTIVIDAD GRUPAL N° 01 MOVIMIENTO HORIZONTAl 1) Observa el video de la simulación realizado con el software “Interative Physics”, asignado a tu grupo. 2) Construye la Tabla 01, para registrar los valores, de Vx, dx y t. 3) El primer grupo de datos debe coincidir con los que se registran al iniciar el video. 4) Da clic en “Arrancar” para empezar a mover el móvil y clic en “Detener” para detener el móvil en cualquier instante. De esta manera, completa 10 grupos de datos. 5) El último grupo de datos, debe coincidir con los que se registran al finalizar el video. ESTUDIOS GENERALES
ACTIVIDAD GRUPAL N° 02 FÍSICA APLICADA – D9 MOVIMIENTO DE CAIDA LIBRE 16 1) Ingresa a la simulación on line: http://objetos.unam.mx/fisica/caidaLibre/index.html, da “clic” en “ENTRAR”. 2) Escoge dos materiales diferentes para las esferas a lanzar: Unicel, cristal, aluminio, oro, madera o concreto; así como el tamaño de su radio. 3) Escoge la altura de lanzamiento de la siguiente manera: Primero debes dejar caer las esferas presionando , y cuando están en el suelo, recién debes graduar la altura con el botón , y luego presionar el botón 4) Verifica que encima de la torre, aparezca el valor de la altura que seleccionaste. 5) Registra el primer grupo de datos para tu altura “h” seleccionada: tiempo t = 0 y la velocidad v = 0. 6) Realiza el lanzamiento de las esferas con el botón . 7) Al empezar a moverse las esferas, en lugar del botón aparecerá el botón , el cual te servirá para detener la esfera en cualquier momento. 8) Alternando dichos botones, construye la Tabla 02 para registrar un total de 10 conjuntos de datos de h, t y v. 9) El último conjunto de datos, debe coincidir con los que se registran al quedar las esferas en el suelo. 5. PROCESAMIENTO DE DATOS: 5.1 Tablas de Datos: TABLA N° 01 MOVIMIENTO HORIZONTAL TABLA N° 02 MOVIMIENTO DE CAÍDA LIBRE 5.2 Cálculos efectuados: a. Con los datos de la Tabla N° 01, y empleando Excel, confecciona la Grafica 01: V – t (“t” en el eje X y “V” en el eje Y). Pega la foto de la gráfica obtenida. b. Determina la pendiente de la Gráfica 01 (emplea unidades en el cálculo). ESTUDIOS GENERALES
FÍSICA APLICADA – D9 17 c. Calcula el área que se encuentra debajo la de la Gráfica 01 (incluye unidades en el cálculo) d. Con los datos de la Tabla N° 01, y empleando Excel, confecciona la Grafica 02: dx – t (“t” en el eje X y “dx” en el eje Y). Pega la foto de la gráfica obtenida. e. Con los datos de la Tabla N° 02, y empleando Excel, confecciona la Grafica 03: V – t (“t” en el eje X y “V” en el eje Y). Pega la foto de la gráfica obtenida. f. Determina la pendiente de la Gráfica 03 (emplea unidades en el cálculo). g. Calcula el área que se encuentra debajo la de la Gráfica 03 (incluye unidades en el cálculo) h. Con los datos de la Tabla N° 02, y empleando Excel, confecciona la Grafica 04: h – t (“t” en el eje X y “h” en el eje Y). Pega la foto de la gráfica obtenida. i. Determina la teoría de errores para el valor calculado en el punto 5.2.6. 6. ANÁLISIS DE RESULTADOS: a) ¿Qué tipo de gráfico obtuviste en la Gráfica 01? ¿Qué representan el valor de la pendiente? Justifica tu respuesta. b) ¿Qué representan el área bajo la Gráfica 01? Justifica tu respuesta. c) ¿Qué tipo de gráfico obtuviste en la Gráfica 02? Justifica tu respuesta. d) ¿Qué tipo de gráfico obtuviste en la Gráfica 03? ¿Qué representan el valor de la pendiente? Justifica tu respuesta. e) ¿Qué representan el área bajo la Gráfica 03? Justifica tu respuesta. 7. CONCLUSIONES: a) Describe 02 situaciones reales donde se puede presentar el movimiento rectilíneo con aceleración constante: b) Describe 02 situaciones reales donde se puede presentar el movimiento de caída libre. c) Consideras que lo comprobado con la experimentación, está de acuerdo a los objetivos planteados en la práctica y con el marco teórico. Sustenta. 8. RECOMENDACIONES: Para mejorar la práctica, para disminuir el error, etc. 9. ANEXOS: Capturas de pantalla empleando los simuladores. 10. BIBLIOGRAFÍA: 4) Bueche Frederick J. (2007) Física General. México D.F.: McGraw-Hill (530/B88/2007) 5) Sears, Francis W. (2004). Física universitaria. México D.F.: McGraw-Hill (530/S31/2004) 6) Serway, Raymond A. (1998). Física. México D.F.: McGraw - Hill. (530/S42F) ESTUDIOS GENERALES
FÍSICA APLICADA – D9 18 LABORATORIO No 03 “2da LEY DE NEWTON” INTEGRANTES: 1. 2. 3. ESTUDIOS GENERALES
LABORATORIO N° 03 FÍSICA APLICADA – D9 2da LEY DE NEWTON 19 1. OBJETIVO GENERAL: Comprobar la 2da Ley de Newton de forma experimental y relacionarla con situaciones reales. 2. MARCO TEÓRICO: ❖ Isaac Newton: Woolsthorpe (1643) – Londres (1727). Isaac Newton fue un físico, astrónomo y matemático inglés. Además trabajó como catedrático de física y matemáticas en la Universidad de Cambridge y fue presidente de la Sociedad Real (Royal Society). Realizó importantes trabajos en mecánica, óptica, astronomía y matemáticas. Formuló las leyes de la mecánica y la ley de la gravitación universal, descubrió la dispersión de la luz y formuló la teoría corpuscular de la luz. Gracias a su obra más importante, Philosophiae naturalis principia mathematica (Principios matemáticos de la filosofía natural), publicada en 1687, logró ser el físico más influyente de todos los tiempos. ❖ PRIMERA LEY: Para empujar un objeto a través de una mesa con rapidez constante se requiere una fuerza desde tu mano que equilibre la fuerza de fricción. Cuando el objeto se mueve con rapidez constante, tu fuerza de empuje es igual en magnitud a la fuerza de fricción, pero estas dos fuerzas están en direcciones opuestas, de modo que la fuerza neta sobre el objeto (el vector suma de las dos fuerzas) es cero. Esto concuerda con el punto de vista de Galileo, pues el objeto se mueve con rapidez constante cuando no se ejerce sobre él una fuerza neta. Sobre estos cimientos establecidos por Galileo, Isaac Newton construyó su gran teoría del movimiento. El análisis del movimiento de Newton se resume en sus famosas “tres leyes del movimiento”. En su gran obra, los Principia (publicada en 1687), Newton reconoció de buen grado su deuda con Galileo. De hecho, la primera ley del movimiento de Newton está cerca de las conclusiones de Galileo. Dicha ley establece que “Todo objeto continúa en su estado de reposo o velocidad uniforme en una línea recta, en tanto no actúe sobre él una fuerza neta” La tendencia de un objeto para mantener su estado de reposo o de movimiento uniforme en una línea recta se llama inercia. Como resultado, la primera ley de Newton con frecuencia se llama ley de la inercia. ESTUDIOS GENERALES
FÍSICA APLICADA – D9 20 ❖ SEGUNDA LEY: La segunda ley establece la relación entre el cambio de la velocidad de un cuerpo y las fuerzas debidas a la interacción con otros cuerpos. Ya sabes que el cambio de la velocidad, ya sea en magnitud o en dirección, indica la presencia de aceleración. Si existen interacciones con otros cuerpos, la aceleración de un cuerpo es determinada tan sólo por la fuerza neta que resume las acciones de los demás cuerpos sobre él. Entonces, el punto central de la segunda ley es el siguiente: Por un lado, se tiene el cambio de la velocidad expresado a través de la aceleración y, por el otro, tenemos las interacciones con otros cuerpos resumidas en una fuerza neta. ¿Cuál es la relación entre la aceleración del cuerpo y la fuerza neta que representa las acciones de otros cuerpos sobre él? Consideremos un caso sencillo, donde solamente importe la interacción entre dos cuerpos, un palo y una pelota de golf que está en reposo. En el caso de un lanzamiento, el jugador de golf quiere que la pelota salga a gran velocidad, lo cual implica la presencia, durante un breve espacio de tiempo, de una gran aceleración, porque la velocidad inicial de la pelota es cero. Por ello, tiene que darle un duro golpe a la pelota, lo que equivale a una gran fuerza. Al contrario, cuando la pelota está cerca del hoyo, le debe dar un golpe suave para que su velocidad no sea grande, lo cual implica esta vez una pequeña aceleración. De aquí y de otras situaciones similares parece viable la conjetura de que la aceleración que logra el cuerpo es proporcional a la fuerza neta que ejercen otros cuerpos. Si la fuerza del golpe aumenta al doble, la aceleración de la pelota de golf también será dos veces mayor. Si la fuerza del golpe disminuye hasta su cuarta parte, entonces la aceleración de la pelota de golf será cuatro veces menor. Las mediciones confirman la veracidad de esta conjetura, transformándola en una relación experimental. ¿Cuál sería la aceleración resultante si la jugadora de golf, en vez de golpear una pelota de golf, le pega con la misma fuerza a un balón de fútbol, cuya masa es diez veces mayor? La aceleración del balón de fútbol sería 10 veces menor que la de la pelota de golf, si ambos fueran golpeados con la misma fuerza. Entonces, se supone que la aceleración del cuerpo es inversamente proporcional a su masa. Juntando ambas ideas en una sola relación, se tiene una de las posibles formas de expresar la segunda ley de Newton: “La aceleración del cuerpo, causada por las interacciones con otros cuerpos, es directamente proporcional a la fuerza neta e inversamente proporcional a su masa” Simbólicamente, esa afirmación se escribe como: ESTUDIOS GENERALES
FÍSICA APLICADA – D9 21 ❖ TERCERA LEY: Una fuerza que actúa sobre un cuerpo siempre es el resultado de su interacción con otro cuerpo, así que las fuerzas siempre vienen en pares. No podemos tirar de una perilla sin que ésta tire de nosotros. Al patear un balón, la fuerza hacia adelante que el pie ejerce sobre él lo lanza en su trayectoria, pero sentimos la fuerza que el balón ejerce sobre el pie. Si pateamos un peñasco, el dolor que sentimos se debe a la fuerza que el peñasco ejerce sobre el pie. En todos estos casos, la fuerza que ejercemos sobre el otro cuerpo tiene dirección opuesta a la que el cuerpo ejerce sobre nosotros. Los experimentos muestran que, al interactuar dos cuerpos, las fuerzas que ejercen mutuamente son iguales en magnitud y opuestas en dirección. Ésta es la tercera ley del movimiento de Newton también llamada “ley de acción y reacción”. Expresado en palabras: “Si el cuerpo A ejerce una fuerza sobre el cuerpo B (una “acción”), entonces B ejerce una fuerza sobre A (una “reacción”). Estas fuerzas tienen la misma magnitud pero dirección opuesta, y actúan sobre diferentes cuerpos” En este enunciado, “acción” y “reacción” son las dos fuerzas opuestas, y podemos llamarlas par acción-reacción. Esto no implica una relación de causa y efecto; podemos considerar cualquiera de las fuerzas como la “acción” y la otra la “reacción”. Con frecuencia decimos sólo que las fuerzas son “iguales y opuestas” para indicar que tienen igual magnitud y dirección opuesta. ❖ EJEMPLOS: a a) Si F1= 100 N y F2 = 40 N, y además mA= 7 kg y mB= 3 kg y no existe rozamiento, calcula la reacción entre los bloques A y B. Solución: Por las características de las fuerzas, el sistema se mueve hacia la derecha. Tomando como DCL los dos bloques juntos tenemos: FX = m.a F1 − F2 = 10a 100 − 40 = 10a a = 6m/s2 Para calcular la reacción entre los bloques, dibujamos el DCL de uno de los blaoques: FX = m.a F1 − F = 7(6) 100− F = 42 F = 58N ESTUDIOS GENERALES
b) El bloque mostrado en la figura tiene una masa de 5 FÍSICA APLICADA – D9 kg. Determina la magnitud de la aceleración. (µ=0,2) 22 Solución: Por las características de las fuerzas, suponemos que el cuerpo se mueve hacia la derecha. a Dibujamos el DCL del bloque: w Descomponemos la fuerza de 25 N. 25 Cos37° FX = m.a Fr N 25Cos37 − 5 − Fr = 5a FY = 0 20 − 5 − N = 5a 15 − 0,2(35) = 5a N + 25Sen37 − w = 0 a = 1,6m / s2 N + 15 − 5(10) = 0 N = 35 c) Calcula el módulo de la tensión de la cuerda T1 a que sostiene el bloque \"1\". m1=6 kg, m2=1 kg, T1 a T2 m3=3 kg. w1 a T2 w3 Solución: Por los valores de los pesos, suponemos que el bloque 1 se mueve hacia abajo, el bloque 2 a la izquierda y el bloque 3 hacia arriba: Del DCL del bloque 1: Del DCL del bloque 3: Del DCL del bloque 2: FY = m.a FY = m.a FX = m.a w1 − T1 = m1.a T2 − w3 = m3.a T1 − T2 = m2.a 6(10) − T1 = 6a T2 − 3(10) = 3a 60 − 6a − 3a − 30 = 1a T1 = 60 − 6a T2 = 3a + 30 a = 3m/s2 Reemplazando en: T1 = 60 − 6a T1 = 60 − 6(3) T1 = 42 N d) Calcula el módulo de la aceleración del sistema. Si: mA N T = 9 mB. wB Solución: aT Por los valores de los pesos, suponemos que el bloque a B se mueve hacia arriba y A resbala por el plano. wA Del DCL del bloque B: Del DCL del bloque A: FY = m.a FX = m.a T − wB = mB.a wASen30 − T = mA .a T − 10mB = mB .a 10mA (0,5) − T = mA .a T = mB .a + 10mB T = 5mA − mA .a e) Igualando y reemplazando mA = 9 mB: mB .a + 10mB = 45mB − 9mB .a a = 3,5 m/s2 ESTUDIOS GENERALES
FÍSICA APLICADA – D9 23 3. EQUIPOS Y MATERIALES: • Computadora personal. • Simulación on line https://www.walter-fendt.de/html5/phes/newtonlaw2_es.htm • Calculadora. 4. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Y TOMA DE DATOS: ACTIVIDAD GRUPAL N° 01 FUERZA NETA CONSTANTE Y MASA VARIABLE 1) Abrir el simulador: https://www.walter-fendt.de/html5/phes/newtonlaw2_es.htm 2) Dar clic en “inicio”. 3) Ingresar manualmente un valor para “m” (valor máximo 100 g) y anotar en la Tabla 01. En esta actividad dicho valor debe permanecer constante. 4) Ingresar manualmente un valor para “M” (valor máximo 1000 g) y anotar en la Tabla 01. 5) Mantener el coeficiente de rozamiento en el valor cero. 6) Dar clic en “comenzar” y cuando termina el movimiento, registrar el valor de la aceleración y anotar en la Tabla 01. 7) Dar clic en “inicio” y repetir los pasos 4, 5 y 6 para 4 valores adicionales de “M” (de menor a mayor). ESTUDIOS GENERALES
ACTIVIDAD GRUPAL N° 02 FÍSICA APLICADA – D9 FUERZA VARIABLE Y MASA CONSTANTE 24 1) Abrir el simulador: https://www.walter-fendt.de/html5/phes/newtonlaw2_es.htm 2) Dar clic en “inicio”. 3) Ingresar manualmente un valor para “M” (valor máximo 1000 g) y anotar en la Tabla 02. En esta actividad dicho valor debe permanecer constante. 4) Ingresa manualmente un valor para el coeficiente de rozamiento (valor máximo 1,0). En esta actividad, dicho valor debe permanecer constante. 5) Ingresar manualmente un valor para “m” (valor máximo 100 g) y anotar en la Tabla 02. 6) Dar clic en “comenzar” y cuando termina el movimiento, registrar el valor de la aceleración y anotar en la Tabla 02. 7) Dar clic en “inicio” y repetir los pasos 5 y 6 para 4 valores adicionales de “m” (de menor a mayor). 8) Si el bloque no se mueve, cambia el valor del coeficiente de rozamiento, hasta que se produzca el movimiento. ESTUDIOS GENERALES
5. PROCESAMIENTO DE DATOS: FÍSICA APLICADA – D9 5.1 Tablas de Datos: Usar: g = 9,81 m/s2. 25 m TABLA N° 01 a (calculada) T (calculada) (kg) M a (simulador) (m/s²) (N) 1 2 (kg) (m/s²) 3 4 5 M TABLA N° 02 a T(calculada) (calculada) (kg) ma (m/s²) (N) 1 (kg) (simulador) 2 (m/s²) 3 4 5 5.2 Cálculos efectuados: 5.2.1. Cálculo de las aceleraciones con los datos de la Tabla 01. T 5.2.2. Cálculo de las aceleraciones con los datos de la Tabla 02. T ESTUDIOS GENERALES
FÍSICA APLICADA – D9 26 6. ANÁLISIS DE RESULTADOS: a) Variación de la aceleración respecto a la masa M de la actividad 01. b) Variación de la aceleración respecto a la fuerza neta de la actividad 02. 7. CONCLUSIONES: a) Considerar lo comprobado de acuerdo a los objetivos planteados en la práctica y con el marco teórico. b) Describe en qué situaciones reales se puede aplicar algunas de las experiencias realizadas. 8. RECOMENDACIONES: Para mejorar la práctica, para disminuir el error, etc. 9. ANEXOS: Capturas de pantalla empleando los simuladores. 10. BIBLIOGRAFÍA: 7) Bueche Frederick J. (2007) Física General. México D.F.: McGraw-Hill (530/B88/2007) 8) Sears, Francis W. (2004). Física universitaria. México D.F.: McGraw-Hill (530/S31/2004) 9) Serway, Raymond A. (1998). Física. México D.F.: McGraw - Hill. (530/S42F) ESTUDIOS GENERALES
FÍSICA APLICADA – D9 27 LABORATORIO No 04 “FLUIDOS EN REPOSO” INTEGRANTES 1. 2. 3. ESTUDIOS GENERALES
LABORATORIO N° 04 FÍSICA APLICADA – D9 HIDROSTÁTICA DE FLUIDOS 28 1. OBJETIVOS GENERALES: Determinar la presión absoluta y manométrica en un fluido en reposo. Comprobar experimentalmente los principios de Pascal y Arquímedes. 2. MARCO TEÓRICO: ❖ PRESIÓN: La presión se define como una fuerza normal ejercida por un fluido por unidadde área. Se habla de presión sólo cuando se trata de un gas o un líquido. La contraparte de la presión en los sólidos es el esfuerzo normal. Puesto que la presiónse define como fuerza por unidad de área, tiene la unidad de newton por metro cuadrado (N/m2), la cual se llama pascal (Pa); es decir, 1Pa = 1N/m2 La unidad de presión pascal es demasiado pequeña para las presiones que seencuentran en la práctica; por lo tanto, son de uso común sus múltiplos kilopascal (1kPa=103Pa) y el megapascal (1MPa=106Pa). Otras unidades de presión de uso general en la práctica, en especial en Europa, son el bar, la atmósfera estándar y el kilogramo-fuerza por centímetro cuadrado; y en el sistema inglés la libra fuerza por pulgada cuadrada (lbf/pulg2 = psi) 1bar = 105Pa = 0,1MPa = 100 kPa 1atm = 101 325Pa = 101.325kPa = 1.01325bar = 14.69595psi 1kgf/cm2 = 9.807N/cm2 = 9.807x104N/m2 = 9,807x104Pa = 0.9807 bar = 0.9679 atm Influencia del Área en la presión: a) Cuando el área es pequeña Cuando menor sea el área sobre la cual actúa una fuerza, tanto mayor será la presión que produzca. b) Cuando el área es grande Podemos disminuir la presión por una fuerza dada, aumentando el área en la cual actúa. Presión en un fluido: • Un líquido o gas no puede soportar un esfuerzo de corte, sólo se restringe por su frontera. Por tanto, ejercerá una fuerza contra y perpendicular a dicha frontera. • La fuerza F ejercida por un fluido sobre las paredes de su contenedor siempre actúa perpendicular a las paredes. • Todo cuerpo sumergido dentro de un fluido en reposo (líquido o gas) está sometido a la presión que ejerce el peso del fluido que lo rodea. • Los fluidos ejercen presión en todas direcciones. ESTUDIOS GENERALES
• La presión dentro de un líquido uniforme varia con FÍSICA APLICADA – D9 la profundidad respecto a la superficie libre del 29 líquido. • Un fluido ejerce una presión debido a su peso y depende de la altura de la columna del fluido. • La presión de una columna de fluido también se la conoce como presión hidrostática definida por: P= .g.h=.h h = altura del fluido, (m) = densidad del fluido, (kg/m3) = peso específico, (kN/m3) P = presión • Para medir la presión hidrostática o la presión interna en un fluido, se utilizan los manómetros, por esa razón a esta presión también se le conoce como presión manométrica. Existen presiones manométricas positivas y negativas, a estas últimas se les llama presiones de vacío y se miden con los vacuómetros. • Si a la presión manométrica, le sumamos la presión atmosférica, se obtiene la presión absoluta. La presión manométrica varía con la altitud en la Tierra, a nivel del mar, tiene un valor aproximado de 101 kPa. Pabs = Pman + Po ❖ PRINCIPIO DE PASCAL: ➢ Afirma que si se aplica una presión externa a un fluido, este cambio de presión se transmite, con la misma intensidad, al interior del mismo y a las paredes del fluido. ➢ Varios dispositivos prácticos se basan en el principio de Pascal. Un ejemplo es el elevador hidráulico, en el que una pequeña fuerza de entrada se utiliza para ejercer una gran fuerza de salida, gracias a que el pistón de salida es másgrande que el área del pistón de entrada. p1 = p2 F1 = F2 A1 A2 F2 = F1 A2 A1 Otro ejemplo que funciona con este principio, es el sistema de frenos de un automóvil. ESTUDIOS GENERALES
FÍSICA APLICADA – D9 30 ❖ FLOTABILIDAD Y PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES: ➢ La flotación, es un fenómeno muy conocido: un cuerpo sumergido en agua parece pesar menos que en el aire. Si el cuerpo es menos denso que el fluido, entonces flota. El cuerpo humano normalmente flota en el agua, y un globo lleno de helio flota en el aire. ➢ En un cuerpo sumergido total o parcialmente, la fuerza de gravedad actúa hacia abajo, pero además el líquido ejerce una fuerza de empuje (Fb) hacia arriba. Esta fuerza ocurre porque la presión de un fluido aumenta con la profundidad; por lo tanto, la presión ascendente sobre la superficie inferior de un objeto sumergido es mayor que la presión descendente sobre su superficie superior. ➢ Arquímedes (287 – 212 A.C.), se le atribuye el descubrimiento de esta fuerza cuyo valor se enuncia en el principio que lleva su nombre “principio de Arquímedes”: la fuerza de empuje que ejerce un fluido sobre un cuerpo, es igual al peso del cuerpo que desaloja el fluido. Fb = mliq .g Fb = liq .V .g Fb = liq .Vsumerg .g ❖ EJEMPLOS: f) Determina la presión absoluta en los puntos A y B, si el punto A está a 3m de profundidad y la distancia AB es 10 m. g) Al émbolo menor de una prensa hidráulica hay que aplicar una fuerza de 200N para elevar un peso de 3500N que descansa sobre el émbolo mayor. Si el diámetro del émbolo menor es 0.05m. ¿Cuál es el diámetro del émbolo mayor? h) Un pedazo de metal pesa 1 800 N en el aire y 1 400 N cuando se le sumerge en el agua. ¿Cuál es la densidad del metal? dar su respuesta en (kg/m3) g = 10 m/s2. i) Una esfera de 30 KN se encuentra flotando en agua sumergida hasta la mitad, determinar el volumen de la esfera. (g=10m/s2). ESTUDIOS GENERALES
FÍSICA APLICADA – D9 31 3. EQUIPOS Y MATERIALES: ✓ Computadora personal. ✓ Guía de práctica. ✓ Calculadora. ✓ Simuladores: • https://phet.colorado.edu/sims/html/under-pressure/latest/under- pressure_es_PE.html • http://objetos.unam.mx/fisica/pascal/index.html • https://phet.colorado.edu/sims/density-and-buoyancy/buoyancy_es_PE.html 4. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Y TOMA DE DATOS: ACTIVIDAD GRUPAL N° 01 Presión manométrica: densidad de líquido desconocido 1) Cargar el simulador: https://phet.colorado.edu/sims/html/under- pressure/latest/under-pressure_es_PE.html 2) Activa la opción que está con una interrogante (?). 3) Verificar que esté marcado: Atmosfera (Apagado), Unidades (Métrico), Fluido misterioso, Gravedad (9,8 m/s2) 4) Jalar la llave superior para abrir y llenar el tanque con el fluido respectivo. 5) Activar: Regla, y hacer coincidir el cero con la superficie libre del agua. 6) Elige: Fluido A 7) Arrastra el manómetro para medir la presión a 3 profundidades determinadas. 8) Registrar los valores de presión y profundidad en la Tabla 01. 9) Determina la densidad del fluido para cada una de las 3 mediciones y luego calcula un promedio de dicho valor. 10) Cambiar a Fluido B, y repetir los pasos 7, 8 y 9. ESTUDIOS GENERALES
ACTIVIDAD GRUPAL N° 02 FÍSICA APLICADA – D9 Principio de Pascal 32 1) Ingresa a la página: http://objetos.unam.mx/fisica/pascal/index.html 2) Da clic en la opción “ENTRAR”. 3) En la simulación elige la opción “PRENSA HIDRÁULICA”. 4) Arrastra la regla horizontal para medir los diámetros de la entrada 1 (izquierda) y de la salida 2 (derecha). 5) Modifica la Densidad del líquido a un valor arbitrario. 6) Coloca un bloque en la entrada 1 y determina la fuerza de salida en el extremo 2. 7) Arrastra la regla vertical para medir las profundidades respectivas y calcular las presiones en el fondo de la entrada 1 de la salida 2. 8) Realiza los cálculos requeridos y registra los datos y resultados en la Tabla 02 9) Repite los pasos 6, 7 y 8 para 2 valores adicionales. ESTUDIOS GENERALES
ACTIVIDAD GRUPAL N° 03 FÍSICA APLICADA – D9 Aplicación del Principio de Arquímedes 33 1) Ingresa a la simulación: https://phet.colorado.edu/sims/density-and-buoyancy/buoyancy_es_PE.html 2) Elige la opción: “Zona de Flotabilidad”. Cálculo del volumen parcialmente sumergido de un bloque 3) En el cuadro superior elige un material que pueda flotar parcialmente hasta en 3 tipos de fluidos (cuadro inferior). 4) En el cuadro superior, selecciona la masa o el volumen del bloque de la densidad elegida. 5) Arrastra el bloque hasta la balanza que está en la superficie y registra su peso. 6) Elige la densidad de un fluido en el cuadro inferior. 7) Arrastra el bloque de la balanza al recipiente lleno del fluido, de tal forma que quede parcialmente sumergido. 8) Calcula el volumen sumergido y anota tu respuesta. 9) Cambia dos valores de densidad del fluido, de tal forma que el bloque siga parcialmente sumergido. 10) Calcula nuevamente el volumen sumergido en los dos casos anteriores y anota tus respuestas. ESTUDIOS GENERALES
5. PROCESAMIENTO DE DATOS: FÍSICA APLICADA – D9 5.1 Tablas de Datos: 34 TABLA N° 01 Presión atmosférica: _______ kPa FLUIDO – A FLUIDO – B FLUIDO – C Presión h D Presión h D Presión hD Manom. (m) (kg/m³) Manom. (m) (kg/m³) Manom. (m) (kg/m³) (Pa) (Pa) (Pa) 1 2 3 Promedio Promedio Promedio Entrada 1: D1 = TABLA N° 02 SALIDA 2 p2 Salida 2: A1 = (Pa) Densidad: D2 = A2 = h2 (m) Masa = p1 F2 (kg) ENTRADA 1 (Pa) (N) F1 h1 (N) (m) TABLA N° 03 Bloque Densidad del Volumen fluido sumergido Densidad Volumen Masa Peso (kg/L) (kg/L) (dm³) (kg) (N) (dm³) 5.2 Cálculos efectuados: Consignar los siguientes cálculos: - De la Tabla N° 01: Densidad de cada fluido en sus 3 tomas de datos. - De la Tabla N° 02: Para cada caso calcular. Fuerza en la Salida 2: F2 Presiones en la Entrada 1: p1 y en la Salida 2: p2. - De la Tabla N° 03: El volumen del cuerpo sumergido para cada caso. ESTUDIOS GENERALES
FÍSICA APLICADA – D9 35 6. ANÁLISIS DE RESULTADOS: a) ¿Cómo varía la presión con la altura? Sustenta tu respuesta. b) ¿Cómo varía la fuerza de salida en relación a la fuerza de entrada? Sustenta tu respuesta. c) ¿Cómo son las presiones en el fondo de la Entrada 1 y Salida 2? Sustenta tu respuesta. d) ¿Cómo varía el volumen parcialmente sumergido, de un mismo bloque, en relación a la densidad del fluido donde se sumerge? Sustenta tu respuesta. 7. CONCLUSIONES: a) ¿Qué factores determinan los errores en las mediciones? b) Describe en qué situaciones reales se puede aplicar algunas de las experiencias realizadas. c) Considerar lo comprobado de acuerdo a los objetivos planteados en la práctica y con el marco teórico. 8. RECOMENDACIONES: Para mejorar la práctica, para disminuir el error, etc. 9. ANEXOS: Pantallazos de uno de los casos en cada actividad grupal. 10. BIBLIOGRAFÍA: 1) Bueche Frederick J. (2007) Física General. México D.F.: McGraw-Hill (530/B88/2007) 2) Sears, Francis W. (2004). Física universitaria. México D.F.: McGraw-Hill (530/S31/2004) 3) Serway, Raymond A. (1998). Física. México D.F.: McGraw - Hill. (530/S42F) ESTUDIOS GENERALES
FÍSICA APLICADA – D9 36 LABORATORIO No 05 “CANTIDAD DE CALOR” INTEGRANTES: 1. 2. 3. ESTUDIOS GENERALES
LABORATORIO N° 05 FÍSICA APLICADA – D9 CANTIDAD DE CALOR 37 1. OBJETIVOS GENERALES: • Determinar, de forma experimental, la cantidad de calor que absorbe un líquido dependiendo de las variaciones de la temperatura, durante un intervalo de tiempo. • Realizar un estudio comparativo de la cantidad de calor absorbido por un líquido en función de su masa. • Determinar el calor específico de un cuerpo sólido en un proceso de mezcla. 2. MARCO TEÓRICO: ❖ CALOR: Comúnmente se habla del flujo de calor: el calor fluye del quemador de una estufa hacia una olla de sopa, del Sol a la Tierra, o de la boca de una persona hacia un termómetro. El calor fluye espontáneamente de un objeto a temperatura más alta hacia otro con temperatura más baja. La unidad común para el calor, todavía en uso en la actualidad, se nombró en honor al calórico. Se denomina caloría (cal) y se define como la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de 1 gramo de agua en 1 grado Celsius. Con más frecuencia que la caloría se usa la kilocaloría (kcal), que equivale a 1000 calorías. Así que 1 kcal es el calor necesario para elevar 1 kg de agua en 1 C°. Por lo general, a una kilocaloría se le llama Caloría (C), y es con esta unidad con la que se especifica el valor energético de los alimentos. En el sistema inglés de unidades, el calor se mide en unidades térmicas británicas (Btu). Un Btu se define como el calor necesario para elevar la temperatura de 1 lb de agua en 1 F°. Es posible demostrar que 1 Btu = 0,252 kcal = 1055 J. En términos cuantitativos, se encontró que 4,186 joules (J) de trabajo eran equivalentes a 1 caloría (cal) de calor. Esto se conoce como el equivalente mecánico del calor: 4,186 J = 1 cal 4,186 kJ = 1 kcal ❖ TEMPERATURA, CALOR Y ENERGÍA INTERNA: La teoría cinética permite hacer una clara distinción entre temperatura, calor y energía interna. La temperatura (en kelvin) es una medida de la energía cinética promedio de moléculas individuales. La energía interna se refiere a la energía total de todas las moléculas en el objeto. (En consecuencia, dos lingotes de hierro de igual masa pueden tener la misma temperatura, pero dos de ellos tienen el doble de energía térmica de la que tiene uno solo). El calor, finalmente, se refiere a una transferencia de energía de un objeto a otro como resultado de una diferencia en temperatura. ❖ CALOR ESPECÍFICO: Si el calor fluye a un objeto, la temperatura de éste aumenta (si se supone que no hay cambio de fase). Pero, ¿cómo sube la temperatura? Eso depende de varios factores. Ya desde el siglo XVIII, los experimentadores habían reconocido que la cantidad de calor “Q” requerida para cambiar la temperatura de un material dado es proporcional a la masa “m” del material presente y al cambio de temperatura “T”. Esta notable simplicidad en la naturaleza se expresa en la ecuación: Q = m. c . T ESTUDIOS GENERALES
FÍSICA APLICADA – D9 38 donde c es una cantidad característica del material llamada calor específico. Puesto que c = Q/mT, el calor específico está indicado en unidades de J/kgC° (la unidad SI adecuada) o kcal/kg°C. Para el agua a 15°C y una presión constante de 1 atm, c = 4,19 x 103 J/kg°C o 1,00 kcal/kg°C. El método más común usado en la determinación de cambios de calor es el método de las mezclas, basado en el principio de la conservación de la energía, en el cual dos o más sistemas que tienen temperaturas diferentes son puestos en contacto, de tal forma que intercambien calor hasta que todos ellos adquieren la misma temperatura (temperatura de equilibrio). Como un resultado del intercambio, los cuerpos de más alta temperatura cederán calor a los cuerpos de temperatura más baja, de manera que la cantidad de calor perdido por algunos cuerpos es igual a la cantidad de calor ganado por los otros. Un cuerpo de masa m, cuyo calor especifico c se desea determinar es calentado hasta alcanzar una temperatura T y luego introducido rápidamente a un calorímetro de masa mC, y cuyo calor especifico cc el cual contiene en su interior una masa de agua mA, todos estos a una temperatura inicial Ti. La mezcla alcanzara una temperatura intermedia de equilibrio Teq. Aplicando el principio de conservación de la energía tendremos que el calor perdido por el cuerpo debe ser igual al calor absorbido por el agua, el calorímetro y el termómetro. Esto es: mc(T−Teq) = mAcA (Teq −Ti) + mCcC (Teq −Ti) cuerpo a gua ca l oríme tro Despejando “c”: c = (mA cA + mC cC )(Teq − Ti) m (T − Teq ) • ❖ FLUJO DE CALOR ( Q ): Si la cantidad de calor es suministrada en forma constante, a medida que transcurre el • tiempo, el flujo calorífico “ Q ” también será constante, por lo tanto, se define como: • = Q unidades: cal/s, J/s, kca/h Q t • = m. ce . T Q t ESTUDIOS GENERALES
FÍSICA APLICADA – D9 • 39 Agrupando los valores constantes: Q , m, ce • = m. c e . T T° Q t • T = Q t mce • Tf − Ti = Q t mce • Tf = Q t + Ti t mce Esta última ecuación demuestra la relación lineal que existe entre la temperatura del sistema y la variación del tiempo. Es importante mencionar que el calor específico puede ser considerado constante en la experiencia, puesto que su variación con la temperatura es muy pequeña. ❖ EJEMPLOS: j) ¿Calcula el flujo de calor que se gasta en 20 s, para elevar la temperatura de una barrica vacía de 20 kg, hecha de hierro, desde 10°C hasta 90°C? ¿Y cuánto si la barrica está llena con 20 kg de agua? k) Un ingeniero quiere determinar el calor específico de una sustancia. Una muestra de 0.150 kg de la aleación se calienta a 540°C; entonces se coloca rápidamente en 400 g de agua a 10.0°C alcanzando el sistema una temperatura final de 40.5°C. Calcule el calor específico de dicha sustancia. 3. EQUIPOS Y MATERIALES: ✓ Simulaciones on line: − http://escuela2punto0.educarex.es/Ciencias/Fisica_Quimica/Laboratorios_Virtuales_de_Fis ica/Efecto_del_Calor_sobre_los_Cuerpos_Energia_Termica/ − http://www.educaplus.org/game/calorimetria ✓ Computadora personal. ✓ Calculadora. ✓ Guía de trabajo ESTUDIOS GENERALES
FÍSICA APLICADA – D9 4. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Y TOMA DE DATOS: 40 ACTIVIDAD GRUPAL N° 01 Determinación del calor específico por la cantidad de calor 1) Ingresa a la simulación: http://escuela2punto0.educarex.es/Ciencias/Fisica_Quimica/Laboratorios_Virtuales_de_Fisica/ Efecto_del_Calor_sobre_los_Cuerpos_Energia_Termica/ 2) Da clic en “Entrar al laboratorio”. 3) Selecciona una sustancia de manera arbitraria. 4) Elige un valor para la “Potencia del calentador”, “Tiempo de duración del experimento” y “Masa de la sustancia”. Registra los datos en la Tabla 01. 5) Da clic en “Simulación” para iniciar la experiencia. 6) Esperar que la simulación termine y del cuadro que sale en pantalla registra los datos de “Tiempo” y “Temperatura” (temperatura final). En algunas ocasiones el tiempo se corta antes y no coincide con el tiempo seleccionado al inicio, porque la sustancia alcanza la temperatura límite de 100°C que tiene esta simulación. Si ocurre esto, cambia en tu tabla el tiempo. 7) Empleando la fórmula del flujo de calor (Potencia), calcula el calor específico de la sustancia seleccionada. 8) A partir de tablas, registra el valor teórico del calor específico de la sustancia seleccionada y aplica la teoría de errores. 9) Repetir los pasos del 03 al 08 para 2 sustancias adicionales. ESTUDIOS GENERALES
FÍSICA APLICADA – D9 41 ACTIVIDAD GRUPAL N° 02 Determinación del calor específico de una sustancia desconocida 1) Ingresa a la simulación: http://www.educaplus.org/game/calorimetria 2) Si no logras ver la simulación, tener presente que debes activar el “flash”. 3) En la ventana “Sustancia”: - Seleccionar una sustancia A, B, C, D, E o F. - Elegir una masa arbitraria para dicha sustancia. - Seleccionar una temperatura inicial, esta temperatura debe ser mucho mayor que la del agua para que se produzca la transferencia de calor. - Registra tus datos en la “Tabla 02”. 4) En la ventana “Agua”: - Elegir una masa arbitraria para el agua. - Seleccionar una temperatura inicial, esta temperatura debe ser mucho menor que la de la sustancia para que se produzca la transferencia de calor. - Registra tus datos en la “Tabla 02”. 5) Da clic en “Comenzar”. 6) Observa el termómetro digital hasta que alcance la temperatura de equilibrio. Registra dicho valor en la “Tabla 02”. 7) Determina el calor específico de dicha sustancia. 8) Compara el valor obtenido en el paso anterior, y a partir de datos establecidos en tablas, determina a que sustancia pertenece. 9) Repite los pasos del 3 al 8 para 3 sustancias adicionales. ESTUDIOS GENERALES
FÍSICA APLICADA – D9 5. PROCESAMIENTO DE DATOS: 42 5.1 Tablas de Datos: TABLA N° 01 Sustancia Flujo de tiempo masa Ti Tf Ce Ce EA ER calor (s) (kg) (J/kg.°C) Teórico (%) (°C) (°C) (J/kg.°C) (W = J/s) 15 TABLA N° 02 SUSTANCIA Te AGUA Ti Ce (°C) Tipo m (°C) (cal/g.°C) Nombre m Ti Ce (g) (g) (°C) (cal/g.°C) 1 cal/g.°C 5.2 Cálculos efectuados: Consignar los siguientes cálculos: • - De la Tabla N° 01: Con la fórmula del flujo de calor Q , el calor específico experimental en cada caso. - De la Tabla N° 02: El calor específico experimental de cada sustancia desconocida. 6. ANÁLISIS DE RESULTADOS: En función a las tablas y cálculos realizados. 7. CONCLUSIONES: ✓ ¿Se cumplieron los objetivos planteados en la práctica con ambas experiencias y en relación al marco teórico? Sustenta tu respuesta. ✓ En qué situaciones de pueden aplicar las actividades realizadas, en la vida real. 8. RECOMENDACIONES: Para mejorar la práctica, para disminuir el error, etc. 9. ANEXOS: Capturas de pantalla empleando los simuladores en cada actividad. 10. BIBLIOGRAFÍA: 1) Bueche Frederick J. (2007) Física General. México D.F.: McGraw-Hill (530/B88/2007) 2) Sears, Francis W. (2004). Física universitaria. México D.F.: McGraw-Hill (530/S31/2004) 3) Serway, Raymond A. (1998). Física. México D.F.: McGraw - Hill. (530/S42F) ESTUDIOS GENERALES
FÍSICA APLICADA – D9 43 LABORATORIO No 06 “GASES IDEALES” INTEGRANTES 1. 2. 3. ESTUDIOS GENERALES
LABORATORIO N° 06 FÍSICA APLICADA – D9 GASES IDEALES 44 1. OBJETIVOS GENERALES: • Verificar la Ley de Boyle de los gases ideales. • Determinar el trabajo realizado sobre el sistema en un proceso isotérmico. • Calcular experimentalmente el número de moles de una cantidad de aire. 2. MARCO TEÓRICO: ❖ MODELO DE GAS IDEAL: ✓ Gas Ideal: Modelo que describe el comportamiento de un gas que se mantiene a muy baja presión (o baja densidad). La mayor parte de los gases a temperatura ambiente y presión atmosférica se comportan como si fuese gases ideales. ✓ Ecuación de estado: • Una expresión de la forma: f (p, v, T) = 0 se denomina ecuación de estado. • Hay varias ecuaciones de estado, algunas sencillas y otras muy complejas: la más sencilla y mejor conocida para sustancias en la fase gaseosa es la ecuación de estado del gas ideal, la cual predice el comportamiento p – v – T de un gas con bastante exactitud, dentro de cierta región elegida adecuadamente. • En 1662 el inglés Robert Boyle observó durante sus experimentos con una cámara de vacío que la presión de los gases es inversamente proporcional a su volumen. En 1802, los franceses J. Charles y J. Gay – Lussac determinaron de modo experimental que a bajas presiones el volumen de un gas es proporcional a su temperatura. Es decir: p V = n RU T Donde: p: presión absoluta (Pa, kPa, bar, psi, atm) V: volumen (m3, litro, pie3) n: número de moles (mol, kmol) n = m __ M T: temperatura absoluta (K) Ru es la constante universal de los gases; que tiene los siguientes valores: 8.31447 kJ/kmol.K 8.31447 kPa.m3/kmol.K Ru 0.0831447 bar m3/kmol.K 1.98588 BTU/lbmol. R 10.7316 psia.pie3 / lbmol.R 0,082 atm.litro/mol.K • Para un sistema en el que su masa permanece constante y pasa por dos estados diferentes, a partir de la ecuación anterior, las propiedades de dichos estados se relacionan entre sí por medio de: ESTUDIOS GENERALES
❖ LEYES DE ESTADO DE LOS GASES IDEALES: FÍSICA APLICADA – D9 45 ❖ TRABAJO PRODUCIDO POR UN GAS: Si graficamos un proceso producido por un gas, es decir, el cambio de un estado inicial a un estado final, en una gráfica presión – volumen, el área bajo la curva obtenida representa el trabajo realizado o producido sobre el gas. El área se obtiene mediante la integración de la función obtenida. Para el caso de procesos conocidos, al integrar la función obtenida se tiene las siguientes relaciones: Proceso Isobárico: W = p(Vf − Vi) Proceso Isocórico: W=0 Proceso Isotérmico: W = p V ln(Vf ) Vi ESTUDIOS GENERALES
FÍSICA APLICADA – D9 ❖ EJEMPLOS: 46 l) 5,0 L de un gas a presión absoluta de 200 kPa y 200 K se calientan uniformemente hasta 500 K y la presión absoluta se reduce a 150 kPa. ¿Qué volumen ocupará el gas (en m3) en esas condiciones? p1.V1 = p2.V2 200.(5) = 150.V2 V2 = 16,67litros = 0,017m³ T1 T2 200 500 m) La presión manométrica de un gas, en un recipiente de 0,04 m3, es de 540 kPa a la temperatura de 47 °C. Determine los moles de gas en el recipiente cerrado. p = 540 + p0 = 540 + 101 = 641 kPa. p.V =n.RT V = 0,04 m³ 641(0.04)=n (8,314)(320) T = 47°C = 47 + 273 = 320 K n=9,65x10−3kmol= 9,65 moles R = 8,314 kPa.m³/kmol.K n) Si la temperatura de 30 L de gas se mantiene constante mientras que su presión absoluta aumenta de 400 a 1200 kPa. ¿Cuál será el nuevo volumen, en m3? p1.V1 =p2.V2 400(30)= (1200)V2 V2 = 10litros = 0.01m³ o) Cierta cantidad de hidrógeno se halla a la temperatura de – 73°C y presión absoluta de 400 kPa. El gas se calienta hasta 237°C sin variar su volumen. Calcular la nueva presión. p1 = p2 400 = p2 T1 = – 73°C = – 73 + 273 = 200 K T1 T2 200 510 T2 = 237°C = 237 + 273 = 510 K p2 = 1020kPa p) Determina el trabajo realizado en los procesos mostrados: W = p(V2 − V1) W = pVln Vf = nRT ln Vf W = (500 + 150)4 W =0J W = 2000(1,4 − 0,6) Vi Vi 2 W = 1600J = 1,6 kJ W = 1(8,314)(300)ln 0.3 W = 1300J=1,3kJ 0,15 W = 1,73kJ 3. EQUIPOS Y MATERIALES: ✓ 01 computadora personal. ✓ Simulación on line: https://phet.colorado.edu/sims/html/gases-intro/latest/gases-intro_es.html ✓ Hoja de trabajo. ✓ Calculadora científica. ESTUDIOS GENERALES
4. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Y TOMA DE DATOS: FÍSICA APLICADA – D9 ACTIVIDAD GRUPAL N° 01 47 Cálculo del número de moles de un gas 1) Ingresa a la simulación: https://phet.colorado.edu/sims/html/gases-intro/latest/gases-intro_es.html 2) Hacer doble clic en la opción “Leyes”. 3) En el cuadro “Mantener Constante”, mantener activada la opción “Nada” y activar la opción “Ancho”. 4) Desplegar el cuadro “Partículas” haciendo clic en . 5) Agregar un número determinado de un tipo de partículas “Ligero” o “Pesado”, haciendo clic en , las veces que consideren necesarias. Registrar dicho valor en la Tabla N° 01. 6) En el manómetro, cambiar la unidad de medida a “kPa”, haciendo clic en . 7) Para modificar la temperatura, agregar o quitar calor, moviendo el botón hacia las opciones “Calor” o “Frío” respectivamente. 8) Para variar el volumen, mover la manija de la izquierda del tanque , el valor del ancho registrado en la parte inferior del tanque, en nm, tomarlo como el valor del volumen en m3. 9) Sin modificar el número de partículas agregado, medir 6 valores diversos de presión, temperatura y volumen, y registrarlos en la Tabla 01. 10) Con la ecuación de gases ideales, calcula el número de moles en cada caso; así mismo, obtener un promedio. 11) Importante: Evitar que la tapa superior del tanque se abra, de lo contario se escaparán las partículas. Esto sucede cuando se alcanza presiones muy elevadas. ESTUDIOS GENERALES
FÍSICA APLICADA – D9 ACTIVIDAD GRUPAL N° 02 48 Proceso a volumen constante . 1) Ingresa a la simulación: https://phet.colorado.edu/sims/html/gases-intro/latest/gases-intro_es.html 2) Hacer doble clic en la opción “Leyes”. 3) En el cuadro “Mantener Constante”, activar la opción la opción “Ancho”. 4) Desplegar el cuadro “Partículas” haciendo clic en . 5) Agregar el mismo tipo y número de partículas de la Actividad N° 01. 6) En el manómetro, cambiar la unidad de medida a “kPa”, haciendo clic en 7) Seleccionar un volumen, moviendo la manija de la izquierda del tanque . 8) En el cuadro “Mantener Constante”, activar la opción “Volumen (V)”, para mantener constante dicha variable en toda la experiencia. 9) Para modificar la temperatura, agregar o quitar calor, moviendo el botón hacia las opciones “Calor” o “Frío” respectivamente. 10) Teniendo en cuenta las consideraciones anteriores, mide 8 valores diversos de presión y temperatura, y registrarlos en la Tabla 02. 11) Empleando Excel, realiza la Gráfica 01: presión (eje Y) y temperatura (eje X). 12) Importante: Evitar que la tapa superior del tanque se abra, de lo contario se escaparán las partículas. Esto sucede cuando se alcanza presiones muy elevadas. ACTIVIDAD GRUPAL N° 03 Proceso a temperatura constante 1) Ingresa a la simulación: https://phet.colorado.edu/sims/html/gases-intro/latest/gases-intro_es.html 2) Hacer doble clic en la opción “Leyes”. 3) En el cuadro “Mantener Constante”, activar la opción la opción “Ancho”. 4) Desplegar el cuadro “Partículas” haciendo clic en . 5) Agregar el mismo tipo y número de partículas de la Actividad N° 01. 6) En el manómetro, cambiar la unidad de medida a “kPa”, haciendo clic en . 7) Seleccionar una temperatura de trabajo, agregando o quitando calor; mover el botón hacia las opciones “Calor” o “Frío” respectivamente. 8) En el cuadro “Mantener Constante”, activar la opción “Temperatura (T)”, para mantener constante dicha variable en toda la experiencia. 9) Seleccionar un volumen, moviendo la manija de la izquierda del tanque . 10) Teniendo en cuenta las consideraciones anteriores, mide 8 valores diversos de presión y volumen, y registrarlos en la Tabla 03. 11) Empleando Excel, realiza la Gráfica 02: presión (eje Y) y volumen (eje X). 12) Importante: Evitar que la tapa superior del tanque se abra, de lo contario se escaparán las partículas. Esto sucede cuando se alcanza presiones muy elevadas. ESTUDIOS GENERALES
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