UNIVERSIDAD COOPERATIVA DE COLOMBIA CURSO FISICA

UNIVERSIDAD COOPERATIVA DE COLOMBIA
CURSO FISICA MECANICA
PRACTICA DE LABORATORIO VIRTUAL
PRACTICA 2. ANALISIS DE GRAFICAS
1. INTRODUCCION.
El trabajo experimental en el laboratorio de Física no se limita solamente a la medida de una
propiedad o cantidad física, gran parte de él se dedica al estudio de la forma en que varía una
cantidad como resultado del cambio de otra, esto es, a determinar la forma en que dependen las
variables que intervienen en un fenómeno dado. Los datos recolectados en el laboratorio se
confrontan para tener una mejor idea del fenómeno analizado; esta confrontación determina
gráficas a partir de las cuales se consigue información valiosa para el diseño de leyes que
expliquen dicho fenómeno.
2. OBJETIVOS
2.1
2.2
Identificar el tipo de relación y determinar la ecuación respectiva para dos variables que
intervienen en un fenómeno dado.
Adquirir habilidad en la toma y proceso de datos experimentales.
3. MARCO TEORICO
3.1. Normas para el uso del papel milimetrado.
3.2. Elección de escalas para los ejes coordenados.
3.3. Obtención de la ecuación de una recta forma pendiente-intercepto y mínimos
cuadrados.
3.4. Proporcionalidad directa e inversa y relación cuadrática.
3.5. Brazo de una fuerza.
3.6. Péndulo simple (oscilación, periodo, frecuencia, amplitud, región isócrona). Visite la
dirección: http://www.youtube.com/watch?v=o76zI0YBmMs
3.7. Circuito eléctrico, resistencia, intensidad de corriente, voltaje. Visite la dirección:
http://www.youtube.com/watch?v=LaUDvoZa9ko
3.8. Aparatos de medición: voltímetro, amperímetro, óhmetro. Visite las direcciones:
http://www.youtube.com/watch?v=ejvKNnb3n0o
3.9. Código de colores en resistencias. Visite la dirección:
http://www.youtube.com/watch?v=Xe0PSiBHEZc
3.10. Protoboard. Visite la dirección: http://www.youtube.com/watch?v=lqw6ask5HK0
4. MATERIALES
Computador, Internet, Simuladores de: Sistema masa resorte, Circuito eléctrico sencillo
5. PROCEDIMIENTO
5.1. RELACION LINEAL (Relación V-I)
Ingrese a:
http://phet.colorado.edu/sims/ohms-law/ohms-law_es.html
Créditos: Simulador desarrollo en la Universidad de Colorado PhET Interactive Simulations
Visite la página: http://phet.colorado.edu
Jefe de diseño: Michael Dubson - Desarrollo de software: Michael Dubson - Entrevistas: Mindy Gratny
Deje un valor de resistencia fijo, ajuste o suministre una diferencia de potencial de 1 V a los
terminales de la resistencia observando la lectura de intensidad de corriente, registre los datos
observados en la tabla 2.
Repita el proceso anterior variando secuencialmente el voltaje aplicado, registre valores en la tabla
1.
TABLA 1. Voltaje e intensidad de corriente
Diferencia De Potencial
V (V)
Intensidad De Corriente
I (mA)
V/I
(V/A)
Compare los valores de la última columna, qué concluye? A qué valor se aproximan?
Elabore un gráfico de Diferencia de potencial en función de intensidad de corriente (V Vs I). Cuál
es la curva más representativa?
Determine la ecuación que relaciona a estas dos variables. (Use las dos últimas columnas para
aplicar el método de mínimos cuadrados) Qué tipo de relación existe entre ellas?
Compare el valor de la pendiente con el valor promedio de la última columna de la tabla 1. Qué
puede concluir?
Existe algún tipo de proporcionalidad entre las variables? Cuál? Por qué?
Si el comportamiento observado en las variables permite afirmar que entre ellas existe relación
lineal, generalice el resultado para establecer cuándo dos variables están relacionadas
linealmente.
En la ecuación encontrada reemplace el valor de la pendiente por “R”, y llámela resistencia
eléctrica.
Establezca un enunciado que relacione las variables en consideración y que involucre la ecuación
obtenida. (Dicho enunciado es la ley que rige el fenómeno observado y es llamado Ley de Ohm).
5.2. RELACION INVERSA (Relación I-R)
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Fije la diferencia de potencial entre los terminales de la resistencia que sea siempre de 4V.
Registre en la tabla 3 los valores observados de resistencia e intensidad de corriente a través de
ella. Repita este proceso cambiando secuencialmente la resistencia. Registre los datos
observados en la tabla 2, complete la tercera columna de la tabla. Compare estos valores con el
valor de la diferencia de potencial de la resistencia. Qué concluye?
TABLA 2. Intensidad y resistencia
Resistencia
Eléctrica
R (Ω)
Intensidad De
Corriente
I (mA)
R*I
( Ω * A)
Inverso de la
resistencia
1/R (1/Ω)
Qué ocurre con la intensidad de corriente cuando la resistencia eléctrica crece? y cuando
decrece?
Qué se puede concluir de los resultados de la tercera columna de la tabla 2?
Elabore un gráfico de intensidad de corriente en función de magnitud de resistencia ( I Vs R) y
otro de intensidad de corriente en función de inverso multiplicativo de resistencia (I Vs 1/R).
Cuál es la curva más representativa para cada caso?
Determine la ecuación que relaciona a la fuerza con el brazo.
Reemplace el valor de la pendiente por “V” y llámela diferencia de potencial o voltaje. Qué
expresión obtiene?
Compare el valor de “V” con los valores de la tercera columna de la tabla 2. Qué concluye?
El comportamiento observado permite afirmar que entre las variables en consideración existe una
relación inversa, generalice este resultado para establecer cuándo existe relación inversa entre dos
variables.
Establezca un enunciado que relacione las variables consideradas y que explique el fenómeno
observado. (Ley de Ohm)
5.3. RELACION CUADRATICA
Ingresa a http://phet.colorado.edu/en/simulation/pendulum-lab
CRÉDITOS: Este simulador fue desarrollado en el proyecto Physics Educational Tecnology PhET Interactive Simulations
adscrito a la Universidad de Colorado
Copyright © 2004-2010 University of Colorado. - http://phet.colorado.edu
Tome el tiempo empleado por la masa oscilante en dar 10 pequeñas oscilaciones y calcule el
respectivo periodo del péndulo.
Si en “n” oscilaciones emplea “t” segundos, cómo se determinaría el periodo de oscilación del
péndulo.
Ajuste la longitud del péndulo a 10, 15, 20, 40, 60, 80, 100, 140, 160 cm y para cada caso
determine el periodo respectivo. Registre los resultados en la tabla 3 y complétela.
Qué puede concluir a cerca de los resultados de la última columna?
Elabore un gráfico de longitud en función de periodo (L Vs T) y otro de longitud en función de
periodo al cuadrado (L Vs T2). Cuál es la curva más representativa para cada caso?
Determine la ecuación que relaciona a las dos variables en consideración.
Compare el valor de la pendiente con el valor promedio de la última columna de la tabla 3. Qué
concluye?
El comportamiento observado en las variables permite afirmar que entre ellas existe una relación
cuadrática, entonces, en forma general, cuándo se puede afirmar que entre dos variables existe
relación cuadrática?
TABLA 3. Longitud y periodo del péndulo simple
Longitud L (m)
Periodo T (s)
Periodo cuadrado
T2 (s2)
Longitud/periodo cuadrado L/T 2
(m/s2)
0,10
0,20
0,50
0,80
1,00
1,20
1,50
Determinar el valor “estimado” para el periodo de péndulos cuyas longitudes sean 2, 3 , 8 , 50, 70,
130, 150, 180, 200 y 400 cm. (Use la ecuación hallada).
6. APLICACIONES.
a. Dadas las tablas resolver las preguntas 1, 2, 3 y 4 para cada una de ellas.
1. TABLA1: Presión y
tiempo
Tiempo t(s) Presión P(N/m 2)
0,0
-3,0
2,0
5,0
4,0
29,0
6,0
69,0
8,0
125,0
10,0
197,0
12,0
285,0
14,0
389,0
16,0
509,0
18,0
645,0
20,0
797,0
1.
Graficar P vs t
2.
Halle la ecuación que
relaciona a P con t, si es
necesario linealice.
3.
Halle P si t = 8,5 s.
4. Halle t si P = 300N/m 2.
2. TABLA1: aceleración y
tiempo
Tiempo
Aceleración
t(s)
a(m/s2)
3. TABLA1: Potencia y
tiempo
Tiempo
Potencia
t(s)
P(Watt)
1,0
4,80
0,0
2,60
1,5
3,13
2,0
24,20
2,0
2,30
4,0
89,00
2,5
1,80
6,0
197,00
3,0
1,47
8,0
348,20
4,0
1,05
10,0
542,60
5,0
0,80
12,0
780,20
8,0
0,43
14,0
1061,00
10,0
0,30
16,0
1385,00
15,0
0,13
18,0
1752,20
20,0
0,05
20,0
2162,60
1.
Graficar a vs t
2.
Halle la ecuación que
relaciona a a con t, si es
necesario linealice.
3.
Halle a si t = 11,5 s.
4. Halle t si a = 1,32 m/s2.
1.
Graficar P vs t
2.
Halle la ecuación que
relaciona a P con t, si es
necesario linealice.
3.
Halle P si t = 8,5 s.
4. Halle t si P = 300N/m 2.
“Yo hubiese podido obtener una brillante formación matemática, sin embargo, pase la mayor parte
de mi tiempo en el laboratorio de Física fascinado por el contacto directo con la experiencia”.
ALBERT EINSTEIN