Instructor: Christian Alfredo Acevedo Herrera ... Tema: Leyes del movimiento de Newton__

Instructor: Christian Alfredo Acevedo Herrera
Tema: Leyes del movimiento de Newton__
Materia: __Física___
Problemas para trabajo en grupo, del libro “Física 11” de J.D. Wilson, A.J. Buffa, B. Lou, Primera
Edición, Capítulo 2; de “Física, conceptos y aplicaciones” de Paul E. Tippens, Capítulo 4”; o
problemas propuestos. Los problemas pueden variar total o parcialmente de los problemas
mostrados en los libros. Sin embargo, igual se recomienda revisarlos previamente para
familiarizarse con el mismo, o resolver dudas en los cálculos antes de la evaluación.
Instrucción General: en clase se deberá elegir alguno de los 6 problemas, siendo uno diferente para
cada grupo; y deberán construirlo en la vida real con un modelo, de modo que puedan visualizarse
los elementos a evaluar en cada problema. Deben resolverse teórica y experimentalmente.
Se realizará esta experiencia el día __ del mes __ del 2014, donde hay dos horas de laboratorio de
física, en el laboratorio de física.
Será en grupos de máximo 5 estudiantes, donde dos deberán ser los encargados de construir el
experimento (constructores y captadores de datos); dos deberán encargarse de resolver el
problema de manera teórica (los analistas) y uno deberá presentar, al final de la clase, frente a
todos, en un tiempo de no más de 2 minutos, los resultados de su experimento. Se podrá realizar
preguntas al final de las sustentaciones orales.
Evaluación: será acorde al trabajo realizado en el laboratorio, con los aspectos mostrados en clase.
Las dos horas deberán usarse sabiamente como sigue: tienen exactamente 30 minutos (la primera
hora) para generar el experimento, construir y conectar lo que sea necesario (puede traerse tan
listo como uno desee de antes, excepto la toma de resultados, que debe realizarse completamente
acá) y obtener resultados, y preparar su apoyo visual, del tipo que sea que vayan a realizar.
Finalmente, los primeros 10 minutos de la clase y los últimos 5 minutos, se arreglará el área, se
movilizará la clase y se limpiará el lugar utilizado para el proyecto.
En la última hora, deberán presentar sus resultados, con un tiempo de 2 minutos por cada
presentador, usando el tablero, dibujos, y otra estrategia.
Recordar que no pueden utilizar en el apoyo visual imágenes que no sean de sus propios
experimentos, por lo que los presentadores deberán traer cámaras fotográficas y laptop para
generar su apoyo visual en PowerPoint o en Prezi, cualquiera que sea el caso. No piensen tanto en la
decoración del PowerPoint, sino en presentar sus resultados de manera clara, concisa y precisa.
1. (Wilson-Buffa, 107) Se arma un sistema como el mostrado en la figura, donde la M1 es de ____
Kg, la M2 es de ___ Kg. Encuentre el coeficiente de fricción cinético entre M1 y la mesa del
laboratorio
de
física.
M1
M2
a. Consideraciones para armar este problema:
i. Deberán conseguir poleas. Las venden en Novey, Do It Center o Dimar
algunas de plástico, otras metálicas. Se encontró que en Novey de Brisas del
Golf las venden en tamaños de ¾ in, 1 in, 1.5 in y 2 in a precios de entre $1.25
y $3.55 cada una (cotizado al día 18 de febrero de 2014). Pensar en el
soporte de la polea a la mesa.
ii. En el laboratorio hay hilo de Nylon, y pueden traer un par de ganchos para
pegar con papel doble contacto, para poder sujetar las cuerdas con las masas.
Pueden traer su propio hilo si desea.
iii. La masa M2 es realmente un conjunto de pesas pequeñas que hay en el
laboratorio, que están graduadas a distintos pesos, que van desde los 5 g.
iv. La masa M1 deberán traerla de alguna parte, y se sugiere que no pese más de
500 g. En caso de que pese muy poco (algo como un vaso, o un recipiente
vacío) puede llenársele en el laboratorio de otras cosas, para obtener su
peso.
v. Para medir la aceleración, se usará un ticómetro (spark timer), de los que hay
en el laboratorio. Este consiste en un aparato que manda pulsaciones sobre
un papel, que marca con un punto cada cierto tiempo.
vi. Se deberá medir, para distintas masas M2, el coeficiente de fricción, usando
la medida del ticómetro. Los valores no deben variar entre sí a más de un
10% como máximo, para obtener buena calificación. Realizar al menos
3 mediciones.
2. (Wilson-Buffa, 111) Construir el sistema mostrado en la figura. Para una masa M1 de ___ Kg y
otra M2 de ___ Kg, diga cuál es el coeficiente de fricción cinético entre la masa M1 y el plano
inclinado,
si
el
plano
tiene
un
ángulo
de
____
grados.
M2
a. Consideraciones para armar este problema:
i. Deberán conseguir poleas. Las venden en Novey, Do It Center o Dimar
algunas de plástico, otras metálicas. Se encontró que en Novey de Brisas del
Golf las venden en tamaños de ¾ in, 1 in, 1.5 in y 2 in a precios de entre $1.25
y $3.55 cada una (cotizado al día 18 de febrero de 2014). Pensar en el
soporte de la polea al plano.
ii. Deberán armar con anticipación el plano inclinado, medirse el ángulo del
plano antes de la clase, acá solamente deberán realizarse las
mediciones y los cálculos. Si se desea, puede acoplarse la polea antes de
comenzar el laboratorio.
iii. Acá hay hilo de Nylon, y pueden traer un par de ganchos para pegar con
papel doble contacto, para poder sujetar las cuerdas con las masas. Pueden
traer su propio hilo si desea.
iv. La masa M2 es realmente un conjunto de pesas pequeñas que hay en el
laboratorio, que están graduadas a distintos pesos, que van desde los 5 g.
v. La masa M1 deberán traerla de alguna parte, y se sugiere que no pese más de
500 g. En caso de que pese muy poco (algo como un vaso, o un recipiente
vacío) puede llenársele en el laboratorio de otras cosas, para obtener su
peso.
vi. Para medir la aceleración, se usará un ticómetro (spark timer), de los que hay
en el laboratorio. Este consiste en un aparato que manda pulsaciones sobre
un papel, que marca con un punto cada cierto tiempo.
vii. Se deberá calcular el coeficiente de fricción al menos tres veces, variando
M2, y para obtener buena evaluación, no deberán estar alejados entre sí a
más del 10% de error.
3. (Wilson-Buffa, 39.) Cuando se aplica una fuerza horizontal de ____ N a una caja de ___ Kg, ésta
comienza a deslizarse a través de la mesa. Con estos datos diga ¿Cuánto es la aceleración de
la masa?
a. Consideraciones para armar este problema:
i. Para obtener una fuerza horizontal, se recomienda hacer un sistema como el
mostrado en la figura de abajo, donde la cuerda que una la caja en
movimiento, y las masas que cuelgan. Deberá colocarse un ticómetro para
medir
la
aceleración.
ii. Deberán conseguir poleas. Las venden en Novey, Do It Center o Dimar
algunas de plástico, otras metálicas. Se encontró que en Novey de Brisas del
Golf las venden en tamaños de ¾ in, 1 in, 1.5 in y 2 in a precios de entre $1.25
y $3.55 cada una (cotizado al día 18 de febrero de 2014). Pensar en cómo
apoyar la polea a la mesa.
iii. La masa M2 son varios discos que pueden colocarse o removerse, y así variar
la masa. Debe traerse una masa M1.
iv. Se puede pesar la masa M1 en el laboratorio previamente al proyecto de ser
necesario.
v. Se deberán tomar tres mediciones diferentes valores de aceleración con
diferentes masas, y cada uno contrastarlo con los valores teóricos. Se
evaluará que las tres mediciones no tengan un porcentaje de error
mayor al 15% entre el valor del problema teórico y del problema
experimental.
4. (Wilson-Buffa, 82) Una masa, M1 = _____ Kg, de una máquina de Atwood ideal (ver figura de
ejemplo) descansa en el piso 1.10 m más abajo que otra masa, M2 = ____ Kg a) Si las masas
se sueltan del reposo ¿Cuánto tardará M2 en llegar al suelo? b) ¿Cuánto es la aceleración del
sistema? c) ¿A qué altura sobre el piso ascenderá M1? (Sugerencia: cuando M2 choca contra
el suelo, M1 sigue moviéndose hacia arriba)
a. Condiciones para armar este problema:
i. Puede reemplazarse la rueda gigante con una polea, y así poder suspender el
sistema a alguna altura y realizar mediciones con el ticómetro.
ii. Disponemos de masas variables en el laboratorio, con pesas de distintos
tamaños. También pueden traer sus propias masas y pesarlas con las
balanzas.
iii. Deberán conseguir poleas. Las venden en Novey, Do It Center o Dimar
algunas de plástico, otras metálicas. Se encontró que en Novey de Brisas del
Golf las venden en tamaños de ¾ in, 1 in, 1.5 in y 2 in a precios de entre $1.25
y $3.55 cada una (cotizado al día 18 de febrero de 2014). Pensar en cómo
acoplar la polea a alguna superficie.
iv. Deberán realizar el cálculo teórico del movimiento de la masa M1
teóricamente y, luego, deberá contrastar los cálculos experimentales para
conocer la altura que alcanzará dicha masa. Puede utilizar una cámara de
video para captar la altura que el objeto alcanzará luego de que la masa M2
ha chocado con el suelo, con un metro o cinta métrica apoyada en la mesa del
laboratorio. Por la posible complejidad de comparar resultados, con dos
medidas debe ser suficiente. El resultado teórico y los experimentales no
deberán variar más de 20%.
5. (Tippens, 4.33 y 4.34) Armar los dos sistemas mostrados en las figuras. Obtenga el valor de
las tensiones en todas las cuerdas, si la masa que cuelga es siempre de ____ Kg.
a. Consideraciones para armar este problema:
i. Este problema requerirá medir ángulos con buena precisión, por lo que
deberá traerse un compás, además del compás grande que ya hay en el
laboratorio.
ii. En el laboratorio hay hilo de nilón y de lana, pero si desean pueden traer sus
propios hilos. Traer tijera y ganchos con tape doble contacto en caso de
querer pegar las patas de las mesas o con los armarios los hilos.
iii. En el laboratorio contamos con dinamómetros para realizar las mediciones
en las cuerdas. Deben colocarse donde están los cuadros verdes en la figura.
iv. Deberán medirse la tensión en las cuerdas con al menos 3 masas diferentes,
teórica y experimentalmente, y en los cuatro casos, no deben variar las
medidas más de 10% entre sí.
6. (Propuesto) Para el siguiente sistema, busque la tensión de la cuerda, si la masa que cuelga
tiene un valor de ___ Kg y el ángulo es de ___ grados.
M1
a. Consideraciones para armar este problema:
i. Necesitarán una barra, o algo similar a una barra, que puedan colocar
horizontalmente en un plano vertical. Revisar en el laboratorio si alguno de
los soportes universales les sirven para este trabajo.
ii. Deberán conseguir algo para medir el ángulo de la cuerda del modo más
preciso posible, como un transportador. En el laboratorio los que se tienen
son muy grandes, así que se recomienda que traigan uno.
iii. La masa “M1” es una masa que deberán traer al laboratorio, de menos de 500
g, y que se puede pesar en las balanzas del laboratorio.
iv. Se deberá medir la tensión en la cuerda, de manera teórica y experimental,
para tres ángulos diferentes entre sí en por lo menos 10°. Ambos, problema
teórico y resultado experimental, no deben tener más de 15% de error.