Prácticas de 4º ESO
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PRÁCTICAS DE LABORATORIO. 4º ESO DEPARTAMENTO DE FÍSICA Y QUÍMICA I.E.S. PALAS ATENEA Índice Guía para realizar las actividades experimentales ............................................ 1 1ª Práctica de Química. Manejo de recipientes básicos de laboratorio en el tratamiento de sólidos y líquidos ................................................................... 4 2ª Práctica de Química. El Sistema Periódico ................................................... 6 3ª Práctica de Química. Preparación de una disolución y cálculo de la concentración .................................................................................................... 7 4ª Práctica de Química. El átomo...................................................................... 8 5ª Práctica de Química. Reconocimiento de acidez y basicidad con indicadores ........................................................................................................ 9 6ª Práctica de Química. Ácidos, bases y sales ............................................... 10 1ª Práctica de Física. Movimiento rectilíneo uniformemente acelerado – mrua–. Plano inclinado ...................................................................................... 12 2ª Práctica de Física. La caída de los cuerpos ............................................... 14 3ª Práctica de Física. Movimiento rectilíneo uniformemente acelerado – mrua–. Caída libre ............................................................................................ 16 4ª Práctica de Física. Movimiento circular uniforme ........................................ 18 5ª Práctica de Física. Comprobación experimental de la Ley de Hooke ......... 19 6ª Práctica de Física. Vectores ....................................................................... 21 7ª Práctica de Física. Determinación experimental de la densidad de un sólido ............................................................................................................... 22 8ª Práctica de Física. Las fuerzas fundamentales de la Naturaleza ............... 23 9ª Práctica de Física. Determinación del calor específico de un sólido .......... 24 GUÍA PARA REALIZAR LAS ACTIVIDADES EXPERIMENTALES Toda actividad experimental implica un cierto riesgo y, además, la aplicación del método científico exige orden y precisión en la realización de los trabajos experimentales. Es necesario, por tanto, cumplir ciertas normas de funcionamiento en el laboratorio. Proponemos a continuación una serie de normas de conducta, que los alumnos deben releer de vez en cuando, pretendiendo que se asuman desde el convencimiento de que el trabajo experimental ha de ser enriquecedor y seguro para todos. 1.– Los desplazamientos dentro del laboratorio deben realizarse sin prisas ni atropellos. Evita los desplazamientos injustificados, sobre todo con material de prácticas en tus manos. 2.– Las prendas de abrigo o de lluvia no deben dejarse sobre las mesas de laboratorio, dificultan el trabajo y pueden deteriorarse con los productos químicos. Colócalas en las perchas. Por la misma razón, utiliza sólo los libros necesarios. 3.– No debes llevar bufandas o cualquier otra ropa que cuelgue. Si llevas el pelo muy largo es conveniente que te lo recojas. 4.– Utiliza guantes y gafas de seguridad siempre que lo recomiende el profesor. 5.– Antes de comenzar comprueba que tienes en tu mesa todo el material que debes utilizar y no toques otro material que no sea el que corresponde a tu práctica. 6.– Cuando comprendas lo que tienes que hacer puedes empezar a trabajar, no antes. En caso de duda, pregunta al profesor. 7.– Evita cualquier manipulación no autorizada en aparatos conectados a la red eléctrica. Si algo no funciona, comunícaselo al profesor. 8.– Si algún objeto de vidrio se rompe, no toques los trozos y lávate con agua rápidamente las manos sin frotarlas para poder eliminar los cristales minúsculos que se hayan adherido a ellas. Avisa al profesor. Ten en cuenta que los trozos de cristal de los recipientes que se usan en el laboratorio suelen ser muy cortantes. 9.– Siempre debes tener las manos secas y limpias. Nunca debes tocar los aparatos eléctricos con las manos mojadas, ni dejar residuos de sustancias tóxicas sobre tus manos o ropas. 10.– Cuando calientes una sustancia en un tubo de ensayo, hazlo por la parte superior del líquido nunca por el fondo, para evitar proyecciones, y no orientes la boca del tubo hacia ninguna persona. 11.– Los ácidos y las bases fuertes deben manejarse siempre con precaución, especialmente si están concentrados o calientes. 12.– Evita recibir gases tóxicos o simplemente desconocidos y no intentes saborear ningún producto químico. 13.– Los reactivos no utilizados no deben verterse de nuevo en sus frascos, puesto que todo el contenido puede contaminarse. Por consiguiente no saques de los frascos cantidades mayores de las necesarias. No dejes los tapones sobre la mesa; pueden mancharla y contaminarse con otros productos. 14.– Cuando emplees sustancias inflamables, asegúrate de que no hay ninguna llama en las proximidades. 15.– Las materias sólidas inservibles, como cerillas, papel de filtro, etc., y los reactivos insolubles en agua no deben arrojarse en las pilas; deposítalos en el recipiente que, a tal fin, existe en el laboratorio. 16.– Si arrojas líquidos en las pilas, ten abierto el grifo del agua. No eches ácidos concentrados, ni sustancias corrosivas, que pueden deteriorar las cañerías. En caso de duda, consulta a tu profesor. 17.– Los aparatos calientes deben manejarse con cuidado; utiliza pinzas u otros utensilios adecuados. 18.– En caso de heridas, quemaduras, etc., informa inmediatamente al profesor. Inmaculada Ibáñez Genís y Antonio José Vasco Merino I.E.S. Palas Atenea Curso 2009-2010 Departamento de Física y Química Prácticas de 4º ESO. Pág. 1 19.– Al finalizar el trabajo experimental, comprueba que todo ha quedado limpio y en orden, y los aparatos desconectados. Cierra las llaves del agua y del gas, y apaga los mecheros. 20.– Lava tus manos antes de salir del laboratorio. En la siguiente tabla aparece dibujado el material más frecuentemente usado en un laboratorio de química; debes escribir el nombre de cada objeto y para qué se utiliza. Objeto Nombre y uso Objeto Inmaculada Ibáñez Genís y Antonio José Vasco Merino I.E.S. Palas Atenea Curso 2009-2010 Nombre y uso Departamento de Física y Química Prácticas de 4º ESO. Pág. 2 La tabla siguiente muestra el nombre y el pictograma usado en química para distintos tipos de sustancias. Sustancias Pictograma Cualidades Explosivos Sustancias y preparados que pueden explotar por efecto de una llama o por golpeo. Comburentes Sustancias y preparados que en contacto con otros, particularmente con los inflamables, originan una reacción que desprende mucha energía térmica. Inflamables Sustancias y preparados que, a temperatura ambiente, en el aire y sin aporte de energía pueden inflamarse. También aquéllas que, en contacto con el agua o el aire húmedo, desprenden gases fácilmente inflamables en cantidades peligrosas. Tóxicos Sustancias y preparados que por inhalación, ingestión o penetración cutánea pueden entrañar riesgos graves, agudos o crónicos o incluso la muerte. Corrosivos Sustancias y preparados que en contacto con los tejidos vivos pueden ejercer sobre ellos una acción destructiva. Sustancias y preparados que pueden entrañar riesgos de gravedad limitada por inhalación, ingestión o penetración cutánea. Sustancias y preparados que por contacto inmediato, prolongado o repetido con la piel o mucosas pueden provocar una reacción inflamatoria. Nocivos Irritantes Inmaculada Ibáñez Genís y Antonio José Vasco Merino I.E.S. Palas Atenea Curso 2009-2010 Departamento de Física y Química Prácticas de 4º ESO. Pág. 3 1ª PRÁCTICA DE QUÍMICA. MANEJO DE RECIPIENTES BÁSICOS DE LABORATORIO EN EL TRATAMIENTO DE SÓLIDOS Y LÍQUIDOS Objetivos • Que los alumnos sean capaces de preparar disoluciones y diluirlas mediante el empleo de material básico del laboratorio. • Que sean capaces de trabajar de forma cualitativa con el concepto de concentración. • Es fundamental y prioritario que el material utilizado quede completamente limpio. Material Vaso de precipitados, balanza, frasco lavador, varilla, 2 matraces aforados de 100 mL, una pipeta de 10 mL y una probeta de 100 mL. Reactivos • Tetraoxocromato(VI) de dipotasio (K2CrO4 —cromato potásico—) Procedimiento • • • • • Los alumnos pesarán una pequeña cantidad (0,3 g) de K2CrO4 en el vaso de precipitados, después de tarar la balanza. Con ayuda de la varilla, se disuelve el cromato con una pequeña cantidad de agua del frasco lavador hasta que el K2CrO4 se haya disuelto completamente. El volumen de agua utilizada no debe ser muy grande (≈ 30 mL). Se adiciona la disolución a un matraz aforado y se añade agua hasta acercarse a la línea que marca el aforo del matraz, ajustando el menisco con agua que se añade desde la pipeta. Se tapona el matraz y se agita para homogeneizar la disolución. Se etiqueta con la letra A. Con ayuda de la pipeta grande se añaden 10 mL de la disolución preparada anteriormente en el otro matraz aforado, previamente limpio. Se enrasa de la misma manera anterior y se etiqueta con la letra B. Se vuelven a adicionar 10 mL de la disolución del matraz B con la probeta en el vaso de precipitados, que se ha lavado previamente. Se añaden otros 90 mL de agua medidos con la probeta y se homogeniza la disolución agitando con la varilla. Cuestiones 1.– ¿Qué sentido tiene enrasar con ayuda de la pipeta? .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. 2.– ¿Cuál de las disoluciones A, B o C es más concentrada? ¿Podrías decir cuántas veces más que la más diluida? .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. 3.– Al sacar el líquido con la pipeta del matraz A, la cantidad de líquido ha disminuido. ¿Ha variado la concentración en A? ¿Se puede seguir utilizando la disolución para otros experimentos o ya no nos vale por alguna causa? .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. Inmaculada Ibáñez Genís y Antonio José Vasco Merino I.E.S. Palas Atenea Curso 2009-2010 Departamento de Física y Química Prácticas de 4º ESO. Pág. 4 .................................................................................................................................................................. 4.– ¿Por qué utilizamos el agua del frasco lavador y no la del grifo? .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. 5.– ¿Cuándo cometemos menos error: cuando medimos con la pipeta, con la probeta o con el vaso de precipitados? .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. 6.– ¿Por qué se repite tantas veces lo de “previamente limpio”? .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. Dibujo 7.– Dibuja en el espacio inferior el material que has utilizado y pon al lado el nombre que recibe. Inmaculada Ibáñez Genís y Antonio José Vasco Merino I.E.S. Palas Atenea Curso 2009-2010 Departamento de Física y Química Prácticas de 4º ESO. Pág. 5 2ª PRÁCTICA DE QUÍMICA. EL SISTEMA PERIÓDICO 1.– Define elemento químico y cita ejemplos. .................................................................................................................................................................. 2.– Define qué es un compuesto. Cita algunos compuestos. .................................................................................................................................................................. 3.– Explica la idea que tienes de molécula ¿Crees que todos los cuerpos están constituidos por moléculas? Si no opinas así, cita algunas sustancias que no contengan moléculas. .................................................................................................................................................................. 4.– ¿Qué criterio se sigue actualmente en la ordenación de los elementos en el S. Periódico? .................................................................................................................................................................. 5.– ¿Cómo varían en los periodos las siguientes propiedades de los elementos del S. Periódico? a) Conductividad. ........................................................................................................................ b) Velocidad de reacción. ............................................................................................................ c) Puntos de fusión. ..................................................................................................................... 6.– Completa y ajusta las reacciones siguientes, anotando los productos que se forman en cada caso: a) Li + HCl ............................................................................................................................................................. b) Be + HCl ............................................................................................................................................................ c) B+ HCl ............................................................................................................................................................. 7.– Explica por qué la situación del H en el SP es anómala. .................................................................................................................................................................. 8.– Define número atómico y número másico. ¿Cómo se representan? .................................................................................................................................................................. 9.– Un elemento posee 20 protones y 20 neutrones. ¿Cuál es su número atómico? ¿Y su número másico? Escribe su configuración electrónica. .................................................................................................................................................................. 10.– El número másico de un elemento es 238 y su número atómico 92. ¿Cuántos neutrones y cuántos protones posee? .................................................................................................................................................................. 11.– ¿Qué son electrones de valencia? .................................................................................................................................................................. 12.– ¿Qué son metales y no metales bajo el punto de vista de los electrones de valencia? .................................................................................................................................................................. 13.– Completa la tabla siguiente: Elemento Símbolo Z N 27Co 90 38 A nº de electrones 60 Sr 8O 10 235 U 143 Inmaculada Ibáñez Genís y Antonio José Vasco Merino I.E.S. Palas Atenea Curso 2009-2010 Departamento de Física y Química Prácticas de 4º ESO. Pág. 6 3ª PRÁCTICA DE QUÍMICA. PREPARACIÓN DE UNA DISOLUCIÓN Y CÁLCULO DE LA CONCENTRACIÓN Material Vaso de precipitados, balanza, matraz aforado de 250 mL, varilla de vidrio, tubos de ensayo. Reactivos • • Trioxonitrato(V) de amonio (NH4NO3 —nitrato amónico—) Trioxocarbonato de potasio (K2CO3 —carbonato potásico—) Datos Masas atómicas: N = 14 ; O = 16 ; H = 1 ; K = 39 ; C = 12. Procedimiento Se pesan en la balanza 0,1 g de trioxonitrato(V) de amonio (NH4NO3) o de trioxocarbonato de potasio (K2CO3) en el vaso de precipitados y se disuelve en 50 mL de agua, agitándose con la varilla de vidrio. Una vez disuelto, se trasvasa al matraz aforado y se completa con agua hasta el enrase. Se calcula la concentración molar o molaridad de la disolución así preparada. Operación a realizar mS (g) Medirla en la balanza MM (g mol–1) Calcularla con los datos nS (mol) ms MM V (L) Volumen del matraz aforado M (mol L–1) ns V Resultados Las disoluciones así preparadas se guardan para poder ser utilizadas en la 3ª práctica de Química. Inmaculada Ibáñez Genís y Antonio José Vasco Merino I.E.S. Palas Atenea Curso 2009-2010 Departamento de Física y Química Prácticas de 4º ESO. Pág. 7 4ª PRÁCTICA DE QUÍMICA. EL ÁTOMO 1.– ¿Qué es un átomo? .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. 2.– ¿Qué es una molécula? ¿A quién se debe este concepto? .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. 3.– ¿Cuántos átomos componen una molécula de agua? .................................................................................................................................................................. 4.– ¿Qué modelos atómicos se describen en el vídeo? .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. 5.– Características de cada modelo: .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. 6.– ¿Por qué no es válido el segundo modelo atómico? Escribe su nombre. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. 7.– Modelo de Bohr. Características. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. 8.– ¿Cómo son los espectros de los átomos? .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. Inmaculada Ibáñez Genís y Antonio José Vasco Merino I.E.S. Palas Atenea Curso 2009-2010 Departamento de Física y Química Prácticas de 4º ESO. Pág. 8 5ª PRÁCTICA DE QUÍMICA. RECONOCIMIENTO DE ACIDEZ Y BASICIDAD CON INDICADORES Objetivo Como los indicadores se utilizan para reconocer el carácter ácido o básico de las sustancias debido a que cambian de color en función del pH de la disolución, se debe aprender su uso y el de los pHmetros para conocer el pH de las disoluciones y su carácter ácido o básico. Material Gradilla con 6 tubos de ensayo por grupo, gradilla con 6 tubos de ensayo (3 con HCl y 3 con NaOH) para el profesor, papel indicador, pHmetro. Reactivos • • • Disoluciones preparadas en la 2ª práctica de Química (cada una en tres tubos). Fenolftaleína Naranja de metilo Datos Indicador Color ácido* ( pH < 7 ) Color base* ( pH > 7 ) Anaranjado de metilo rojo para pH < 3,1 amarillo para pH > 4,4 Fenolftaleína incoloro para pH < 8,3 rojo fucsia para pH > 10 Papel indicador universal amarillo–rojo azul (según la escala) * Para los valores intermedios de pH el color es también intermedio entre los que aparecen en la tabla. Procedimiento Añade una pequeña cantidad de las siguientes disoluciones en los tubos de ensayo, y rellena la tabla, clasificándolas en ácidas y básicas e indica el pH aproximado que tendrán. Comprueba con mayor exactitud el pH de las disoluciones introduciendo en ellas el pHmetro. Disolución Indicador Color HCl Anaranjado de metilo (sólo el profesor) Fenolftaleína Ácido/base* pH aprox. pHmetro Papel indicador universal NaOH Anaranjado de metilo (sólo el profesor) Fenolftaleína Papel indicador universal Anaranjado de metilo NH4NO3 Fenolftaleína Papel indicador universal Anaranjado de metilo K2CO3 Fenolftaleína Papel indicador universal * Rellena sólo lo que puedas afirmar con seguridad. Inmaculada Ibáñez Genís y Antonio José Vasco Merino I.E.S. Palas Atenea Curso 2009-2010 Departamento de Física y Química Prácticas de 4º ESO. Pág. 9 6ª PRÁCTICA DE QUÍMICA. ÁCIDOS, BASES Y SALES 1.– ¿Qué les sucede a los ácidos, bases y sales en disolución? .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. 2.– ¿Cómo se denominan? .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. 3.– ¿Qué diferencia habitualmente el estado físico de las sales del de los ácidos y bases? .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. 4.– ¿Cómo se diferencian los ácidos y bases en disolución acuosa? .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. 5.– ¿Qué sucede con la tintura de tornasol? En presencia de ácidos ........................................................................................................................ .................................................................................................................................................................. En presencia de bases .......................................................................................................................... .................................................................................................................................................................. 6.– ¿Qué contienen todos los ácidos en su fórmula? .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. 7.– ¿Qué contienen las bases en su fórmula? .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. 8.– ¿Qué otras sustancias son también bases? .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. Inmaculada Ibáñez Genís y Antonio José Vasco Merino I.E.S. Palas Atenea Curso 2009-2010 Departamento de Física y Química Prácticas de 4º ESO. Pág. 10 9.– ¿Y ácidos? .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. 10.– Escribe las fórmulas de los ácidos y bases que aparecen en el vídeo. Ácidos ..................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. Bases........................................................................................................................................................ .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. 11.– ¿Qué sucede cuando el amoniaco se disuelve en agua? ¿Es ácido o base? .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. 12.– Según la Teoría de Brönsted–Lowry, define el concepto de ácido. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. 13.– Según la Teoría de Brönsted–Lowry, define el concepto de base. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. 14.– Según la Teoría de Lewis, define el concepto de ácido. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. 15.– Según la Teoría de Lewis, define el concepto de base. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. + – 16.– Cuando hay mayor concentración de iones H que de iones OH la disolución es: .................................................................................................................................................................. + – 17.– Cuando la concentración de iones H es menor que la de iones OH la disolución es: .................................................................................................................................................................. 18.– Escala de pH. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. Inmaculada Ibáñez Genís y Antonio José Vasco Merino I.E.S. Palas Atenea Curso 2009-2010 Departamento de Física y Química Prácticas de 4º ESO. Pág. 11 1ª PRÁCTICA DE FÍSICA. MOVIMIENTO RECTILÍNEO UNIFORMEMENTE ACELERADO –MRUA–. PLANO INCLINADO Objetivo Determinar la aceleración y la velocidad final, utilizando las ecuaciones del MRUA: e = e o + v o t + 12 a t 2 y v = v o + a t . La práctica se hace partiendo del reposo (vo = 0 m/s) y poniendo el carrito lo más cerca posible de la primera puerta fotoeléctrica (eo = 0 m). Material • • • • • • • • • 2 células fotoeléctricas cables de conexión 2 varillas grandes 1 varilla pequeña 1 base de varilla triangular 1 base de varilla redonda 4 nueces grandes 1 regla graduada 1 carrito móvil. Montaje de la práctica Montar el material como indica la figura: Procedimiento El carrito, a su vez, cuando sea soltado, debe tener la varilla vertical metálica colocada unos milímetros antes de la primera puerta según muestra la figura, para conseguir que la velocidad inicial sea mínima. Con este montaje se deja caer el carrito un total de cinco veces, anotando los valores de tiempo obtenidos en cada uno y se rellena la tabla que se encuentra a continuación. Recuerda que hay que poner a cero el contador de las puertas fotoeléctricas antes de cada una de las experiencias. Inmaculada Ibáñez Genís y Antonio José Vasco Merino I.E.S. Palas Atenea Curso 2009-2010 Departamento de Física y Química Prácticas de 4º ESO. Pág. 12 Operación a realizar t (s) medirlo con las puertas fotoeléctricas t (s) t= e (m) 1 2 3 4 5 t1 + t 2 + t 3 + t 4 + t 5 5 medirlo con la regla graduada a (m/s2) a= 2e t2 v (m/s) v= 2e t Determinación de la velocidad inicial y final Vamos a utilizar como dato la aceleración calculada en la primera parte. La práctica esta vez consiste en dejar caer el carrito a distancia de la primera puerta. Por lo tanto vo ≠ 0 m/s y eo ≠ 0 m. Operación a realizar 1 2 3 4 5 medirlo con las puertas fotoeléctricas t (s) t= t (s) t1 + t 2 + t 3 + t 4 + t 5 5 eo (m) medirlo con la regla graduada e (m) medirlo con la regla graduada a (m/s2) valor obtenido en la primera parte e − eo 1 −2at t vo (m/s) vo = v (m/s) v = vo + a t = e − eo 1 +2at t Conclusiones Dibuja los gráficos representativos de este movimiento. e (m) a (m/s2) v (m/s) t (s) t (s) Inmaculada Ibáñez Genís y Antonio José Vasco Merino I.E.S. Palas Atenea Curso 2009-2010 t (s) Departamento de Física y Química Prácticas de 4º ESO. Pág. 13 2ª PRÁCTICA DE FÍSICA. LA CAÍDA DE LOS CUERPOS 1.– ¿A qué nos referimos cuando hablamos de trayectoria? .................................................................................................................................................................. 2.– ¿Qué es desplazamiento? .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. 3.– ¿En qué unidades se mide la velocidad? Cita dos unidades prácticas de velocidad. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. 4.– Ordena de mayor a menor las velocidades siguientes: 30 km/h; 9 m/s; 0,5 km/h; 100 m/min. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. 5.– En la gráfica inferior dibuja los ejes v–t y representa en ella las velocidades de un móvil que, partiendo del reposo, alcanza, en 5 s, la velocidad 5 m/s; después se mantiene con esa velocidad durante 4 s, y luego reduce su velocidad y se detiene en 3 s. 6.– ¿Es posible que un móvil parta del reposo con movimiento uniforme? .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. 7.– Si prescindimos del roce con el aire, razonar si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones: La velocidad que adquiere un cuerpo que cae a) depende de su peso.................................................................................................................. b) depende del tiempo que esté bajando...................................................................................... c) depende de su masa ................................................................................................................. d) depende de la altura de donde cae........................................................................................... e) depende de la velocidad inicial ............................................................................................... f) depende de su tamaño. ............................................................................................................ Inmaculada Ibáñez Genís y Antonio José Vasco Merino I.E.S. Palas Atenea Curso 2009-2010 Departamento de Física y Química Prácticas de 4º ESO. Pág. 14 8.– ¿Puede tener un cuerpo aceleración si su velocidad es nula? ¿Puede tener velocidad sin aceleración? Razónalo con ejemplos. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. 9.– Explica, indicando los tipos de movimiento que se presentan, las gráficas siguientes: ¿Qué gráficos son los representativos de este movimiento? .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. Inmaculada Ibáñez Genís y Antonio José Vasco Merino I.E.S. Palas Atenea Curso 2009-2010 Departamento de Física y Química Prácticas de 4º ESO. Pág. 15 3ª PRÁCTICA DE FÍSICA. MOVIMIENTO RECTILÍNEO UNIFORMEMENTE ACELERADO –MRUA–. CAÍDA LIBRE Objetivo • • Que el alumno compruebe la acción de la gravedad sobre los cuerpos libres. Que mediante la experimentación calcule el valor de la aceleración de la gravedad, y compruebe que es constante y que la velocidad que alcanza el móvil no depende de la masa de éste sino sólo de la altura que ha descendido o el tiempo que transcurre en el descenso. Material • • • • • • • • 2 células fotoeléctricas cables de conexión 1 varilla grande 1 base de varilla redonda 1 base de varilla triangular 2 nueces grandes 1 regla graduada Tapones de distintos tamaños, de corcho y de goma • balanza. Montaje de la práctica Montar el material como indica la figura: Procedimiento • Se pesan en la balanza los distintos tapones y se anota la masa de cada uno, sólo con el fin de comprobar que es distinta. Tapón 1 (goma) 2 (corcho) 3 4 Masa del tapón (kg) • • Se mide el espacio vertical entre ambas puertas con la regla graduada. Se sitúa el tapón uno o dos milímetros (prácticamente cero) por encima del punto A donde se enciende la luz de prueba. Estamos en el punto inicial del movimiento (e0 = 0). • Se dejan caer (v0 = 0) distintos tapones, de goma y corcho y de diversos tamaños, cinco veces cada uno, anotando el tiempo que marcan las puertas fotoeléctricas. • Con la ayuda de las tablas de la página siguiente, determinamos la aceleración de la gravedad y la velocidad final, utilizando las ecuaciones del MRUA: e = 12 g t 2 ; v = g t , donde ya se prescinde de espacio inicial y velocidad inicial. • Se repite el experimento, ya con un solo tipo de tapón, habiendo cambiado el espacio entre las células. Inmaculada Ibáñez Genís y Antonio José Vasco Merino I.E.S. Palas Atenea Curso 2009-2010 Departamento de Física y Química Prácticas de 4º ESO. Pág. 16 Tapón de goma Operación a realizar t (s) medirlo con las puertas fotoeléctricas t (s) t= 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 t1 + t 2 + t 3 + t 4 + t 5 5 g (m/s2) g= 2e t2 v (m/s) v= 2e t Tapón de corcho Operación a realizar t (s) medirlo con las puertas fotoeléctricas t (s) t= t1 + t 2 + t 3 + t 4 + t 5 5 el mismo de la tabla anterior g (m/s2) g= 2e t2 v (m/s) v= 2e t Nueva distancia Operación a realizar t (s) medirlo con las puertas fotoeléctricas t (s) t= e2 (m) 2 medirlo con la regla graduada e1 (m) e1 (m) 1 t1 + t 2 + t 3 + t 4 + t 5 5 medirlo con la regla graduada g (m/s2) g= 2e t2 v (m/s) v= 2e t Inmaculada Ibáñez Genís y Antonio José Vasco Merino I.E.S. Palas Atenea Curso 2009-2010 Departamento de Física y Química Prácticas de 4º ESO. Pág. 17 4ª PRÁCTICA DE FÍSICA. MOVIMIENTO CIRCULAR UNIFORME 1.– Según los filósofos griegos, ¿cuál era el centro de Universo? ¿Qué objetos se movían a su alrededor? .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. 2.– Según Platón, ¿cuál era el movimiento perfecto? .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. 3.– ¿Qué es un epiciclo? ¿Para qué servía? .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. 4.– ¿Quién dijo que el Sol era el centro del Universo? ¿En qué siglo lo hizo? .................................................................................................................................................................. 5.– Indica las principales características del MCU. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. 6.– Calcula la velocidad lineal, la velocidad angular y el periodo del movimiento de la aguja de las horas de un reloj analógico de 2 centímetros de diámetro (el círculo que describe la aguja) Inmaculada Ibáñez Genís y Antonio José Vasco Merino I.E.S. Palas Atenea Curso 2009-2010 Departamento de Física y Química Prácticas de 4º ESO. Pág. 18 5ª PRÁCTICA DE FÍSICA. COMPROBACIÓN EXPERIMENTAL DE LA LEY DE HOOKE Investigación que vamos a realizar Para poder aplicar todo lo anterior, vamos a estudiar el “alargamiento que sufre un muelle sometido a distintos pesos”. Objetivos Comprobar la hipótesis: “El cociente entre los pesos colgados y los alargamientos del muelle es una constante”, es decir, que se cumple la Ley de Hooke. Método operativo • Tomar pares de datos (al menos cinco) pesos– alargamientos. • Dibujar una gráfica con todos estos datos, representando en ordenadas las fuerzas (pesos) y en abcisas los alargamientos del resorte. • Escribir la ecuación matemática que más exactamente se adapte a los hechos experimentales. • Confirmar o rechazar la hipótesis de partida. Relación de material necesario Soporte, varilla, nuez, muelle, portapesas, pesas, soporte con regla graduada, correderas. Procedimiento • • Se monta la práctica como indica la figura. Se comienza la experiencia sin carga en el muelle y se fija con la regla, mediante la corredera superior, la situación de la última espira del resorte, según indica la figura. • Se cuelga, de la anilla inferior del resorte, el portapesas (10 g) y se marca con la corredera inferior la posición de la última espira. La distancia es el alargamiento experimentado por el muelle. • Se repite, al menos cinco veces, la experiencia, colgando distintas masas en el portapesas y anotando los resultados. 0 = Operación a realizar m (*) 1 2 3 4 5 masa m (kg) (*) Fuerza F=mg F (N) Longitud (m) (*) medirlo con la regla graduada Alargamiento ∆ (m) ∆ = – 0 Fuerza/alargamiento (N/m) F /∆ (*)Para obtener los valores de masas en kg se dividen las masas, expresadas en gramos, entre 1000. Para obtener las longitudes en metros se dividen las longitudes, expresadas en centímetros, entre 100. Inmaculada Ibáñez Genís y Antonio José Vasco Merino I.E.S. Palas Atenea Curso 2009-2010 Departamento de Física y Química Prácticas de 4º ESO. Pág. 19 • Haz una gráfica tomando en ordenadas las fuerzas aplicadas y en abcisas los alargamientos. Dibuja una recta uniendo los puntos que has obtenido (al trazarla, no debes unir con un segmento cada punto con el siguiente sino que debes dibujar una línea recta que pase por el origen y lo más cerca posible de la mayoría de los puntos; así se corrigen los inevitables errores en las medidas). Tus conocimientos de matemáticas te permiten establecer que: “Los alargamientos producidos en un resorte elástico son directamente proporcionales a las fuerzas aplicadas”. Ley de Hooke. F = k Δ Gráfica Fuerzas (N) Alargamientos (m) Inmaculada Ibáñez Genís y Antonio José Vasco Merino I.E.S. Palas Atenea Curso 2009-2010 Departamento de Física y Química Prácticas de 4º ESO. Pág. 20 6ª PRÁCTICA DE FÍSICA. VECTORES 1.– ¿Qué es una magnitud vectorial? ¿Cómo se representan los vectores? Pon ejemplos. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. 2.– ¿Qué es una magnitud escalar? Pon ejemplos. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. 3.– ¿Cómo puede localizarse cualquier lugar en un plano? .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. 4.– Dibuja un vector y comenta, con su nombre y representación, todas las partes que lo componen. ............................................................................................................ ............................................................................................................ ............................................................................................................ ............................................................................................................ ............................................................................................................ ............................................................................................................ 5.– ¿Qué operaciones pueden hacerse con vectores? .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. Inmaculada Ibáñez Genís y Antonio José Vasco Merino I.E.S. Palas Atenea Curso 2009-2010 Departamento de Física y Química Prácticas de 4º ESO. Pág. 21 7ª PRÁCTICA DE FÍSICA. DETERMINACIÓN EXPERIMENTAL DE LA DENSIDAD DE UN SÓLIDO Objetivo Determinar experimentalmente la densidad de un prisma metálico, basándonos en su masa y su volumen y en el Principio de Arquímedes: “Todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje vertical y hacia arriba igual al peso del fluido desalojado”. Material necesario Prisma metálico, regla, dinamómetro, balanza, vaso de precipitados. Primer procedimiento • • Se mide la masa del prisma (m) con la balanza, expresando el resultado en kilogramos (kg). Se determina el volumen del prisma midiendo sus dimensiones con una regla y expresando el resultado en metros cúbicos (m3). Operación a realizar Masa del prisma m (kg) medirla con la balanza Largo del prisma a (m) medirlo con la regla Ancho del prisma b (m) medirlo con la regla Resultado medirlo con la regla Alto del prisma c (m) 3 V=abc m d= V Volumen del prisma V (m ) Densidad del metal d (kg m–3) Segundo procedimiento Se determina el volumen del prisma aplicando el Principio de Arquímedes, expresando el resultado en metros cúbicos (m3) Datos: g = 10 m s–2 dH2O = 1000 kg/m3 Operación a realizar Resultado Peso del prisma en el aire Paire(N) medirlo con el dinamómetro Masa del prisma m (kg) m= P g Peso del prisma en el agua Pagua (N) Empuje medirlo con el dinamómetro E = Paire – Pagua V= E (N) Volumen del prisma V (m3) g d H 2O Densidad del metal d (kg m–3) d= m V Conclusiones Compara: ¿qué procedimiento te parece más acertado? ¿De qué metal está hecho el prisma? Sustancia Agua Mercurio Hierro Aluminio Cobre Oro Densidad (kg m–3) 1 000 13 600 7 860 2 700 8 960 19 300 .................................................................................................................................................................. Inmaculada Ibáñez Genís y Antonio José Vasco Merino I.E.S. Palas Atenea Curso 2009-2010 Departamento de Física y Química Prácticas de 4º ESO. Pág. 22 8ª PRÁCTICA DE FÍSICA. LAS FUERZAS FUNDAMENTALES DE LA NATURALEZA 1.– Cita las cuatro fuerzas fundamentales de la Naturaleza. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. 2.– ¿Dónde y cómo actúan las fuerzas nucleares débil y fuerte? .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. 3.– Escribe con todos los ceros que se necesitan, el alcance de la fuerza fuerte del núcleo. .................................................................................................................................................................. 4.– ¿Qué científico explicó la Ley de la gravedad? .................................................................................................................................................................. 5.– ¿Quién midió la masa de la Tierra y cómo lo consiguió? .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. 6.– Escribe la fórmula de la fuerza gravitatoria. 7.– ¿Qué otra fuerza, aparte de la gravitatoria, la nuclear fuerte y la nuclear débil, se considera una fuerza fundamental de la Naturaleza? ¿Quién inició su estudio? .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. 8.– Escribe la fórmula de la fuerza eléctrica. 9.– ¿Qué experimento se describe en el acelerador de partículas? .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. Inmaculada Ibáñez Genís y Antonio José Vasco Merino I.E.S. Palas Atenea Curso 2009-2010 Departamento de Física y Química Prácticas de 4º ESO. Pág. 23 9ª PRÁCTICA DE FÍSICA. DETERMINACIÓN DEL CALOR ESPECÍFICO DE UN SÓLIDO Objetivos • Determinar el calor específico de un sólido conocido, por el método experimental de las mezclas. Método Vamos a calentar un sólido de masa m hasta una temperatura Ts, utilizando un baño de agua. Posteriormente vamos a mezclarlo con una masa conocida de agua ma, a una temperatura Ta. Cuando se alcanza el equilibrio térmico ambos cuerpos quedan a una temperatura intermedia Tf.. Por tanto: |calor perdido por el sólido| = |calor ganado por el agua| m ces |Tfs – T0s| = ma cea |Tfa – T0a| ─(m ces ∆Ts) = ma cea ∆Ta Procedimiento • Medir la masa del objeto metálico en la balanza (m) • Echar en el vaso de precipitados una cantidad de agua suficiente para poder sumergir el objeto. Calentar el agua hasta ebullición (con el objeto dentro) midiendo la temperatura con un termómetro (Ts). • Mientras tanto, echar 100 g de agua (medidos con probeta) en el calorímetro. Esperar unos minutos y medir la temperatura inicial del agua (Ta). • Cuando el agua lleve un rato hirviendo, sacar el objeto del vaso y rápidamente introducirlo en el calorímetro • Observar cómo sube la temperatura del calorímetro hasta estabilizarse unos instantes. Anotar este dato (Tf ). • Si hay tiempo, repetir el experimento completo otra vez. Cuestiones 1.– Completa para cada una de las dos experiencias (no olvides las unidades): Prisma sólido Agua líquida (d = 1 g mL─1) con la balanza: masa (g) equivalencia volumen⇔masa ms = ma = temperatura inicial T0 (ºC) T0s = T0a = temperatura final Tf (ºC) Tfs = Tfa = ∆Ts = Tfs – T0s = ∆Tagua = Tfa – T0a = cambio temperatura ∆T (ºC) ces = Calor específico ce m a c e a ΔTa m s ΔTs 1 cal g–1 ºC–1 = 2.– Describe los elementos del calorímetro y la función de cada uno de ellos. 3.– ¿De qué metal está hecho? Utiliza, para saberlo, la tabla siguiente: Sustancia Agua Hielo Hierro Aluminio Cobre Oro Calor específico (cal g–1 ºC–1) 1 0,51 0,11 0,22 0,095 0,03 .................................................................................................................................................................. Inmaculada Ibáñez Genís y Antonio José Vasco Merino I.E.S. Palas Atenea Curso 2009-2010 Departamento de Física y Química Prácticas de 4º ESO. Pág. 24
