1 laboratorios:fisica para ciencias e ingenieria, tomo i, quinta

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PROGRAMACIÓN DE LABORATORIOS DE FÍSICA
CICLO I – 2010
LABORATORIOS:
L1: USO DEL CALIBRADOR VERNIER Y DEL MICROMETRO
L2: CONSTRUCCION Y ANALISIS DE GRAFICOS
L3: CONDICIONES DE EQUILIBRIO PARA UN CUERPO RIGIDO
L4: RELACION ENTRE EL PERIODO Y LA LONGITUD DE UN PÉNDULO SIMPLE
L5: PRESION MANOMETRICA
L6: FUERZAS DE SUSTENTACION
L7: DILATACION LINEAL
L8: CALOR ESPECIFICO DEL AIRE A PRESION CONSTANTE
L9: REFRACCION Y REFLEXION DE LA LUZ
FECHA
11 – 16 ENE
SEMANA
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ACTIVIDAD
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LABORATORIO Nº 1
18 - 23 ENE
DESCRIPCION DE LA ACTIVIDAD
USO DEL CALIBRADOR VERNIER Y DEL
MICROMETRO
25 -30 ENE
3
LABORATORIO Nº 2
CONSTRUCCION Y ANALISIS DE GRAFICOS
01 – 06 FEB
4
LABORATORIO Nº 3
CONDICIONES DE EQ. ESTATICO
08 - 13 FEB
5
EVALAUCION Nº 1
EVALUACION DE PRACTICAS Nº 1 Y Nº 3
15 - 20 FEB
6
LABORATORIO Nº 4
PÉNDULO SIMPLE
22 - 27 FEB
7
LABORATORIO Nº 5
PRESION MANOMETRICA
01 – 06 MAR
8
LABORATORIO Nº 6
FUERZAS DE SUSTENTACION
08– 13 MAR
9
EVALAUCION Nº 2
EVALUACION DE PRACTICAS Nº 5 Y Nº 6
15 - 20 MAR
10
LABORATORIO Nº 7
DILATACION LINEAL
22 - 27 MAR
11
EVALAUCION Nº 3
EVALUACION DE PRACTICA Nº 7
05 - 10 ABR
12
LABORATORIO Nº 8
CALOR ESPECIFICO DE LOS GASES (AIRE)
12 – 17 ABR
13
EVALAUCION Nº 4
EVALUACION DE PRACTICA Nº 8
19 – 24 ABR
14
LABORATORIO Nº 9
REFRACCION Y REFLEXION DE LA LUZ
26 ABR - 01 MAY
15
EVALAUCION Nº 5
EVALUACION DE PRACTICA Nº 9
03 - 08 MAY
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SISTEMA DE VALUACIÓN
La nota de laboratorio consta de las siguientes evaluaciones:
Set No.1
Set No. 2
Set No. 3
Desarrollo de la practica:
Desarrollo de la practica:
Desarrollo de la practica:
60%
60%
60%
Reporte de practica:
Reporte de practica:
Reporte de practica:
40%
40%
40%
10%
15%
15%
Descripción de las evaluaciones de los laboratorios
Desarrollo de la práctica: Durante el ciclo se realizarán nueve prácticas. Y en cada
una se evaluará las competencias como: conocimiento teórico, uso de manual,
dominio de herramientas y equipos, calidad de trabajo, limpieza y seguridad
adquiridas por el estudiante.
Reporte de práctica: Esta prueba evaluará el avance del estudiante en la
comprensión de los conceptos y procedimientos usados en cada práctica.
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REGLAMENTO INTERNO DEL LABORATORIO
1. El alumno deberá presentarse al laboratorio a la hora indicada. Los alumnos que
lleguen con un retraso mayor de 15 minutos NO serán admitidos, perdiendo la práctica
correspondiente.
2. El alumno que pierda alguna de las prácticas de laboratorio con causas justificadas
deberá tramitar el laboratorio diferido a más tardar seis días hábiles después.
3. Queda prohibido fumar, comer, alzar la voz, hacer sonar aparatos de radio, usar
teléfonos celulares, calculadoras programables y otros semejantes, dentro de los
laboratorios.
4. En todo momento los alumnos deberán guardar el respeto y la corrección que
corresponde a estudiantes de la Universidad.
5. Los papeles y residuos deberán botarse en el cesto de la basura siendo cada alumno
responsable de la limpieza de su mesa que le corresponde. Si ocasionalmente, un
estudiante derrama algún líquido, es responsabilidad del alumno limpiarlo
inmediatamente.
6. El alumno deberá utilizar los equipos y materiales en las formas indicadas y evitar el
mal uso de los mismos. Después de utilizarlos, deberán de colocarse en el mismo lugar
donde se encontraron.
7. El alumno es responsable del deterioro de algún material, estará obligado a reponerlo
en un plazo máximo de una semana. De no hacerlo no podrá continuar sus prácticas
mientras no haya solventado su situación.
8. No serán admitidos a exámenes de la cátedra, los alumnos que tengan deudas de
laboratorio, u otros de acuerdo con los reglamentos de la Facultad o de los
Departamentos.
9. Si un alumno substrajese equipo, material u objetos personales de sus compañeros de
laboratorio, quedará automáticamente expulsado de las prácticas, pudiendo hacerse
acreedor a otras sanciones de parte de la Facultad si el caso lo amerita.
10. Los instructores tienen completa autoridad dentro de su laboratorio para expulsar,
temporal o definitivamente, al alumno que con su comportamiento ponga en peligro a sus
compañeros o impida el trabajo en el laboratorio.
11. Para realizar las prácticas de laboratorio el estudiante deberá traer la guía
correspondiente, haberla leído y resuelto la tarea previa.
12. Cualquier situación no prevista en el presente reglamento será resuelta por el jefe del
departamento.
• En el caso que un estudiante repruebe una evaluación práctica deberá
tramitar una práctica diferida, para que pueda ser nuevamente evaluado. Esto
aplica para todas las materias con práctica.
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BIBLIOGRAFIA
A continuación se presenta el detalle de la bibliografía utilizada para todas las guías
de laboratorio:
FISICA PARA CIENCIAS E INGENIERIA, TOMO I, QUINTA EDICION,
SERWAY. BEICHNER, Mc. GRAW HILL
FISICA CONCEPTOS Y APLICACIONES, TIPPENS, 3 Y SEXTA EDICION
FISICA UNIVERSITARIA, TOMO I, II, NOVENA EDICION, SEARS ZEMANSKY
FISICA BASICA. UDB
INTERNET (INFORMACION OBTENIDA ATRAVES DE BUSQUEDAS)
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Departamento: Aeronáutica
Laboratorio: Física y Química
Asignatura: Física.
USO DEL CALIBRADOR VERNIER Y DEL MICROMETRO
Objetivos específicos
A) Hacer mediciones y expresarlas con un número adecuado de cifras significativas.
B) Usar diferentes instrumentos para hacer mediciones y explicar cuál es la precisión en
cada uno
Introducción teórica
1. DEFINICIONES:
En Física, cuando se trata de medir, este proceso implica elegir una unidad de medida
(metro, milímetro, kilómetro, o año luz, en el caso de longitudes) y determinar cuántas de
estas unidades están comprendidas en la cantidad a medir, para ello existen sistemas de
unidades que escogen una unidad por magnitud física que son conocidos y mundialmente
aceptados. En el proceso de medida intervienen muchos parámetros:
· El proceso que presenta la cantidad a medir (tiempo para recorrer 100 metros)
· El aparato disponible para la medición de la cantidad deseada.
· La unidad de medida
· La habilidad y experiencia que como operador se tiene.
Medir: Es el proceso de comparar dos cantidades de una misma magnitud física teniendo
a una de ellas como unidad.
Medición: Es el proceso mediante el cual se obtiene el valor de una medida.
Medida: Es la razón entre cierta cantidad de una magnitud física y la cantidad de ella
misma que se define como unidad.
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2. INSTRUMENTOS DE MEDICION: EL CALIBRADOR TIPO VERNIER
El calibrador tipo vernier o pie de rey es el instrumento de medida más empleado
en los talleres, donde se requiera pequeñas y medianas precisiones; con este aparato se
pueden efectuar mediciones exteriores, interiores y de profundidad.
El calibrador lleva bordes biselados, en uno de los cuales tiene una graduación
especial llamada nonio que al desplazarse lo hace junto a la escala graduada de la regla,
de acuerdo al grado de precisión, permite lecturas con apreciación de: 1/10, 1/20, 1/50 y
con escalas de reloj o sistemas electrónico digital se puede lograr una apreciación de
1/100.
Ejemplos en milímetros:
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Ejemplos en pulgadas:
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INSTRUMENTOS DE MEDICION: EL MICROMETRO
Los micrómetros son instrumentos indicadores para medir longitudes con una
precisión de 0.01mm. Los micrómetros se construyen de acero de alto contenido de
carbono, con los tratamientos adecuados para conseguir una gran rigidez en el cuerpo
soporte en forma de arco, siendo la deformación máxima admisible, por flexión causada
por la fuerza, de 0.002mm. El principio de funcionamiento se basa en el principio de
tornillo tuerca. Si una tuerca fija se hace girar en tornillo una vuelta completa esta se
desplazara axialmente, una longitud igual al paso del tornillo, en el caso de un tornillo de
una entrada. Los micrómetros se dividen en:
1. Según la pieza a medir: para exteriores, para interiores, para profundidades, para
roscas, de platillos para medir engranajes, otros tipos especiales.
2. Según su capacidad: se escalonan de 25mm en 25mm o de pulgada en pulgada.
3. Según su apreciación:
•
De apreciación centesimal, 0.01mm
•
De apreciación milésimal, 0.001mm
•
De apreciación milésimal, 0.001”
•
De apreciación diezmilésimal, 0.0001”
Frecuentemente el micrómetro también incluye una manera de limitar la torsión máxima
del tornillo, dado que la rosca muy fina hace difícil notar fuerzas capaces de causar
deterioro de la precisión del instrumento.
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Todos los tornillos micrométricos empleados en el sistema métrico decimal tienen una
longitud de 25 mm, con un paso de rosca de 0,5 mm, de modo que girando el tambor una
vuelta completa el palpador avanza o retrocede 0,5 mm.
El micrómetro tiene una escala longitudinal, línea longitudinal que sirve de fiel, que en su
parte superior presenta las divisiones de milímetros enteros y en la inferior las de los
medios milímetros, cuando el tambor gira deja ver estas divisiones.
En la superficie del tambor tiene grabado en toda su circunferencia 50 divisiones iguales,
indicando la fracción de vuelta que ha realizado. Una división equivale a 0,01 mm.
Para realizar una lectura, nos fijamos en la escala longitudinal, sabiendo así la medida
con una apreciación de 0,5 mm, el exceso sobre esta medida se ve en la escala del
tambor con una precisión de 0,01 mm.
En la figura 1 se ve un micrómetro donde en la parte superior de la escala longitudinal se
ve la división de 5 mm, en la parte inferior de esta escala se aprecia la división del medio
milímetro. En la escala del tambor la división 28 coincide con la línea central de la escala
longitudinal, luego la medida realizada por el micrómetro es: 5 + 0,5 + 0,28 = 5,78. Ver
imagen:
Figura No. 1
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Una variante de micrómetro un poco más sofisticado, además de las dos escalas
anteriores tiene un nonio, en la figura No. 2, puede verse en detalle las escalas de este
modelo, la escala longitudinal presenta las divisiones de los milímetros y de los medios
milímetro en el lado inferior de la línea del fiel, la escala del tambor tiene 50 divisiones, y
sobre la línea del fiel presenta una escala nonio de 10 divisiones numerada cada dos, la
división de referencia del nonio es la línea longitudinal del fiel.
En la imagen, la tercera división del nonio coincide con una división de la escala del
tambor, lo que indica que la medida excede en 3/10 de las unidades del tambor.
Esto es, en este micrómetro se aprecia: en la escala longitudinal la división de 5 mm, la
subdivisión de medio milímetro, en el tambor la línea longitudinal del fiel coincide por
defecto con la división 28, y en el nonio su tercera división esta alineada con una división
del tambor, luego la medida es: 5 + 0,5 + 0,28 + 0,003 = 5,783
El principio de funcionamiento del micrómetro es el tornillo, que realizando un giro más o
menos amplio da lugar a un pequeño avance, y las distintas escalas, una regla, un tambor
y un nonio, permiten además un alto grado de apreciación, como se puede ver:
Figura No. 2.
Micrómetro con nonio, indicando 5,783 mm
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Tarea previa
Investigue los siguientes conceptos:
a) Factores de conversión
c) Exactitud y precisión
e) Cifras de cifras significativas
g) Tipos de error en la medida
i) Unidad de medida
k) Prefijos para unidades del SI
b) Cifras significativas
d) cálculos de incerteza
f) Propagación del error
h) Porcentaje de error
j) Sistema internacional de unidades (SI)
* Explique la forma de estimar la incertidumbre cuando se realiza una medida directa.
Investigar sobre órdenes de magnitud correspondientes a las décimas, centésimas,
milésimas; etc., la forma de expresarlas y la forma de leer.
Materiales y equipos
* Calibrador de vernier
* Cinta métrica de albañil
* Cilindro, etc.
* Micrómetro
Procedimiento
PARTE A: USO DEL CALIBRADOR
1. Con el calibrador de vernier mida el objeto q se le indique; anote este valor en la
hoja de resultados; luego haga la misma medición pero utilizando una cinta métrica
anotando nuevamente esta medición en la tabla 1 de la hoja de resultados.
Recomendaciones:
Verificar, calibrar, ajustar cerrando completamente las mordazas sin exceder en fuerza,
previa limpieza de las mismas. Se debe hacer dos observaciones:
Observando a contra luz, el plano de junta de las mordazas no debe permitir el paso de
luz. Si es así, el instrumento proporciona un error y por tanto no es confiable
Los ceros deben coincidir: el cero de la escala del nonio debe estar enfrentado al cero de
la escala fija.
No olvidar que para tomar una lectura con un grado de precisión determinado, se debe
utilizar un instrumento de una precisión 10 veces mayor. Por ejemplo, si la exigencia es
en milímetros, se debe utilizar un instrumento con una capacidad en décimas de
milímetro. Si se exige en décimas, medir con un instrumento que tenga capacidad de
medición en centésimas de milímetro.
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No olvide que la temperatura de referencia es de 20° C. Si la pieza está caliente se debe
dejar enfriar y luego tomar la lectura, de lo contrario, la misma será errónea.
La presión de ajuste de las mordazas a la pieza, debe ser firme y suficiente pero no
excesiva pues se puede presentar deformación elástica de la pieza o del instrumento.
Adicionalmente, el instrumento se puede estropear.
Nunca se deben medir piezas en movimiento: es peligroso y daña la pieza y el
instrumento
El paralaje es un error fácil de cometer. Por favor tome la lectura con el instrumento
totalmente de frente de tal forma que las escalas estén enfrentadas.
Siempre limpie muy bien las piezas a medir. Una pequeña partícula extraña genera un
gran error cuando se miden décimas o centésimas de milímetro.
PARTE B: USO DEL MICROMETRO
1. Realice varias mediciones, con el micrómetro. Complete las tablas.
Recomendaciones:
Siempre, hay que calibrar, ajustar antes de tomar una medida.
No olvidar que para tomar una lectura con un grado de precisión determinado, se debe
utilizar un instrumento de una precisión 10 veces mayor. Por ejemplo, si la exigencia es
en milímetros, se debe utilizar un instrumento con una capacidad en décimas de
milímetro. Si se exige en décimas, medir con un instrumento que tenga capacidad de
medición en centésimas de milímetro.
No olvide que la temperatura de referencia es de 20° C. Si la pieza está caliente se debe
dejar enfriar y luego tomar la lectura, de lo contrario, la misma será errónea.
Siempre debe ajustarse con el tambor de mando ya que este tiene un limitador de fuerza.
De no ser así y debido a la precisión de un micrómetro, se presentará en error.
Nunca se deben medir piezas en movimiento: es peligroso y daña la pieza y el
instrumento
El paralaje es un error fácil de cometer. Por favor tome la lectura con el instrumento
totalmente de frente de tal forma que las escalas estén enfrentadas.
Siempre limpie muy bien las piezas a medir. Una pequeña partícula extraña genera un
gran error cuando se miden décimas o centésimas de milímetro.
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Hoja de resultados
Tabla 1. Medidas de varios objetos usando el calibrador instrumentos. Anote según las
unidades indicadas en la tabla
Número del
objeto
Magnitud
Medida con
calibrador
vernier (mm)
Valor de la menor división de la escala del instrumento _______ mm
Valor de la menor división de la escala del instrumento _______ in
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Tabla 2. Medidas de varios objetos usando el micrómetro. Anote según las unidades
indicadas en la tabla
Número del
objeto
Magnitud
Medida con
micrometro
(mm)
Valor de la menor división de la escala del instrumento _______ mm
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Hoja de análisis de resultados
1. ¿Cual es la precisión de los instrumentos?
2. Escribir cada medida con su correspondiente incerteza
3. Realice las conversiones de los datos de cada tabla para expresarlos en metros y
en pulgadas cuando corresponda.
NOTA: IMPRIMIR HOJA DE EVALUACION DE PRÁCTICA CORRESPONDIENTE Y
COMPLETARLA CON SUS DATOS. (VER ANEXOS)
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