Manual de laboratorio Física cuarto año

AUTOR:
LIC. CARLOS RIBEIRO
VALENCIA AGOSTO 2003
Carlos Ribeiro
UNIDAD I
EL UNIVERSO FÍSICO
PRÁCTICA N° 1
Contenido: CIFRAS SIGNIFICATIVAS
Objetivo: Aplicar el uso de las cifras significativas en situaciones cotidianas.
Comentario: En el resultado de una medición sólo deben aparecer los números
correctos y el primer número aproximado. Esta forma de proceder es adoptada
convencionalmente entre los físicos, los químicos, y en general, por todas las personas
que efectúan mediciones. Estos números (las cifras correctas y la primera dudosa) se
denominan cifras significativas. Por tanto, las cifras significativas de una medida son
los números correctos y el primer número dudoso. De este modo, al realizar una
medición debemos hacer aparecer en el resultado únicamente las cifras significativas.
PRE-LABORATORIO
1. ¿Qué son las cifras correctas de una medición?
2. ¿Qué es un guarismo aproximado de una medición?
3. ¿Cuáles son las cifras significativas de una medición?
4. Cite por lo menos dos unidades utilizadas con frecuencia en su vida diaria, para
medir las siguientes magnitudes:
a. Longitud
b. Área
c. Volumen
d. Tiempo
5. Exprese en la notación decimal, utilizando la hora como unidad, un intervalo de 5
h 18 min.
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LABORATORIO
Experimento N° 1
Usted ya debe saber que el número  (phi) es una constante, y que se obtiene
dividiendo la longitud de una circunferencia cualquiera entre su diámetro. Para
obtener experimentalmente el valor de esta constante, haga lo siguiente:
1. Con ayuda de un cordel mida la longitud de la circunferencia de cualquier
objeto circular (por ejemplo, un disco, un CD, una botella, una lata, etc.).
Anote la medida sólo con sus cifras significativas.
2. Mida el diámetro del objeto.
3. Con base en sus mediciones calcule el valor de  (observe las cifras
significativas), y compare su resultado con el valor teórico que ya conoce en
matemáticas.
4. Repita el experimento utilizando objetos de diferente diámetro.
Experimento N° 2
Podemos medir fácilmente la longitud de una hoja de un libro o de un cuaderno,
pero, por otra parte, tendríamos dificultades en medir su espesor.
1. Trate de obtener la medida, usando una regla de milímetros, del espesor de
una hoja de un libro. ¿Lograría obtener alguna cifra significativa en esta
medición?
2. Un truco sencillo permite resolver satisfactoriamente este problema: mida el
espesor de una pila de hojas (un número grande, digamos, de 100 hojas).
Con base en el valor encontrado, calcule el espesor de una de ellas.
¿Cuántas cifras significativas hay en su respuesta?
3. Con un procedimiento semejante intente determinar la masa de un grano de
maíz y el volumen de la gota de agua que sale de un cuentagotas o gotero.
POST-LABORATORIO
1. En la asignatura de matemáticas usted aprendió algunas fórmulas que
permiten calcular el volumen de cuerpos con formas geométricas sencillas
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Carlos Ribeiro
(esfera, cilindro, cubo, etc.). Sin embargo, no es posible encontrar una
fórmula que permita determinar el volumen de un cuerpo de forma irregular,
por ejemplo, una piedra. Eso, no obstante, puede hacerse con bastante
facilidad, de la siguiente manera:
a. Tome un objeto cuyo volumen quiera determinar (una piedra u otro
objeto sólido y macizo cualquiera). Procure obtener un recipiente
graduado (en unidades de volumen) y ponga cierto volumen de agua
dentro de él. Anoté el valor del volumen.
b. Introduzca el objeto en un recipiente. El objeto debe quedar totalmente
sumergido en el agua. Haga la lectura del volumen correspondiente al
nuevo nivel del agua (volumen del agua + volumen del objeto).
c. Con base en sus medidas, determine el volumen del objeto irregular
(observe los algoritmos significativos).
2. La escala de una báscula está marcada sólo en kilogramos (no indica
gramos).
a. ¿Con cuántas cifras significativas obtendría usted su peso en este
aparato?
b. ¿Cuál sería su respuesta a la pregunta anterior si usted pesara más de
100 kilogramos?
c. Si en dicha báscula colocara un paquete de mantequilla (de casi 200
gramos), ¿Cómo expresaría la lectura?
PRÁCTICA N° 2
Contenido: ELABORACIÓN DE HIPÓTESIS
Objetivo: Practicar el planteamiento de hipótesis a partir de observaciones.
Comentario: La ciencia implica hacer preguntas, buscar respuestas e inventar
conjuntos sencillos de reglas para relacionar una amplia variedad de observaciones. La
intuición y la inspiración intervienen también en la ciencia, pero a fin de cuentas forman
parte de un proceso sistemático. La ciencia se basa en observaciones. Estas conducen
a suposiciones lógicas llamadas hipótesis. Una hipótesis permite hacer predicciones
que más tarde se pueden poner a prueba. El paso final es la elaboración de una teoría
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que relacione entre sí las hipótesis, las predicciones y los resultados de las pruebas. Si
la teoría es acertada, sugerirá nuevas preguntas. Entonces el ciclo comienza de nuevo.
A veces este proceso es breve, y se logra desarrollar rápidamente una teoría que
explica en forma satisfactoria los datos existentes y permite hacer predicciones útiles.
Sin embargo, lo más frecuente es que el éxito sólo se alcance al cabo de meses o años.
¡Los científicos tienen que ser personas pacientes!
PRE-LABORATORIO
1. ¿Qué es el método científico?
2. Definir los siguientes términos:
a. Hecho
b. Ley
c. Principio
d. Teoría
e. Hipótesis
f. Ciencia
g. Tecnología
h. Observación
LABORATORIO
Materiales requeridos
 Un aro de madera para bordar
 Una botella de boca estrecha
 12 tuercas de un cuarto
Procedimiento:
El juego es sencillo. Con mucho cuidado, equilibra en posición vertical el aro de
madera para bordar encima de la boca de la botella. Haz una pila de tuercas sobre la
parte más alta del aro. El objetivo es conseguir que caiga dentro de la botella el mayor
número posible de tuercas, tomando el aro con una sola mano. Antes de hacer el juego
responde a las siguientes interrogantes.
1. Trata de explicar como se debe hacer para que el mayor número posible de
tuercas caiga dentro de la botella.
2. Haz una descripción de cómo crees que funciona el juego.
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Después de responder las interrogantes anteriores realiza el experimento. ¿A qué
conclusiones llegas respecto a tus respuestas anteriores?
POST-LABORATORIO
1. ¿Cuál de los siguientes enunciados es una hipótesis científica?
a. Los átomos son las partículas de materia más pequeña que existen.
b. El universo está rodeado por otro universo cuya existencia no pueden
detectar.
c. Albert Einstein es el físico más grande del mundo.
d. La luna esta compuesta de oxigeno.
e. Hoy es lunes.
f. Mañana será un dia de mucha lluvia.
g. Todo lo que sube baja.
h. Magallanes es el mejor equipo de béisbol de Venezuela.
i. El tiempo es relativo.
j. La película Terminator 3 es mejor que Terminator 2.
k. El mango es la fruta con más vitaminas de Venezuela.
l. El símbolo químico del agua es H2O.
m. El aire no pesa y no ocupa espacio.
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n. La física es una ciencia formal.
o. Luis Aparicio es el único jugador del béisbol Venezolano que esta en el
salón de la fama de Coopertown.
2. ¿Cuál es el error de una persona que dice: Pero eso no es más que una teoría
científica?
3. ¿Qué significa decir que si una hipótesis es científica, debe existir una manera
de probar que es errónea?
4. ¿En que difieren la ciencia y la tecnología?
PRÁCTICA N° 3
Contenido: CONSTRUCCIÓN Y ANÁLISIS DE GRAFICOS
Objetivo: Construir gráficas en las que las magnitudes que intervengan sean
directamente proporcionales o inversamente proporcionales.
Comentario: Los científicos, al estudiar los fenómenos que se producen en la
naturaleza, comprueban que en ellos, generalmente hay dos o más magnitudes
relacionadas entre si. Esto significa que al variar una de las magnitudes, la otra también
cambia. Por ejemplo, la longitud de un tramo de riel de acero aumenta cuando se eleva
su temperatura; la fuerza que un imán ejerce sobre un clavo disminuye cuando
aumenta la distancia entre ambos, etc. Cuando esto sucede, es decir, cuando las
magnitudes están relacionadas, decimos una es función de la otra. Así, la longitud del
riel es función de su temperatura, y la fuerza que el imán ejerce sobre el clavo también
es función de su distancia. Ambas magnitudes se pueden observar directamente
mediante el uso de una gráfica.
PRE-LABORATORIO
1. ¿Qué es una proporción directa?
2. ¿Qué es una función?
3. ¿Qué es una proporción indirecta?
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4. ¿Qué es una representación gráfica?
5. ¿Qué es una variación lineal?
6. ¿Cómo se define la pendiente o inclinación de una recta?
LABORATORIO
Experimento N° 1
Materiales requeridos:
 1 recipiente de vidrio de casi 5 litros
 1 botella de un litro
 Agua
 Una regla o cinta métrica
Procedimiento:
Empleando la botella, vierta 1 litro de agua en el recipiente de vidrio y mida la altura (h)
conseguida. Añada 1 litro de agua más al recipiente, mida la altura y siga con el
procedimiento hasta obtener por lo menos 5 valores para la altura (h) y el volumen (v).
Anote sus mediciones en una tabla como la siguiente:
V (LITROS)
h (cm.)
Observe la tabla y conteste a las siguientes preguntas:
1. ¿Qué sucede con el valor de h cuando el valor de V se duplica?
2. ¿Qué sucede con el valor de h cuando el valor de V se triplica?
3. ¿Qué tipo de relación existe entre h y V?
4. Si trazamos el grafico de h x V, ¿qué es lo que obtenemos?
Empleando los datos de la tabla, trace la gráfica h x V y responde a las siguientes
preguntas:
1. El resultado obtenido, ¡concuerda con lo que esperaba?
2. Calcule la pendiente que elaboró (no olvide indicar las unidades de la misma).
3. Escriba la relación matemática entre h y V.
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POST-LABORATORIO
1. ¿Qué significa decir que una magnitud es función de otra? De ejemplos.
2. Suponga que dos magnitudes X y Y, están relacionadas de manera que cuando el
valor de X se multiplica por un número N, el valor de Y también se vuelve N veces
mayor.
a. ¿Qué tipo de relación hay entre Y y X?
b. ¿Cómo se expresa matemáticamente la misma?
c. Conforme varían Y y X, ¿qué sucede con el cociente Y/X?
d. ¿Cómo se denomina este cociente?
e. Cite por lo menos un ejemplo de dos magnitudes que se relacionan de esta
manera.
3. Entre dos magnitudes X y Y existe la relación Y = aX.
a. Haga un dibujo donde se muestre (cualitativamente) cómo es la gráfica Y x
X.
b. Empleando el gráfico describa cómo debe proceder para calcular la
inclinación o pendiente.
c. ¿Cómo obtiene el valor de la constante de proporcionalidad con base en la
gráfica.
d. Cite por lo menos un ejemplo de dos magnitudes que se relacionan de esta
manera.
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UNIDAD II
LA CINEMATICA
PRÁCTICA N° 4
Contenido: MEDICIÓN DE LA RAPIDEZ DEL MOVIMIENTO RECTILÍNEO.
Objetivo:
1. Calcular la rapidez promedio entre tres carreras diferentes, como mínimo y
participar por lo menos en una de ellas.
2. Investigar cómo la distancia, el tiempo y la rapidez promedio se relacionan entre
si.
PRE-LABORATORIO
Investigar:
1. ¿Qué es un movimiento?
2. ¿Qué es un móvil?
3. ¿En qué consiste la trayectoria?
4. ¿A qué se denomina desplazamiento?
5. ¿Qué es la distancia?
6. ¿Qué es la velocidad?
7. ¿Qué se entiende por rapidez?
8. Existe alguna diferencia entre velocidad y rapidez. Explique su respuesta.
9. Escribe la ecuación de la rapidez en el movimiento rectilíneo uniforme.
LABORATORIO
Experimento N° 1
Materiales requeridos
 Regla de un metro o cinta métrica
 Cronómetro
 Ropa deportiva
Procedimiento
1. Organizar grupo de tres estudiantes. Selecciona tus instrumentos para medir
distancias y tiempos.
2. Desarrolla un plan con tus compañeros que te permita determinar la rapidez de
distintas distancias.
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3. Dos estudiantes competirán entre si en diferentes carreras y un tercero recopilará y
organizará los datos para determinar la rapidez promedio de cada corredor. Repite
este procedimiento hasta que todos los integrantes del grupo hayan tenido la
oportunidad de llevar el registro del tiempo.
4. Organiza y anota tus datos en una tabla como la siguiente:
NOMBRE
ACTIVIDAD
DISTANCIA
TIEMPO
RAPIDEZ
5. Con los datos anteriores realiza una gráfica de tu actividad.
6. Cuando culmines avisa a tu profesor.
POST-LABORATORIO
1. ¿Cómo se relaciona la rapidez promedio con la distancia recorrida y con el
tiempo empleado en recorrerla?
2. La rapidez promedio registrada sería la rapidez máxima en cada evento? Explica
tu respuesta.
3. ¿Tu técnica de medición de la rapidez te permite medir la mayor rapidez
alcanzada en un evento?
4. Calcula la rapidez promedio en que puedes trasladarte de tu casa a la institución.
5. Calcula la rapidez promedio en los siguientes espacios físicos de tu institución
desplazándote sin correr.
a. De la entrada de la institución a la plaza cívica.
b. De la plaza cívica a la entrada de la biblioteca.
Experimento N° 2
Material requerido
 50 fichas de dominó
 cronómetro
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 regla de un metro o cinta métrica
Procedimiento
1. Coloca las 50 fichas de dominó en una hilera recta, dejando espacios iguales
entre ellas. Las fichas deben estar separadas entre sí por lo menos una distancia
equivalente al grosor de cada una. Tu objetivo es maximizar la rapidez con que
cae una fila de fichas. Colócalas en la forma en que, a tu juicio, sea posible
obtener la mayor rapidez de caída.
2. Mide la longitud total de tu hilera de fichas de dominó.
Longitud = ________________
3. Calcula la distancia promedio de separación entre las fichas de dominó,
midiendo la longitud desde la parte media de la primera ficha hasta la parte media
de la última, y divide el resultado entre el número de espacios que separan a
todas las fichas del dominó.
Distancia promedio entre las fichas del dominó = ____________
4. Mide la longitud de una ficha.
Longitud de la ficha = _____________
Distancia de separación = ___________ longitudes de ficha
5. Mide el tiempo que tarda en caer tu hilera de fichas de dominó.
Tiempo = ___________
6. Calcula la rapidez promedio a la que se derrumba tu hilera de fichas.
Rapidez promedio = __________
7. Repite los pasos 5 y 6 para otras tres distancias de separación, cuando menos.
Incluye la separación más pequeña que logres obtener con la cual todavía se
produzca la caída. Anota tus datos (incluidos los del primer ensayo) en la tabla
de datos A.
ENSAYO
LONGITUD
SEPARACIÓN
TIEMPO
RAPIDEZ
PROMEDIO
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8. En una hoja de papel para gráficas, realiza una grafica de tus datos.
POST-LABORATORIO
1. ¿Cómo se define rapidez promedio?
2. ¿Qué factores afectan la rapidez de caída de las fichas de dominó?
3. ¿Por qué se calcula la rapidez promedio del impulso que hace caer las
fichas, en lugar de la rapidez instantánea?
4. ¿Cuál es la rapidez máxima o mínima según tu gráfica?
5. ¿Con qué separación entre las fichas de dominó crees que se obtendrá la
rapidez máxima? ¿Y la mínima? ¿Qué relación hay entre esta separación y
la longitud de una ficha?
6. A la rapidez máxima o mínima de caída de la hilera de fichas de dominó,
¿Qué longitud debería tener la hilera para que sus fichas cayeran en un
minuto?
PRÁCTICA N° 5
Contenido: MOVIMIENTO RECTILÍNEO:
a. Con velocidad constante.
b. Uniformemente variado.
Objetivos:
1. Introducir el concepto de rapidez que cambia constantemente.
2. Establecer relaciones entre los parámetros velocidad, distancia y tiempo.
PRE-LABORATORIO
1. ¿Qué es velocidad?
2. ¿Qué es aceleración?
3. ¿Qué es aceleración promedio?
4. ¿Qué es aceleración instantánea?
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5. ¿Por qué la aceleración es un vector?
6. ¿Qué es movimiento rectilíneo?
7. ¿Qué es movimiento rectilíneo uniforme?
8. ¿Qué es movimiento rectilíneo uniformemente variado?
LABORATORIO
Materiales requeridos
 Un balón deportivo
 Cinta métrica
 4 cronómetros
 Tirro
 Espacio amplio al aire libre
 Un pito
Procedimiento
1. Agrupar a los alumnos en equipos de 5 personas.
2. Marcar con un pedazo de tirro un punto inicial sobre el piso.
3. Medir desde el punto inicial con la cinta métrica una distancia de 20 metros y
marcar con tirro.
4. Medir y marcar con tirro los siguientes intervalos de distancia: 3 mts., 10 mts., 15
mts. y 20 mts.
5. Los equipos se deben colocar en las medidas establecidas, desde el punto inicial
hasta los 20 mts.
6. El integrante del punto inicial debe tener el balón y los otros cuatro que están
colocados en las medidas establecidas su respectivo cronometro.
7. El balón se debe colocar sobre el piso a 10 cms. , del punto inicial.
8. El integrante del punto inicial empujará el balón con su mano cuando el profesor
toque el pito y los otros cuatro deben poner a funcionar los cronómetros, cada uno
lo debe parar en el momento que el balón este sobre la marca.
9. Tomar nota de los tiempos establecidos en la siguiente tabla:
POSICIÓN ( X mts.)
TIEMPO ( t seg.)
VELOCIDAD MEDIA (Vm)
0
3
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POST-LABORATORIO
1. Con los datos obtenidos realizar una gráfica posición-tiempo.
2. Calcular la velocidad media en los diferentes intervalos.
3. ¿Cuál es la dirección de la velocidad media?
4. ¿Cuál es el sentido de la velocidad media?
5. ¿Cómo es la aceleración?
6. ¿Cómo es la pendiente de la gráfica?
PRÁCTICA N° 7
Contenido: CAIDA LIBRE DE LOSCUERPOS
Objetivos:
1. Observar los efectos de la gravedad sobre objetos en caída libre.
2. Medir la aceleración de un objeto en caída libre.
PRE-LABORATORIO
1. ¿Qué es movimiento uniformemente acelerado?
2. ¿Qué es aceleración de gravedad?
3. ¿Qué es velocidad inicial?
4. ¿Qué es velocidad final?
5. ¿Qué es la caída libre?
6. ¿Qué es la gravedad?
LABORATORIO
Experimento N° 1
Materiales requeridos
 Cronómetro
 Cinta métrica
 Pelota de goma
 Pluma de ave
 Metra grande
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 Pelota de ping-pong
Procedimiento
Esquema de Montaje
1. Los alumnos se conformarán en grupos de tres.
2. Uno de ellos se montará en el escritorio y se encargará de dejar caer los objetos,
el segundo medirá la distancia desde el piso hasta donde esta la mano del
compañero que se encuentra sobre el escritorio y tomará notas de todos los
acontecimientos sucedidos durante el experimento y el tercero de encargará de
manipular el cronómetro e indicar el momento de soltar cada objeto a su
compañero.
3. Registrar los datos anteriores en la siguiente tabla:
OBJETO
ALTURA (h)
TIEMPO (t)
4. Con los datos anteriores realizar una gráfica.
5. Responder las siguientes preguntas:
a. ¿Qué tiempo dura cada uno de los objetos en caer al suelo?
b. Calcular la velocidad de cada objeto al llegar al suelo.
c. Calcula la rapidez a los 2 seg., de llegar al suelo.
i. ¿A qué altura se encuentra el suelo en ese momento?
ii. ¿Qué altura ha descendido en ese momento?
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Carlos Ribeiro
d. Existe alguna diferencia en la velocidad con respecto a los objetos. Si
existe explique por qué.
e. Calcula la aceleración de gravedad de cada objeto.
f. ¿Qué conclusión tienes de la aceleración de gravedad de cada objeto?
Experimento N° 2
Podrá comprobar fácilmente que son correctas las ideas de Galileo en relación con la
caída de los cuerpos, si realiza la siguiente experiencia:
1. Deje caer, simultáneamente y de una misma altura, un libro pesado y una hoja de
papel. Observe la caída de ambos y vea cual llega primero al suelo y tome nota.
2. Ponga el libro, con la hoja de papel encima. Suelte el libro y observe la caída.
¿Cayeron juntos conforme a las afirmaciones de Galileo? Explique por qué esto
no sucede cuando los objetos caían cada cual por su lado.
Experimento N° 3
Usted puede medir el tiempo de reacción de un compañero, con relativa facilidad, si
realiza el siguiente experimento.
1. Mantenga una regla de casi 30 cms sostenida verticalmente, tomándola entre sus
dedos por el extremo superior, de modo que el cero de la regla esté en el extremo
inferior.
2. Pida a su compañero que coloque los dedos de su mano cerca del cero de la
regla, sin tocarla, pero preparado para detenerla cuando vea que usted soltó la
regla, dejándola caer.
3. Sin aviso, suelte la regla. Su compañero debe tratar de detenerla lo más rápido
posible. Si observa la posición donde logró sujetarla, usted tendrá la distancia
que ésta recorrió durante la caída, y que corresponda al tiempo de reacción de su
compañero. Utilizando esa medida y sus conocimientos de caída libre, determine
el tiempo de reacción del compañero. Compare el resultado con los tipos de
reacción de otros compañeros haciendo uso de la siguiente tabla:
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NOMBRE Y APELLIDO
TIEMPO DE REACCIÓN
PRÁCTICA N° 6
Contenido: ACELERACIÓN AL BAJAR POR UN PLANO INCLINADO
Objetivo: Investigar la relación entre la distancia y el tiempo, en el caso de una esfera
que desciende rodando por un plano inclinado.
Comentario
Es difícil medir el movimiento de un objeto en caída libre porque su rapidez aumenta
con mucha celeridad. De hecho, ésta se incrementa casi 10 m/seg cada segundo. La
distancia que recorre el objeto al caer aun durante un tiempo corto es muy grande.
Galileo retardó dicho movimiento por medio de planos inclinados. La componente de la
gravedad que actúa en la dirección del plano inclinado es menor que la fuerza de
gravedad total que actúa verticalmente hacia abajo, por lo cual el cambio de rapidez se
vuelve más lento y su medición se simplifica. Cuanta más pequeña sea la pendiente del
plano inclinado, tanto menor será la aceleración del objeto. El fenómeno de caída libre
puede comprenderse mejor si primero se estudia el movimiento de una esfera sobre un
plano inclinado.
PRE-LABORATORIO
1. ¿Qué es un plano inclinado?
2. ¿Qué es la fuerza de gravedad?
3. ¿Qué es ángulo de inclinación?
LABORATORIO
Materiales requeridos
 Rampa de madera de 2 metros.
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Carlos Ribeiro
 Una esfera de acero
 Un cronómetro
 Tirro
 Regla de un metro o cinta métrica
 Un transportador
 Hojas de acetato
 Un bloque
 Un bloque de madera
Procedimiento
1. Coloca una rampa con un ángulo de inclinación de 10° aproximadamente con
respecto a la horizontal, como lo muestra la figura.
2. Divide la longitud de la rampa en seis partes iguales y marca las seis posiciones
sobre la tabla con trozos de Tirro. Esas posiciones serán tus puntos de partida.
Marca tus puntos de partida a partir de la parte inferior. Coloca un trozo de madera
al final de la rampa para que puedas oír cuando la esfera llegue hasta abajo.
3. Usa un cronómetro para medir el tiempo que tarda la esfera en rodar por la rampa
hasta abajo, desde cada uno de los seis puntos. Usa una regla o un lápiz para
sostener la esfera en su posición inicial, y luego apártalo rápidamente en dirección
paralela a la pendiente del plano, para dejar que la esfera ruede uniformemente.
Haz por lo menos tres mediciones de tiempo para cada posición, y anota cada uno
de los tiempos y el promedio de los tres en la tabla de datos A.
4. Traza la gráfica de tus datos, marcando la distancia (eje vertical) contra el tiempo
promedio (eje horizontal) en una hoja de acetato. En los ejes de coordenadas, usa
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Carlos Ribeiro
las mismas escalas que los demás grupos de tu clase, para que puedas comparar
resultados.
5. Repite los pasos 2 a 5 pero con el plano menos inclinado y registra tus
observaciones en una tabla de datos parecida a la tabla de datos A.
6. Tabla de datos A
DISTANCIA
TIEMPO DE
TIEMPO DE
TIEMPO DE
PROMEDIO DE
PRUEBA 1
PRUEBA 2
PRUEBA 3
TIEMPOS
7. Quita las marcas de Tirro y colócalas a 10 cm, 40 cm, 90 cm y 160 cm del bloque
que detiene la esfera. Coloca la rampa con un ángulo de inclinación de
aproximadamente 10°.
8. Mide el tiempo que tarda la esfera en rodar desde cada una de las cuatro
posiciones de partida hasta la parte inferior de la rampa. Realiza por lo menos tres
mediciones de tiempo para cada una de las cuatro posiciones y anota cada
promedio de tres mediciones en la columna 2 de la tabla de datos B.
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TABLA DE DATOS B
COLUMNA 4
COLUMNA 1
COLUMNA 2
TIEMPO DE DESCENSO
DISTANCIA
RECORRIDA
COLUMNA 3
DIFERENCIAS
P1
P2
P3 PROM. DE TIEMPO ENTRE
INTERVALOS
TIEMPO EN
UNIDADES
NATURALES
SUCESIVOS
10
40
T2 - t1 =
90
T3 - t2 =
160
T4 - t3 =
9. Traza la gráfica de tus datos, marcando la distancia (eje vertical) contra el tiempo
(eje horizontal) en una hoja de acetato. Usa los mismos ejes de coordenadas que
los demás compañeros de tu grupo, para que puedas comparar los resultados.
10. Observa con más atención los datos de la columna 2. Notarás que la diferencia
entre t2 y t1 es aproximadamente igual al valor de t1 . Así mismo, la diferencia entre
t 3 y t 2 es casi igual a t 1 , y sucesivamente.
11. Si tus valores para la columna 3 son ligeramente diferentes entre sí, calcula el
promedio sumando los cuatro valores y dividiendo entre 4. Haz lo mismo que hizo
Galileo en sus famosos experimentos con planos inclinados, y llama a este
intervalo unidad “natural” de tiempo. Observa que t 1 ya aparece como una unidad
“natural” de tiempo en la columna 4 de la tabla de datos B.
12. Coloca la hoja de acetato con tu gráfica encima de las de otros equipos y
compáralas.
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Carlos Ribeiro
POST-LABORATORIO
1. ¿La esfera se acelera al rodar por la rampa? Menciona pruebas para
documentar tu respuesta.
2. ¿Qué pasa con la aceleración cuando aumenta en ángulo de la rampa?
3. ¿Qué pasa con la rapidez de la esfera mientras rueda hacia abajo sobre la
rampa?
4. ¿Las esferas con diferente masa tienen diferente aceleración?
PRÁCTICA N° 8
Contenido: MOVIMIENTO EN DOS DIMENSIONES: PARABOLICO
Objetivo:
1. Comprobar que la trayectoria de un proyectil es una parábola.
2. Comprobar que el movimiento de un proyectil esta compuesto por dos
movimientos (caída libre y movimiento uniforme).
3. Investigar el carácter independiente de las componentes horizontal y
vertical
del movimiento.
4. Predecir el punto donde caerá un proyectil.
PRE-LABORATORIO
1. ¿Qué es proyectil?
2. ¿Qué es la balística?
3. ¿Qué es una parábola?
4. ¿Qué es el movimiento horizontal de proyectiles?
5. ¿Qué es el movimiento inclinado de proyectiles?
6. ¿Qué es un vector?
7. ¿Qué es un escalar?
8. ¿Qué es trayectoria?
9. ¿Qué es el alcance máximo?
10. ¿Qué es el tiempo máximo?
11. ¿Qué es la altura máxima?
12. ¿Qué es desplazamiento?
13. ¿Cuáles son las componentes de la velocidad?
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Carlos Ribeiro
LABORATORIO
Experimento N° 1
Materiales requeridos
 Una metra o una esfera de acero
 Una cinta métrica
 Una caja de madera con arena lavada
 Un cronómetro
 Una regla de un metro
Procedimiento
1. Colocar la metra en el borde de una mesa y en la orilla de la mesa la caja de madera
con arena lavada.
2. Empujar la metra horizontalmente con el dedo y en ese mismo momento poner en
funcionamiento el cronómetro y en el momento que la metra haga contacto con la
arena parar el cronómetro. Responder la siguiente pregunta:
a. ¿Qué forma describe la trayectoria de la metra en el aire?
________________________________________________________
b. ¿Qué tiempo duró la metra en hacer contacto con la arena?
3. Medir la distancia desde la arena hasta el borde de la mesa y tomar nota del
resultado obtenido. _______________________
4. Medir la distancia desde el piso hasta donde hizo contacto la metra con la arena y
tomar nota del resultado obtenido. ______________
5. Con los resultados obtenidos, determinar:
a) La velocidad inicial de la metra: _______________________
b) La distancia real desde el punto de lanzamiento hasta el punto donde choca
contra el suelo. ___________________________
c) El ángulo que forma con la horizontal este desplazamiento. _________
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Carlos Ribeiro
6. Empujar la metra horizontalmente con el dedo y en ese mismo momento poner en
funcionamiento en cronómetro y en el momento que la metra haga contacto con la
arena parar el cronómetro. Realizar el lanzamiento seis veces y tomar notas de las
mediciones obtenidas.
7. Registrar los datos obtenidos en la siguiente tabla:
DISTANCIA
HORIZONTAL
ALTURA DE
DESCENSO
8. Realizar una gráfica con los datos de la tabla anterior e interpretarla.
Experimento N° 2
Materiales requeridos
 Un metro de manguera transparente de tres cuartos de pulgadas o una rampa
que la parte horizontal tenga 20 cm de longitud y la altura vertical de 30 cm
cuando menos.
 Esfera de acero de media pulgada o más.
 Una lata de medio kilo vacía
 Regla de un metro
 Un cronómetro
 Una cinta métrica y tirro
Procedimiento
1. Tu meta en este experimento es predecir donde caerá la esfera si la sueltas desde
cierta altura en un plano inclinado. La prueba de fuego para tus mediciones y
cálculos será colocar una lata de medio kilo vacía de modo que la esfera caiga
dentro de ella al primer intento.
2. Monta tu rampa. Procura que quede lo más firme posible, para que la esfera de
acero ruede suavemente y el fenómeno sea reproducible, es preciso que la rampa
ni se balancee ni se combe. La esfera deberá salir despedida de la mesa en
dirección horizontal. Observe la siguiente figura:
24
Carlos Ribeiro
3. Usa un cronómetro para medir el tiempo que tarda la esfera en recorrer el trayecto,
desde el momento en que llega al nivel de la superficie de la mesa. Divide este
intervalo de tiempo entre la distancia horizontal que la esfera recorre sobre la
rampa para calcular su rapidez horizontal. Suelta la esfera desde el mismo punto
(marcado con Tirro) de la rampa en cada una de las tres pruebas. No permitas que
la esfera golpee el piso. Anota la rapidez horizontal promedio de las tres pruebas.
Rapidez horizontal = _________________
4. Con una cinta métrica mide la distancia vertical (h) que la esfera deberá caer desde
el extremo inferior de la rampa para entrar en la lata vacía colocada sobre el piso.
¿Se debe tomar en cuenta la altura dela lata al medir la distancia vertical (h)?
Si es así, haz tus mediciones en la forma conveniente.
_______________________________________________________________________
_______________________________________________________________________
____________________________________________________________________
h = __________
5. Calcula el tiempo que la esfera tarda en caer desde el extremo inferior de la rampa
hasta la lata.
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
______________________________________
6. Trata de predecir el alcance de la esfera. Escribe la ecuación que usaste y tú
pronostico del alcance. Coloca la lata sobre el suelo, en el sitio donde predijiste que
atraparía la esfera.
25
Carlos Ribeiro
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
Experimento N° 3
Materiales requeridos
 Un balón deportivo
 Un cronómetro
 Una cinta métrica
 Un pito
 Espacio al aire libre
 Transportador
Procedimiento
1. Agrupar los alumnos en equipos de tres personas.
2. Separar a dos alumnos a una distancia aproximada de 10 mtrs.
3. Uno de los dos alumnos debe tomar un balón y lanzarlo a su otro compañero con
un ángulo de inclinación. El tercer alumno se encargará de dar la orden para el
lanzamiento y cronometrará el tiempo de vuelo del balón. Con los datos
obtenidos calcular:
a. Componentes de la velocidad inicial
b. Módulo de la velocidad inicial con qué fue lanzado el balón
c. En qué instante el balón alcanza el punto más alto de su trayectoria.
d. La velocidad del balón al llegar a las manos del estudiante que la recibe.
e. La altura máxima que alcanza.
f. El ángulo de inclinación con el cual fue lanzado.
g. Velocidad del balón a los 2 seg de haber sido lanzado.
h. Tipo de movimiento vertical en la segunda mitad de la parábola.
i. Valor del vector Vy en el punto más alto de la trayectoria.
j. Tipo de movimiento vertical en la primera mitad de la parábola.
k. ¿De qué factores depende el alcance horizontal y vertical en el lanzamiento
del balón.
l. Altura desde la cual fue lanzado el balón26
Carlos Ribeiro
PRÁCTICA N° 9
Contenido: MOVIMIENTO CIRCULAR
Objetivos:
1. Identificar en distintas experiencias la presencia y la acción de la fuerza
centrípeta.
2. Medir la fuerza centrípeta.
3. Calcular la aceleración centrípeta.
PRE-LABORATORIO
1. ¿Qué son los movimientos periódicos?
2. ¿Cuáles son los parámetros característicos de los movimientos periódicos?
3. ¿Qué es un movimiento circular?
4. ¿Qué es la velocidad lineal?
5. ¿Qué es la velocidad tangencial?
6. ¿Qué es la aceleración centrípeta?
LABORATORIO
Experimento N° 1
Materiales requeridos
 Un corcho
 Cordel o pabilo (1 mt)
Procedimiento
Atar el corcho a un cordel de 1 mt de longitud y hágalo girar en el aire, sosteniendo el
cordel con el brazo extendido como se indica en la figura.
Observe como el corcho hace fuerzas sobre el cordel.
¿Qué fuerza está presente?
______________________________________________________________
27
Carlos Ribeiro
Experimento N° 2
Materiales requeridos
 Un balde de plástico con agua casi hasta el borde
 Espacio al aire libre
Procedimiento
Un alumno hará girar rápidamente con el brazo extendido el balde con agua.
¿Qué se observa?
_________________________________________________________________
Explica el por qué de lo observado.
___________________________________________________________________________
_________________________________________________________
¿Qué fuerza actúa en ese efecto?
__________________________________________________________________
Experimento N° 3
Materiales requeridos
 Un gancho de ropa de metal
 Una moneda
Procedimiento
Tome el gancho de ropa, y pasando el dedo índice en el gancho apóyelo en un mesón, a
continuación coloque la moneda sobre el alambre transversal del gancho de ropa
exactamente bajo el gancho. Mueva suavemente el dedo índice para que el gancho
comience a balancearse. Cuando haya tomado impulso, se conseguirá, después de
algunos ensayos, hacerle dar varias vueltas completas, manteniéndose la moneda en el
lugar colocado inicialmente.
¿Cuál es la causa de tal fenómeno?
___________________________________________________________________________
_________________________________________________________
Experimento N° 4
Materiales requeridos
 Un cordel de 1,5 mts de longitud
 Dos corchos bihordados
28
Carlos Ribeiro
 Una cinta métrica
Procedimiento
Al extremo del cordel atar uno de los corchos. Tomar el cordel a 60 cm del corcho y
hágalo rotar con velocidad uniforme en un plano horizontal.
¿Qué nombre recibe la fuerza ejercida sobre su mano?
_________________________________________________________________
Ahora haga rotar el cuerpo con mayor velocidad.
¿Cómo es la fuerza ejercida sobre su mano?
__________________________________________________________________
Experimento N° 5
Materiales requeridos
 Un cordel de 1.5 mts de longitud
 Un corcho bihordado
 Un porta pesas
 Pesas de 50 grs
 Un cronómetro
 Un tubo de PVC de 20 cm de longitud y un cuarto de pulgada de diámetro
 Una cinta métrica
Procedimiento
Pasar el cordel por el tubo PVC. En uno de los extremos del cordel atar el corcho y en el
otro extremo inferior atar el portapesas. Coloca una pesa en el potapesas y haz girar el
cordel con velocidad uniforme.
¿Qué sucede?
___________________________________________________________________________
Sigue colocando pesas en el portapesas continuamente y determina bajo que
condiciones las pesas miden la fuerza centrípeta y ¿por qué?
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
¿Qué sucede si aumenta la velocidad?
29
Carlos Ribeiro
___________________________________________________________________________
_________________________________________________________
Utilizando el cronómetro determine el tiempo empleado por el corcho, en dar tres
vueltas variando el número de pesas y el radio. Los datos obtenidos vaciarlos en la
siguiente tabla:
N° DE
N° DE
PESAS
VUELTAS
1
3
2
3
3
3
4
3
5
3
TIEMPO
VELOCIDAD
RADIO
FUERZA
CENTRIPETA
POST-LABORATORIO
Coloque una moneda pequeña en la orilla del plato giratorio de un tocadiscos. Mida y
anote la distancia, R, de la moneda al centro del tornamesa, y ponga en marcha el
aparato. Usando un cronómetro mida y anote el tiempo que tarda la moneda en dar 10
vueltas. Para mayor seguridad, aconsejamos repetir la medida algunas veces. Con base
en sus anotaciones, determine:
a. El período T de rotación de la moneda.
b. El número de revoluciones que realiza en 1 minuto. Compare este resultado
con la indicación del aparato.
c. La velocidad angular W de la moneda.
d. La velocidad lineal V de la moneda.
e. La aceleración centrípeta de la moneda.
PRÁCTICA N° 10
Contenido: MOVIMIENTO ARMONICO SIMPLE
Objetivos:
1. Reconocer cuando un cuerpo realiza un movimiento armónico simple.
2. Mediante la observación de un péndulo y de un sistema masa-resorte, determinar
los períodos de éstos.
30
Carlos Ribeiro
PRE-LABORATORIO
1. ¿Qué es un movimiento armónico simple?
2. ¿Qué es la oscilación?
3. ¿Qué es la elongación?
4. ¿Qué es un período?
5. ¿Qué es la amplitud?
6. ¿Qué es la frecuencia?
LABORATORIO
Experimento N° 1
Materiales requeridos
 Un péndulo simple (construido con anterioridad)
 Un cronómetro
 Una cinta métrica
 Cordel delgado y resistente
 Objetos de diferente masa y pequeña dimensión (piedra, tuerca, esfera de
metal, etc)
 Tirro y tijera
Procedimiento
1. Con el péndulo ya armado, tomar 40 cm del cordel y en uno de sus extremos atar
uno de los objetos, luego tome el otro extremo del cordel y amárrelo al clavo que
se encuentra en la parte superior del péndulo. Póngalo a oscilar, y utilizando el
cronómetro, mida el tiempo que necesita el péndulo para efectuar 20 o más
vibraciones completas. A partir de esta medición calcule el período del péndulo.
2. Aumente la longitud del péndulo a 50 cm, y repita el procedimiento descrito en el
paso anterior, determinando el nuevo valor del período de oscilación. El período
pendular, ¿aumentó, disminuyó o no se alteró cuando se incrementó su longitud?
3. Sustituya el objeto o cuerpo colgado de la cuerda por otro de diferente masa, sin
alterar la longitud del péndulo, y mida su período. El período pendular,¿se volvió
mayor, menor o prácticamente no se modificó al cambiar el valor de la masa
suspendida de la cuerda?
31
Carlos Ribeiro
4. Mide cuidadosamente la longitud del péndulo del inciso anterior y, como ya conoce
su período, utilice la ecuación
T = 2
L
para obtener el valor local de la
g
aceleración de gravedad. El valor que obtuvo, ¿se acerca razonablemente a los 9,8
m/seg2?
Experimento N° 2
Materiales requeridos
 Un péndulo simple
 Dos resortes de diferente resistencia
 Objetos de diferente masa y pequeña dimensión (piedras, una esfera de metal,
una tuerca, etc)
 Tirro
Procedimiento
1. Tome el péndulo y fije en el clavo un extremo del resorte de menor resistencia y en
el otro extremo un objeto cualquiera, y póngalo a oscilar en dirección vertical. Mida
el período (o la frecuencia) con que oscila el cuerpo suspendido.
2. Sustituya este cuerpo por otro de masa mucho mayor, póngalo a oscilar
verticalmente y mida su período. ¿Fue posible percibir que el período creció con el
aumento de la masa?
3. Suspenda ahora el cuerpo del inciso anterior del resorte de mayor resistencia (con
mayor valor de K) y póngalo a oscilar verticalmente y mida el período de oscilación
del cuerpo. ¿Este tiempo se volvió mayor o menor?
4. ¿La observación realizada por usted en la experiencia anterior confirma la
siguiente afirmación? “El período de un cuerpo en movimiento armónico simple
está dado por T  2
m
. Esta ecuación indica que el período es mayor cuanto
k
más grande sea la masa (m) del cuerpo que ejecuta el movimiento, y menor cuanto
más grande es el valor de la constante K “.
32
Carlos Ribeiro
POST-LABORATORIO
Construye un péndulo cuyo período sea exactamente de un segundo. Para alcanzar
este objetivo ve modificando las variables, de una en una, y observa cuáles afectan el
período y cuáles no.
Preguntas
1. Describe brevemente el método que usaste para construir tu péndulo.
______________________________________________________________________
__________________________________________________
2. ¿Qué masa tuvo tu péndulo?
______________________________________________________________________
__________________________________________________
3. ¿Cuál
fue
el
efecto,
si
lo
hubo, de
la
masa sobre
el
período del
péndulo?______________________________________________________________
__________________________________________________
4. ¿Cuál fue el efecto, si lo hubo, de la amplitud sobre el período del péndulo?
______________________________________________________________________
__________________________________________________
5. ¿Qué longitud tuvo tu péndulo?
____________________________________________________________
____________________________________________________________
6. ¿Qué efecto, si lo hubo, tiene la magnitud sobre el período del péndulo?
____________________________________________________
33
Carlos Ribeiro
UNIDAD III
LAS INTERACCIONES
PRÁCTICA N° 11
Contenido: LAS INTERACCIONES EN LA ESCALA DEL UNIVERSO FÍSICO
Objetivo: Comparar los tipos de interacciones
PRE-LABORATORIO
1. ¿Qué es interacción?
2. ¿Por qué ocurren las interacciones?
3. Mencione los tipos de interacciones que existen y defina cada una de ellas.
4. ¿Cuál es el efecto de las interacciones?
5. ¿Cómo se denotan las interacciones?
LABORATORIO
Experimento N° 1
Materiales requeridos
 Dos imanes
Procedimiento
Utilizando los dos imanes, explicar el efecto que se produce al acercar los dos imanes
de las siguientes formas:
1. Polo norte con el Polo norte ___________________________
2. Polo sur con el Polo sur
___________________________
3. Polo norte con el Polo sur
___________________________
a. ¿Qué tipo de interacción física se presenta en las tres experiencias
anteriores? _________________________________
Experimento N° 2
Materiales requeridos
 Un resorte de resistencia baja (que estire bastante)
 Una cuerda
 Cuerpos de distinta masa (m) y forma
34
Carlos Ribeiro
Procedimiento
1. Toma la cuerda y en uno de sus extremos ata uno de los cuerpos de masa (m) y
hazlo colgar de tu mano.
a. ¿Qué fuerza se ejerce sobre la cuerda? ______________________
b. ¿Qué tipo de interacción esta presente? _____________________
c. ¿Qué objetos físicos intervienen? __________________________
2. Toma el resorte y en uno de sus extremos fija uno de los cuerpo de mayor masa
(m) y hazlo colgar de tu mano.
a. ¿Qué fuerza se ejerce sobre el resorte? _____________________
b. ¿Qué tipo de interacción esta presente? _____________________
c. ¿Qué objetos físicos intervienen? __________________________
POST-LABORATORIO
1. ¿Qué efecto produce la luna sobre las mareas y que tipo de interacción física
hace que esto suceda?
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
__________________________________________
2. ¿Existe alguna interacción física cuando un balón es lanzado hacia arriba? De
responder si ¿cuál es y que objetos físicos intervienen?
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
__________________________________________
3. En la siguiente figura responda el tipo de interacción que existe y los objetos
físicos que intervienen en ella.
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
35
Carlos Ribeiro
PRÁCTICA N° 12
Contenido: INTERACCIÓN Y FUERZA
Objetivo: Cuantificar las interacciones independientemente de la naturaleza de ellas.
PRE-LABORATORIO
1. ¿Qué es un vector?
2. ¿Qué es un escalar?
3. ¿Cuáles son los componentes de un vector?
4. Nombrar cinco ejemplos de vectores y escalares.
5. Nombrar cuatro diferencias entre vector y escalar.
6. ¿Qué es equilibrio?
7. ¿Qué es la fuerza?
8. ¿Qué es la fuerza neta?
9. ¿Qué es el peso?
10. ¿Qué es la fuerza de tensión?
11. ¿Qué es la fuerza de contacto?
12. ¿Qué es la fuerza de roce o fricción?
13. ¿Qué es la fuerza elástica?
LABORATORIO
Experimento N° 1
 Una moneda
 Dos lápices de grafito con borrador
 Un transportador
Procedimiento
Coloca la moneda sobre la mesa y a su lado los dos lápices con los borradores
apuntando hacia la moneda formando entre ellos un ángulo de 90° (el transportador te
ayudará a realizarlo). Ahora empuja la moneda con los dos lápices a la vez y observa lo
que sucede. Responde las siguientes preguntas:
a. ¿Qué dirección sigue la moneda?___________________________
b. ¿Qué sucede con los dos lápices? ___________________________
c. Realiza un gráfico de lo anterior utilizando vectores.
36
Carlos Ribeiro
Experimento N° 2
Materiales requeridos
 Dos reglas de 30 cm
 Una regla de un metro o cinta métrica
 Un transportador
 Tirro
 Una cartulina blanca
 Dos triángulos equiláteros de 5 cm de lado, hechos en cartulina uno de color
rojo y el otro de negro
Procedimiento
1. Tomar las dos reglas y pegar en el extremo superior de cada una los triángulos
equiláteros.
a. ¿Qué representaban las dos reglas antes de colocarle a cada una el
triángulo equilátero? _______________________________
b. ¿Por qué? ______________________________________________
c. ¿Qué representan luego de colocarle a cada una el triángulo equilátero?
_____________________________________________
d. ¿Por qué? ______________________________________________
2. Pegar sobre la mesa la cartulina
e identificar en sus bordes los puntos
cardinales, luego colocar sobre ella los dos vectores formando entre ellos:
i. Un ángulo de 180°
a. ¿Qué dirección tienen ambos vectores? ____________________
b. ¿Qué sentido tienen ambos vectores? _____________________
c. ¿Cómo se determina el vector resultante? ___________________
d. ¿Cuál es el módulo del vector resultante? ___________________
ii. Un ángulo de 0°
a. ¿Qué sentido tienen ambos vectores? ______________________
b. ¿Cómo se halla el vector resultante? _______________________
c. ¿Cuál es el módulo del vector resultante? ___________________
37
Carlos Ribeiro
d. ¿Qué dirección tienen ambos vectores? ____________________
e. ¿Qué dirección tiene el vector resultante? ___________________
f. ¿Qué sentido tiene el vector resultante? ____________________
¡¡¡. Un ángulo de 90°
a. ¿Qué dirección tienen ambos vectores? ____________________
b. ¿Qué sentido tienen ambos vectores? _____________________
c. ¿Cómo se halla el vector resultante? ______________________
d. ¿Cuál es el módulo del vector resultante? __________________
e. ¿Qué dirección tiene el vector resultante? __________________
f. ¿Qué sentido tiene el vector resultante? ___________________
POST-LABORATORIO
1. Coloca los dos vectores formando entre ellos un ángulo de 30° y responde las
siguientes preguntas:
a. ¿Qué dirección tienen ambos vectores? _________________________
b. ¿Qué sentido tienen ambos vectores? ___________________________
c. ¿Cómo se halla el vector resultante? ____________________________
d. ¿Cuál es el módulo del vector resultante? ________________________
e. ¿Qué dirección tiene el vector resultante? ________________________
f. ¿Qué sentido tiene el vector resultante? __________________________
2. ¿Por qué toda fuerza es un vector?
________________________________________________________________________
______________________________________________________
3. Determine para cada sistema físico cuales son las fuerzas que actúan sobre cada
cuerpo.
a. Un cuerpo de masa (m) en reposo sobre una superficie horizontal.
m
38
Carlos Ribeiro
b. Un cuerpo de masa (m) en movimiento sobre una superficie horizontal hacia la
derecha producto de una cuerda.
m
c. Un balón rodando sobre una superficie inclinada hacia abajo.
m
d. Dos cuerpos de masa (m) que penden de una polea.
M
m
PRÁCTICA N° 13
Contenido: 1RA LEY DE NEWTON. LEY DE LA INERCIA
Objetivos:
1. Explorar el concepto de inercia.
2. Demostrar la relación entre la primera ley de Newton y las colisiones.
PRE-LABORATORIO
1. Enuncie la primera ley de Newton
2. ¿Qué es la masa?
3. ¿Qué es el peso?
4. ¿Qué diferencia existe entre la masa y el peso?
39
Carlos Ribeiro
5. ¿Qué es una fuerza no equilibrada?
6. ¿Qué es un marco referencial?
LABORATORIO
Experimento N° 1
 Un aro de madera para bordar de 12 pulgadas
 Una botella de boca estrecha (gatorade mediana)
 Una moneda pequeña
Procedimiento
1. Con mucho cuidado, equilibra en posición vertical el aro de madera para bordar
encima de la boca de la botella y coloca sobre la parte más alta del aro la
moneda. El objetivo es conseguir que la moneda caiga dentro de la botella
tomando el aro con una sola mano.
a. Discute con tus compañeros la técnica que aplicarían y descríbela
brevemente. ___________________________________________________
______________________________________________________________
______________________________________________________________
______________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
______________________________________________________________
2. Practica con la técnica seleccionada.
a. Si conseguiste el resultado satisfactorio, explica por qué lo lograste, de no
ser así debes buscar otra técnica hasta encontrar la ganadora. ¿Cuántas
técnicas utilizaste?
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
______________________________________________________________
40
Carlos Ribeiro
Experimento N° 2
Materiales requeridos
 4 mts de cordel
 2 carros pequeños de hierro
 2 masas de 50 grs cada una
 Bandas plásticas
 2 muñecos pequeños para sentarlos sobre los carros
 2 poleas pequeñas
 2 bloques de madera pequeña
Procedimiento
1. Ata 2 mts de cordel a cada uno de los extremos de los dos carritos. Amarra las
masas de 50 grs al otro extremo de cada uno de los cordeles. Fija las poleas al
borde de la mesa y tiende sobre ellas los cordeles, con las masas en el piso y los
carritos sobre la mesa. Coloca un bloque de madera sobre la mesa y tiende sobre
ellas los cordeles, frente a cada polea.
2. Sienta un muñeco sobre cada carrito. Fija uno de ellos a su carrito con una banda
elástica que haga las veces de cinturón de seguridad.
3. Hala de los carritos hacia atrás la misma distancia (realiza la medida y la marcas
con Tirro) y suéltalos para que se aceleren al avanzar hacia el borde de la mesa.
4. Realiza tus observaciones y contesta las siguientes preguntas:
a. ¿Algo detuvo el movimiento del muñeco que no tenia cinturón de seguridad
cuando su carrito choco?
________________________________________________________________
b. ¿Qué fenómeno explica la situación anterior?
_________________________________________________________________
___________________________________________________________________
c. ¿Hubo alguna diferencia en el caso del muñeco que tenía puesto el cinturón
de seguridad?
___________________________________________________________________
________________________________________________________________
41
Carlos Ribeiro
POST-LABORATORIO
1. Si dejas caer una moneda desde tu cabeza en un autobús en reposo, la
moneda caerá a tus pies. ¿Dónde caerá si el autobús se mueve en línea recta
con rapidez constante?
___________________________________________________________________
_________________________________________________
2. ¿Cuál de las siguientes cantidades cambia cuando comprimes una esponja: la
masa, la inercia, el volumen o el peso? ______________
3. Si quieres ajustar la cabeza floja de un martillo golpeándolo sobre la
superficie de una mesa de trabajo, ¿por qué es mejor sostenerlo con el mango
hacia abajo que con el mango hacia arriba? Explica tu respuesta en términos
de la inercia.
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
________________________________________
4. ¿Un litro de plomo fundido tiene el mismo volumen que un litro de jugo de
naranja? ¿tienen la misma masa?
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
________________________________________
PRÁCTICA N° 14
Contenido: 2DA LEY DE NEWTON. LEY DE LA FUERZA Y ACELERACIÓN
Objetivos:
1. Investigar la relación entre las variables que afectan la aceleración.
2. Investigar el efecto de aumentar la masa en un sistema acelerado.
3. Investigar cómo afecta la aceleración de un sistema el incremento de la fuerza
aplicada.
4. Estimar la rapidez de un objeto que cae en el momento en que toca el suelo.
5. Investigar las relaciones entre las componentes de una fuerza.
PRE-REQUISITO
42
Carlos Ribeiro
1. Enuncie la segunda ley de Newton.
2. Defina fuerza neta
3. ¿Cuál es la unidad patrón de la fuerza?
4. ¿Qué es la masa?
5. ¿Qué es la aceleración?
6. ¿Qué es el diagrama de cuerpo libre?
7. ¿Qué es equilibrio?
8. ¿Qué es el dinamómetro?
LABORATORIO
Material requerido
 Un par de patines de rueda o una patineta
 Un dinamómetro
 Un cronómetro
 Una regla de 1 mt o una cinta métrica
 Tirro
 Espacio al aire libre
Procedimiento
1. Los alumnos se agruparan en equipos de tres personas. Con trozos de Tirro,
marcar varias posiciones en el piso a intervalos de
0 mt, 5 mt, 10 mt y 15 mt. El
trayecto de una a otra a lo largo del piso debe ser uniforme, recto y nivelado. Una
sección de la cancha o un pasillo son adecuados para esto.
2. Con los patines puestos o la patineta, un estudiante se coloca en la marca de 0 mt.
Otro estudiante debe permanecer atrás de esa marca, sujetando al patinador. El
patinador sujeta uno de los ganchos del dinamómetro.
3. Un tercer estudiante sujeta el otro gancho del dinamómetro y ejerce una fuerza
constante para halar del patinador cuando el segundo estudiante lo suelte. El
estudiante que arrastra a su compañero debe aplicar una fuerza constante durante
todo el trayecto que hale del patinador. No debe dar un tirón fuerte para arrancar.
4. El estudiante que se encontraba detrás de la marca cero debe poner a funcionar el
cronómetro en el momento que el patinador comience a desplazarse y debe tomar
el tiempo que tarda en llegar el patinador a las marcas 5mt, 10mt y 15mt, y anotar
43
Carlos Ribeiro
esos datos en la siguiente tabla junto con las lecturas que realice del dinamómetro
en cada marca.
INTENTO
DISTANCIA (MT)
FUERZA (NEW)
TIEMPO (SEG)
5
1
10
15
5
2
10
15
5
3
10
15
4. Repita dos veces el experimento, con patinadores diferentes para que la masa
varié, pero manteniendo la misma fuerza. Si los resultados son inconsistentes,
tal vez el patinador no mantuvo sus patines o patineta suficientemente paralelos,
o quizá cambió ligeramente de dirección el intento.
5. Compara los resultados obtenidos con los demás grupos de trabajo de tu salón.
POST-LABORATORIO
1. Hasta la época de Galileo, la gente creía que se requería una fuerza constante
para producir una rapidez constante. ¿Tus observaciones confirman o rechazan
esta idea?
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
__________________________________________
2. ¿Qué pasa con la rapidez al aumentar la distancia recorrida?
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
__________________________________________
44
Carlos Ribeiro
3. ¿Qué sucede con la tasa de incremento de la rapidez (la aceleración) al avanzar
a lo largo de las distancias medidas?
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
__________________________________________
4. Cuando la fuerza es la misma, ¿en qué forma depende la aceleración de la
masa?
_____________________________________________________________________
___________________________________________________
5. Si la masa del patinador es la misma, ¿cómo afecta la fuerza a la aceleración?
_____________________________________________________________________
___________________________________________________
Experimento N° 2
Materiales requeridos
 Cinta métrica
 Tirro
 Un par de patines o patineta
 Un cronómetro
 Una báscula para pesar los estudiantes
 Un dinamómetro
 Un espacio al aire libre
Procedimiento
Repite el experimento anterior tomando en cuenta que el estudiante encargado de
arrastrar a su compañero debe mantener una fuerza constante, diferente de la anterior,
en toda la trayectoria del patinador, pero con los tres mismos integrantes del equipo y
en el mismo orden que realizaron la experiencia. Antes de iniciar cada integrante de
pesarse en la báscula y tomar nota. Todos los datos obtenidos los deben anotar en la
siguiente tabla:
45
Carlos Ribeiro
PARTICIPANTE
MASA
DISTANCIA
FUERZA
TIEMPO
ACELERACIÓN
5
1
10
15
5
2
10
15
5
3
10
15
a. Calcular la aceleración de cada integrante del equipo en las diferentes
distancias. Para ello utilizar la ecuación de un sistema acelerado que relaciona
la distancia (d), la aceleración (a) y el tiempo (t),
d=
a  t2
2
b. Calcular los tiempos promedios de cada integrante del equipo.
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
c. Utilizando el tiempo promedio de cada integrante, calcular la aceleración de
cada uno de ellos haciendo uso de la ecuación del inciso “a”.
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
d. Calcula la fuerza promedio de cada integrante del equipo.
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
e. Calcula la aceleración de cada integrante del grupo utilizando la siguiente
ecuación
F = m.a
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
46
Carlos Ribeiro
f. Compara las respuestas obtenidas en el inciso “c” con las del inciso “e”.
¿Qué opinión te merece?
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
g. Calcula la masa de cada integrante del equipo utilizando los resultados
obtenidos en los incisos “c” y “d” y la ecuación F = m.a
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
h. Compara los resultados anteriores con los obtenidos en la báscula,
¿Qué opinión te merece?
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
Experimento N° 3
Repetir el experimento anterior tomando en cuenta que el estudiante encargado de
arrastrar a su compañero debe variar la fuerza durante toda la trayectoria del patinador.
Anota los resultados en la siguiente tabla:
PARTICIANTE
1
MASA
DISTANCIA
FUERZA
TIEMPO
ACELERACIÓN
5
10
15
2
5
10
15
3
5
10
15
47
Carlos Ribeiro
a. Calcular la aceleración de cada integrante del equipo en las diferentes
distancias.
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
b. Calcular los tiempos promedios de cada integrante del equipo.
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
c. Utilizando el tiempo promedio de cada integrante, calcular la aceleración de
cada uno de ellos.
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
d. Calcular la fuerza promedio de cada integrante del equipo.
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
e. Calcular la aceleración de cada integrante del equipo utilizando la siguiente
ecuación F = m.a
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
________________________________________
PRÁCTICA N° 15
Contenido: 3RA LEY DE NEWTON. LEY DE ACCIÓN Y REACCIÓN
Objetivos:
1. Investigar las relaciones entre acción y reacción.
2. Introducir el concepto de tensión.
PRE-LABORATORIO
1. Enuncie la tercera ley de Newton.
2. ¿Qué es la fuerza de acción?
3. ¿Qué es la fuerza de reacción?
4. ¿Cómo son la magnitud y el sentido de las fuerzas de acción y reacción?
48
Carlos Ribeiro
5. ¿Qué es la fuerza de fricción?
6. ¿Qué es la fricción estática?
7. ¿Qué es el rozamiento estético?
8. ¿Qué es la fricción cinética?
9. ¿Qué es el coeficiente de fricción estática?
LABORATORIO
Experimento N° 1
Materiales requeridos
 Dos globos grandes
 Dos pitillos
 6 mts de mecatillo
 Tirro o cinta adhesiva
 Cinta métrica
 Un cronómetro
Procedimiento
1. Tome el cordel e introduce un extremo en uno de los pitillos.
2. Ata el cordel de un lado a otro del salón, procurando que el cordel este lo más
tenso posible.
3. Infla uno de los globos y dobla su cuello, pégalo con tirro al pitillo.
4. Suelta el globo.
5. Responde a las siguientes preguntas:
a. ¿Qué observas?
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
________________________________________________________________
b. ¿A qué se debe tal efecto?
___________________________________________________________________
________________________________________________________________
c. ¿Qué distancia recorre?
________________________________________________________________
49
Carlos Ribeiro
d. ¿Qué tiempo utiliza para recorrer esa distancia?
__________________________________________________________
e. ¿Qué aceleración adquiere el globo?
__________________________________________________________
f. ¿Qué masa tiene el globo?
__________________________________________________________
g. ¿Cuál es el módulo de la fuerza que actúa sobre el globo?
__________________________________________________________
h. Realiza un diagrama de cuerpo libre de lo observado.
i. Emplea globos de diversos tipos y experimenta con distintas cantidades de
aire, expresando mediante cifras y gráficos los resultados que se obtengan
aumentando éste.
Experimento N° 2
Materiales requeridos
 Una patineta
 Un balón deportivo
 Tirro
 Cinta métrica
 Un cronómetro
Procedimiento
1. Realizar una marca en el piso con el tirro y colocar la patineta.
2. Un alumno se debe montar en la patineta y debe quedar inmóvil, luego se le
entrega el balón el cual lo levantará sobre su cabeza y lo arrojará con sus dos
manos a un compañero que se encuentra frente a él.
a. ¿Se mueve el alumno con la patineta? ______________________
b. ¿En qué dirección? ______________________________________
c. ¿En qué sentido? _______________________________________
d. ¿Por qué? _____________________________________________
50
Carlos Ribeiro
Experimento N° 3
Materiales requeridos
 Dos patinetas
 Un balón deportivo
 Tirro
 Cinta métrica
 Cronómetro
Procedimiento
1. Realizar dos marcas en el piso con el tirro y colocar las dos patinetas.
2. Dos alumnos se deben montar sobre las patinetas y deben quedar inmóviles,
luego se le entrega el balón a uno de ellos el cual lo levantará sobre su cabeza y
lo arrojará con sus dos manos al otro compañero que esta sobre la patineta.
a. ¿Se mueven los alumnos que están sobre las patinetas? ______
b. ¿En qué dirección? ______________________________________
c. ¿En qué sentido? _______________________________________
d. ¿Por qué? _____________________________________________
e. Si se desplazaron ¿Qué distancia se separó cada uno del punto de marca?
_____________________________________________
f. ¿Qué tiempo duro el desplazamiento de cada uno? ___________
g. ¿Qué aceleración adquirió cada uno? ______________________
h. ¿Qué módulo de fuerza adquirió cada uno? _________________
i. ¿Cómo se determina la fuerza resultante del sistema?
______________________________________________________
j. ¿Cuál es el módulo de la fuerza resultante?
______________________________________________________
Experimento N° 4
Materiales requeridos
 Un cuerpo pesado
 Cordel
 Un dinamómetro
51
Carlos Ribeiro
Procedimiento
A fin de determinar el coeficiente de fricción estática entre un cuerpo pesado y la
superficie donde se apoya (el piso de un salón, por ejemplo) proceda de la siguiente
manera:
1. Si el cuerpo no tiene por donde agarrarlo átelo con un cordel.
2. Tirando del cuerpo con un dinamómetro y aumentando poco a poco el valor de
la fuerza, trate de leer en el instrumento el valor de la fuerza en el momento en
que el cuerpo se pone en movimiento.
a. ¿Cuál es entonces, el valor de la fuerza de fricción máxima entre el cuerpo
y la superficie?
b. Realizar un diagrama de cuerpo libre.
3. Cuelgue el cuerpo del dinamómetro y determine su peso.
a. ¿Cuál es el valor de la reacción normal, de la superficie sobre el cuerpo
cuando está apoyado sobre ella?
b. Realizar un diagrama de cuerpo libre.
4. Utilizando sus respuestas de las preguntas anteriores, determine el valor del
coeficiente de fricción estática entre el cuerpo y la superficie utilizando la
siguiente ecuación
Fuerza normal
F eM
= μe  N
Coeficiente de fricción
Fuerza de fricción máxima
POST-LABORATORIO
1. Discute acerca de las fuerzas de acción y reacción en las siguientes situaciones:
a. Un libro que reposa sobre un pupitre.
_______________________________________________________
b. Una pelota que cae.
_______________________________________________________
52
Carlos Ribeiro
c. La tierra que gira alrededor del sol.
______________________________________________________
d. Un pájaro que vuela hacia el norte.
______________________________________________________
e. Una pelota de béisbol que es bateada con un bate.
______________________________________________________
f. Un globo que se desinfla.
______________________________________________________
g. Una persona que está nadando en una piscina.
______________________________________________________
2. Cuando un automóvil frena bruscamente los pasajeros se van hacia delante.
¿Qué ley de Newton explica este fenómeno?
____________________________________________________________
3. ¿Qué ley de Newton explica la sensación de vacío que se siente en el estomago
al iniciar su movimiento un ascensor?
____________________________________________________________
4. Al realizar el saque en voleibol ¿qué ley de Newton se aplica?
____________________________________________________________
5. ¿Por qué un cuchillo afilado corta mejor que uno de sierra? ¿Qué ley de Newton
explica este fenómeno?
____________________________________________________________
6. ¿Qué es lo que nos empuja cuando caminamos?
____________________________________________________________
7. ¿Por qué es más fácil caminar sobre una alfombra que sobre un piso pulido?
____________________________________________________________
8. Si caminas sobre un tronco que flota en el agua, el tronco se desplaza hacia
atrás. ¿Por qué?
____________________________________________________________
9. Al arrancar una toalla de papel o una bolsa de plástico de un rollo ¿por qué es
más efectivo un tirón brusco que uno lento? ¿Qué ley de Newton se aplica?
53
Carlos Ribeiro
____________________________________________________________
10. ¿Por qué una excavadora no se pega en el fango y un carro pequeño si? ¿Qué
ley de Newton explica este fenómeno?
____________________________________________________________
11. Entre un perro y su cola ¿quién mueve a quién? ¿Qué ley de newton explica este
fenómeno?
____________________________________________________________
PRÁCTICA N° 16
Contenido: CENTRO DE GRAVEDAD Y CENTRO DE MASA
Objetivo
1. Identificar la inercial rotacional en los cuerpos.
2. Localizar el centro de gravedad de un cuerpo plano de forma regular.
3. Localizar el centro de gravedad de un cuerpo plano de forma irregular.
4. Localizar tu centro de gravedad.
PRE-LABORATORIO
1. ¿Qué es centro de gravedad?
2. ¿Qué es centro de masa?
3. ¿Qué es equilibrio?
4. ¿Qué es fuerza centrífuga?
5. ¿Qué es fuerza centrípeta?
6. ¿Qué es la inercia rotacional?
LABORATORIO
Experimento N° 1
Materiales requeridos
 Un cilindro sólido de 200 grs.
 Un cilindro hueco de 200 grs.
 Una tabla rectangular de 40cm x 60cm
 Un transportador
 Tirro
54
Carlos Ribeiro
Procedimiento
1. Con la tabla y algunos libros formar un plano inclinado de 30°.
2. En la parte superior del plano realizar dos marcas con el tirro con una separación
de 20cm entre ellas.
3. Colocar ambos cilindros en las marcas y soltarlos al mismo tiempo para que bajen
el plano.
a. ¿Cuál de los dos cilindros baja primero el plano?
__________________________________________________________
b. ¿Por qué?
__________________________________________________________
c. ¿Qué propiedad de los cuerpos permite explicar este fenómeno?
_________________________________________________________
Experimento N° 2
Materiales requeridos
 Un cuerpo plano de forma irregular de tamaño medio elaborado en cartón
fuerte.
 Un cuerpo plano de forma regular de tamaño medio elaborado en cartón
fuerte.
 Una regla de 30cm.
 50cmde cordel delgado
 Un objeto punzante
 Una aguja
 Un corcho
 Una botella
Procedimiento
1. Toma el corcho e introdúcelo en la boca de la botella y atraviesa la aguja en el
corcho.
2. Tome el cuerpo plano de forma irregular y ponlo en equilibrio sobre la aguja.
a. ¿Qué sucede?
55
Carlos Ribeiro
_______________________________________________________
3. Tome el cuerpo plano de forma irregular y en cualquiera de sus bordes abrir un
pequeño orificio con el objeto punzante.
4. Atar un extremo del cordel en el orificio y suspéndelo hasta que el cuerpo
mantenga equilibrio. Su centro de gravedad queda directamente debajo de su
punto de suspensión a lo largo de la línea de acción de la fuerza.
5. Trace una recta vertical (línea de acción de la fuerza) desde el orificio hasta el
otro extremo del cuerpo.
6. Desamarre el cordel y haga otro orificio en cualquier otro extremo del cuerpo.
7. Amarre el extremo del cordel en este nuevo orificio y suspéndalo hasta que el
cuerpo se mantenga en equilibrio. El centro de gravedad queda directamente
debajo de su punto de suspensión a lo largo de la línea de acción de la fuerza.
8. Trace una recta vertical desde el orificio hasta el otro extremo del cuerpo.
9. Observe las dos rectas trazadas.
a. ¿Qué tienen en común?
_______________________________________________________
10. Tome el cuerpo plano y póngalo en equilibrio sobre la aguja.
a. ¿Qué sucede?
_______________________________________________________
b. ¿Por qué?
_______________________________________________________
11. Realice el experimento anterior, pero ahora con el cuerpo plano de forma regular.
Tome nota de sus observaciones.
Experimento N° 3
Materiales requeridos
 Dos básculas de baño
 Una tabla de madera de 2,4mt x 5cm x 30cm
 Una regla de un metro y una cinta métrica
 Dos soportes triangulares (varilla de hierro angular de 2,5cm)
 Dos ladrillos
56
Carlos Ribeiro
Procedimiento
1. Usa una báscula de baño para pesarte y luego pesa la tabla. Anota estos pesos.
Tu peso = _________ Peso de la tabla = __________
2. Mide tu estatura en centímetros.
Estatura = _____________
3. Coloca un soporte triangular sobre cada báscula de baño. Tal vez necesites añadir
ladrillos entre la báscula y el soporte, si la burbuja de la báscula hace que el
soporte se balancee. Coloca las básculas de modo que las partes superiores de los
soportes triangulares estén separadas por una distancia igual a tu estatura. Coloca
la tabla sobre los dos soportes. Los extremos de la tabla que sobresalgan de cada
soporte deberán ser iguales. Observa la lectura de peso en cada báscula. Cada una
de estas lecturas deberá indicar la mitad del peso de la tabla ( más los ladrillos si
se colocó alguno). Si no es así, puedes ajustar la perilla de calibración en cada una
de las básculas hasta que las lecturas sean iguales, o bien, anotar las lecturas para
hacer después algunos cálculos.
4. Acuéstate sobre la tabla, de modo que la parte más alta de tu cabeza quede sobre
uno de los soportes y la planta de tus pies sobre el otro soporte. Permanece
acostado sobre la tabla con las manos a los lados del cuerpo. Otro compañero del
grupo hará las lecturas en cada báscula de baño.
Peso del lado de la cabeza = ______ Peso del lado de los pies = ______
5. Una vez que te informen las lecturas, ajusta tu posición hasta que las dos lecturas
sean iguales. Tu compañero de grupo medirá a qué distancia están las plantas de
tus pies, del soporte colocado cerca de ellos. Distancia desde el soporte hasta los
pies = ___________________
a. ¿Tuviste que desplazarte hacia el extremo de los pies o hacia el extremo de
la cabeza?
________________________________________________________________
______________________________________________
b. Cuando las lecturas de las básculas son iguales, ¡dónde queda tu centro
de gravedad en relación con los soportes?
57
Carlos Ribeiro
________________________________________________________________
______________________________________________
6. Determina la ubicación de tu centro de gravedad, en relación con las plantas de tus
pies.
Ubicación del centro de gravedad = _______ cm a partir de los pies
7. Coloca un dedo en tu ombligo y pide a tu compañero que mida la distancia desde
tus talones hasta tu ombligo.
Ubicación del ombligo = _______ cm de los pies
a. ¿Qué tan cerca está tu centro de gravedad de tu ombligo?
__________________________________________________________
b. ¿Qué pasaría si las dos lecturas de peso de la tabla no fueran iguales?
___________________________________________________________________
_________________________________________________
POST-LABORATORIO
1. Cuando un astronauta gira al realizar acrobacias a bordo de un vehículo espacial,
¿alrededor de qué punto de su cuerpo se realiza el giro?
______________________________________________________________________
__________________________________________________
2. Para un saltador de altura que salta sobre una barra, ¿dónde queda su centro de
gravedad?___________________________________________
3. Cuando una persona levanta ambos brazos sobre su cabeza, ¿qué sucede con su
centro de gravedad? _____________________________
4. Si alguien se apoya en un solo pie, ¿dónde estará su centro de gravedad para
que no se caiga? ________________________________
5. ¿Dónde esta ubicado el centro de gravedad de un anillo?
____________________________________________________________
6. ¿Por qué las personas de piernas largas generalmente caminan a pasos más
lentos que aquellas que tienen piernas cortas?
______________________________________________________________________
__________________________________________________
58
Carlos Ribeiro
7. ¿Por qué es más fácil conservar el equilibrio en una bicicleta cuando esta en
movimiento?
______________________________________________________________________
__________________________________________________
8. ¿Por qué cuando corremos doblamos las piernas?
____________________________________________________________
9. Párese con los talones y la espalda contra una pared y trate de inclinarse hacia
delante y tocar los dedos de sus pies. Comprobará que debe pararse a cierta
distancia de la pared para poder hacerlo sin caer de bruces. Compare la distancia
mínima respecto a la pared a la que debe tener sus talones con la de alguno de
sexo opuesto.
a. ¿Quién puede tocarse los dedos de los pies con sus talones más cerca de
la pared una mujer o un hombre?
_______________________________________________________
10. Sostenga una regla de un metro sobre dos dedos. Mueva lentamente sus dedos
hasta que se junten.
a. ¿En qué parte de la regla se encontrarán sus dedos?
_______________________________________________________
b. ¿Puede explicar por qué siempre sucede esto, sin importar dónde estaban
sus dedos al empezar a moverse?
________________________________________________________________
______________________________________________
11. ¿Por qué los autobuses y los camiones pesados tienen volantes de dirección
grande?
______________________________________________________________________
__________________________________________________
12. ¿Por qué se inclina hacia delante una persona cuando carga un objeto pesado
sobre su espalda?
______________________________________________________________________
__________________________________________________
59
Carlos Ribeiro
PRÁCTICA N° 17
Contenido: CONSERVACIÓN DE LA CANTIDAD DE MOVIMIENTO
Objetivo: Calcular la rapidez de un objeto aplicando la conservación del movimiento en
el caso de una colisión rígida
PRE-LABORATORIO
1. ¿Qué es conservación?
2. ¿Qué es cantidad de movimiento?
3. ¿Qué es la conservación de la cantidad de movimiento?
4. ¿Qué es impulso?
5. Enuncie la ley de la conservación del movimiento.
LABORATORIO
Experimento
Materiales requeridos
 Cinta adhesiva de doble pega
 Un carro de juguetes de masa pequeña con ruedas de baja fricción
 Una pistola de juguete con dardos de caucho
 Un cronómetro
 Una regla de un metro o cinta métrica
 Tirro
 Una balanza pequeña
Procedimiento
1. Pega un pedazo de cinta en la parte posterior del carro de juguete. Cubre el
extremo de la copa de succión de un dardo con otro pedazo de cinta. Cuando el
carro de juguete sea golpeado, deberá tener el camino libre para avanzar en línea
recta sobre una mesa nivelada o en el suelo hasta detenerse. Practica el disparo
del dardo hacia la parte posterior del carro. El dardo deberá quedarse adherido al
carro, el cual avanzará.
a. ¿Qué relación hay entre el momentum del dardo antes del impacto y el
momentum combinado del dardo y el carro inmediatamente después del
impacto?
_________________________________________________________
60
Carlos Ribeiro
2. Mide la distancia que recorre el carro después de ser golpeado por el dardo y el
tiempo que permanece en movimiento antes de detenerse. Anota los resultados en
la siguiente tabla de datos y realiza dos intentos más.
3. Calcula la rapidez promedio del carro después del impacto, para los tres intentos, y
anótala en la tabal de datos.
INTENTO DISTANCIA
TIEMPO DE
RAPIDEZ PROMEDIO
RAPIDEZ DEL
RAPIDEZ
CARRO EN EL
INICIAL DEL
MOMENTO DEL
DARDO
RECORRIDA RECORRIDO DELCARRO DESPUÉS
DEL IMPACTO
IMPACTO
1
2
3
a. ¿Fue constante la rapidez del carro durante su carrera? Explica.
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
_______________________________
b. Si se supone que la fuerza retardadora sobre el carro es constante, ¿cómo es
la rapidez del carro inmediatamente después del impacto, comparada con la
rapidez promedio?
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
________________________________________
c. Anota en la tabla de datos los valores de la rapidez del carro en el momento
del impacto.
4. Encuentra el valor de las masas necesarias para hallar los momentums. Masa del
coche = _________
Masa del dardo = ___________
5. Escribe una ecuación que muestre el momentum antes y después de la colisión.
61
Carlos Ribeiro
(
md ) x ( Vod ) = ( mcd ) x ( Vcmi )
md = masa del dardo
Vod = rapidez inicial del dardo
mcd = masa combinada del coche y el
Vcmi = rapidez del coche en el momento del impacto
6. Calcula la rapidez inicial del dardo antes del impacto en cada uno de los tres
intentos. Anota en la tabla de datos los valores de la rapidez inicial del dardo.
7. Usa un cronómetro para medirla rapidez del carro inmediatamente después su
colisión del dardo. Calcula la rapidez inicial del dardo antes del impacto a partir de
esta medición:
Rapidez del carro en el momento del impacto = ____________
Rapidez inicial del dardo antes del impacto = ______________
a. ¿Cómo es la rapidez del carro en el momento del impacto comparada con el
valor que obtuviste en el paso 3 inciso “c”?
__________________________________________________________________________
__________________________________________
b. ¿Es constante el momentum del carro durante todo el tiempo que permanece
en movimiento?
__________________________________________________________________________
__________________________________________
POST-LABORATORIO
1. ¿Qué tiene mayor momentum, un camión pesado en reposo o una patineta en
movimiento?
______________________________________________________________________
__________________________________________________
2. ¿Qué tiene mayor momentum al moverse a la misma velocidad, un camión
pesado o una patineta? ¿Cuál requiere mayor fuerza para detenerlo?
62
Carlos Ribeiro
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
________________________________________
3. ¿Por qué un experto en judo da una palmada en la colchoneta cuando se le
derriba?
______________________________________________________________________
__________________________________________________
4. Cuando una manzana cae de un árbol y golpea el suelo sin rebotar, ¿en qué se
convierte e lmomentun?
______________________________________________________________________
__________________________________________________
5. Un amigo le dice que se viola la ley de la conservación del momentum cuando
una pelota rueda colina abajo y gana momentum. ¿Qué opinión le merece a
usted?
______________________________________________________________________
__________________________________________________
6. Cuando un beisbolista golpea una pelota con un bate, ¿cuál es el efecto de
prolongar el tiempo de contacto?
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
________________________________________
PRÁCTICA N° 18
Contenido: COLISIONES ENTRE DOS CUERPOS
Objetivo: Investigar el movimiento en colisiones elásticas y rígidas, y la aparente
pérdida de energía cinética.
Comentario: Si te dejas caer desde la rama de un árbol sobre un trampolín, rebotarás.
En cambio, si caes sobre un gran montón de hojas, te detendrás sin rebotar: ¿En cuál
de los casos, si lo es en alguno, es mayor el cambio de cantidad de movimiento?. Esta
actividad te ayudará a contestar esa pregunta. Vas a comparar los cambios de cantidad
de movimiento en la colisión de dos carros de juguete cuando rebotan y no rebotan.
63
Carlos Ribeiro
PRE-LABORATORIO
1. ¿Qué es un choque elástico?
2. ¿Qué es un choque inelástico o rígido?
3. ¿Qué es impulso?
4. ¿Qué es energía?
5. ¿Qué es la energía cinética?
6. ¿Qué es la energía potencial?
LABORATORIO
Materiales requeridos
 Dos carros de juguete de igual masa con ruedas de bajo fricción
 Cinta métrica o una regla de un metro
 Tirro
 Cronómetro
 Bandas elásticas
 Cinta adhesiva de doble pegamento
 Una balanza pequeña
Procedimiento
La cantidad de movimiento de un sistema formado por varios cuerpos es la suma
vectorial de las cantidades de movimiento individuales, y se mantiene constante
cuando no hay fuerza externa neta sobre él, según lo establece la ley de conservación
de la cantidad de movimiento. En este experimento se tienen dos carros iguales de
masa (m), que se mueven sobre una superficie horizontal (lisa). Inicialmente, uno de
ellos se mueve con velocidad V1 y el otro se encuentra en reposo, o sea, V2 = 0. La
cantidad de movimiento total del sistema es m.V1 antes del choque y debe ser el mismo
después del choque, sólo que entonces se moverán los dos carros juntos, como si
fueran uno solo como masa igual a 2m. Matemáticamente, se tiene:
Antes
Después
m.V1 = (2m). (V1 )’
de donde
V1’ = (0,5).V1
64
Carlos Ribeiro
1. Coloca un carro en posición de dispararse y otro aproximadamente a 50cm del
primero.
2. Pon dos marcas sobre la superficie horizontal: una a una distancia D menor que
50cm a la derecha del carro que va a dispararse, y otra a una distancia igual a D
a la derecha del carro que recibirá el impacto.
3. Pon el carro que se va a disparar en movimiento con un pequeño impulso y mide
con el cronómetro el tiempo que tarda en recorrer la distancia preestablecida.
Repite esta actividad cinco veces y toma nota de las observaciones en la
siguiente tabla de datos:
INTENTO
1
2
3
4
5
6
TIEMPO
4. Vuelve a disparar el carro otras cinco veces, pero ahora mide el tiempo que
emplean ambos carros en recorrer la otra distancia señalada (igual a la primera).
Para asegurarte que los carros viajen juntos después del impacto, coloca cinta
adhesiva de doble pegamento en los muelles correspondientes de los carros.
Toma nota y apúntalos en la siguiente tabla de datos:
INTENTO
1
2
3
4
5
TIEMPO
5. Ahora determina las velocidades antes y después del choque, a partir de los
tiempos medidos.
6. Responde las siguientes preguntas:
a. ¿Cuál es la cantidad de movimiento total antes del choque?
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
___________________________________________________________________
65
Carlos Ribeiro
b. ¿Cuál es la cantidad de movimiento total después del choque?
______________________________________________________________________
__________________________________________________
c. Comparando las dos respuestas anteriores, ¿observas algún efecto
notable debido a la resistencia que el aire ejerce en la dirección del
movimiento?
______________________________________________________________________
__________________________________________________
d. ¿Cuál es la componente vertical de la cantidad de movimiento, al iniciarse
el experimento?
______________________________________________________________________
__________________________________________________
e. ¿Cuál es la componente vertical de la cantidad de movimiento, después del
choque?
______________________________________________________________________
__________________________________________________
f. ¿Cuál es la fuerza neta sobre el sistema, en la dirección vertical?
______________________________________________________________________
__________________________________________________
Experimento N° 2
Repite el experimento anterior, colocando una masa adicional sobre el carro que
permanece en reposo (que va a ser disparado) y responde las siguientes preguntas:
g. La velocidad del sistema después del choque ¿es mayor o menor que
1
de
2
la velocidad inicial del carro disparado
_________________________________________________________
h. ¿Pudiste verificar la ley de conservación del movimiento en este caso?
______________________________________________________________________
__________________________________________________
66
Carlos Ribeiro
Experimento N° 3
Repite el experimento N° 1, colocando una banda elástica alrededor del carro que esta
en reposo (que va a ser disparado). Compara tus resultados entre ambos experimentos
y que opinión te merece.
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
67
Carlos Ribeiro
UNIDAD IV
TRABAJO Y ENERGIA
PRÁCTICA N° 19
Contenido: ENERGÏA Y TRABAJO
Objetivo:
1. Determinar la energía transferida a un cuerpo.
2. Determinar la energía potencial que posee un cuerpo.
3. Determinar la energía cinética que posee un cuerpo.
4. Determinar la potencia máxima.
5. Analizar el consumo de energía eléctrica en su casa.
6. Estudiar la relación entre la fuerza que actúa en un resorte y la deformación que
produce.
PRE-LABORATORIO
1. ¿Qué es la energía?
2. ¿Qué es el impulso?
3. ¿Qué es el trabajo?
4. ¿Cuáles son las unidades del trabajo?
5. ¿Qué es la potencia?
6. ¿Qué es la energía mecánica?
7. ¿Qué es la energía potencial?
8. ¿Qué es la energía cinética?
9. Enuncie la ley de conservación de la energía.
10. ¿Qué es una maquina?
11. ¿Qué es una palanca?
12. ¿Qué es una polea?
13. ¿Qué es la eficiencia?
14. ¿Qué es el Watt?
15. Relación entre la energía cinética y el trabajo.
16. Nombrar los tipos de energía que existen.
68
Carlos Ribeiro
LABORATORIO
Experimento N°1
Materiales requeridos
 Una pelota (goma, cuero, tenis, etc)
 Una cinta métrica o una regla de 1 mt
 Una balanza pequeña
Procedimiento
1. Toma una pelota y determina su masa en una balanza.
2. Suelta la pelota desde una altura h1 conocida y con una cinta métrica o una regla
de 1mt, mida la altura h2 a la cual regresa luego de chocar con el suelo. Con los
valores obtenidos de m, h1 y h2 responda las siguientes preguntas:
a. ¿Cuál es la energía potencial que poseía la pelota en el instante en que la
dejo de caer?
___________________________________________________________________
_________________________________________________
b. ¿Cuál es el valor de la energía potencial de la misma cuando regreso a la
altura h2?
___________________________________________________________________
_________________________________________________
c. Basándose en sus respuestas anteriores, ¿calcule la cantidad de energía
mecánica que la pelota perdió al chocar con el piso?
___________________________________________________________________
_________________________________________________
d. ¿Qué sucede con la energía mecánica que pierde la pelota?
___________________________________________________________________
_________________________________________________
e. ¿Cuál es la eficiencia de la pelota?
___________________________________________________________________
_________________________________________________
69
Carlos Ribeiro
Experimento N° 2
Materiales requeridos
 Ropa deportiva
 Un cronómetro
 Un pito
 Un astrolabio (instrumento para determinar la altura de varios objetos) o
acelerómetro.
 Una báscula
 Una cinta métrica
¿Cómo construir el astrolabio?
Materiales
 Un pitillo
 Una arandela
 Un transportador
 30 cm de pabilo
 Cinta adhesiva transparente
Procedimiento para construirlo.
Amarra el pabilo al centro del transportador y en el otro extremo la arandela. Pega con
cinta adhesiva el pitillo al borde superior del transportador.
Procedimiento para utilizarlo
Párate a una distancia del objeto, que deseas determinar su altura y mídela. Mira a
través del pitillo hacia la parte superior del objeto y pide a tu compañero que determine
el ángulo del pabilo colgante. Para determinar el ángulo real utiliza la siguiente relación:
Angulo real = 90° - ángulo del pabilo colgante
Para determinar la altura del objeto utiliza funciones trigonométricas.
Procedimiento del experimento.
Este experimento le permitirá determinar la potencia máxima que usted es capaz de
desarrollar al ascender por una escalera.
1. Suba corriendo por una escalera entre dos o tres pisos.
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2. Mida el tiempo que tardo en subir.
3. Haciendo uso del astrolabio, calcule el valor de la altura (h) a la que subió.
4. Como usted debe conocer sin duda el valor de su propia masa, podrá responder
a las siguientes preguntas:
a. ¿Qué trabajo realizó al subir la escalera?
___________________________________________________________________
_________________________________________________
b. ¿Qué potencia desarrolló al subir la escalera?
___________________________________________________________________
_________________________________________________
c. Compare el valor de la potencia desarrollada por la de otros compañeros al
efectuar la misma tarea y anote su conclusión.
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
________________________________________
Experimento N° 3
Para analizar el consumo de energía eléctrica en su casa, y darse una idea de lo que se
paga por dicha energía, siga estas instrucciones:
1. Examine el último recibo de pago en su casa, y tome nota del consumo en KWH
y del importe total del recibo.
2. En los aparatos eléctricos (licuadora, ventilador, etc) viene indicada la potencia
de consumo. Vea cuál es el valor de la potencia en una licuadora.
3. Investigue cuánto tiempo permanece activa la licuadora mientras prepara un
batido. Con los datos que obtuvo responda las siguientes preguntas:
a. ¿Cuánto se paga por un KWH de energía eléctrica en la ciudad donde
vive?
__________________________________________________________________
________________________________________________
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b. Exprese, en KWH, el valor aproximado de la energía eléctrica que se
consume durante la preparación del batido.
_________________________________________________________
c. ¿Cuál es, entonces, el costo aproximado de su batido?
_________________________________________________________
Experimento N° 4
Materiales requeridos
 Un péndulo simple
 Un resorte con buena elongación
 Objetos de diferentes masas
 Una balanza pequeña
 Una regla de 1mt
 Pabilo
Procedimiento
En este experimento se estudiará la relación existente entre la fuerza que actúa en un
resorte y la deformación que produce. Para ello proceda de la siguiente manera:
1. Cuelgue verticalmente el resorte en el péndulo simple y sujete un cuerpo de
masa (m) conocida, a su extremo libre.
2. Observe la deformación X que el peso F, del cuerpo provocó en el resorte (evite
colgar objetos muy pesados que puedan ocasionar deformaciones permanentes
en el resorte).
3. Repita varias veces esta operación empleando cuerpos de diferente masa, y
anote la deformación X que corresponde a cada masa colgada. Anote sus
medidas en la tabla adjunta.
Recuerde que F (peso del cuerpo colgado) = m x g.
MASA m (gramos)
FUERZA F (New)
DEFORMACIÓN X (cm)
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4. Con los datos obtenidos responda las siguientes preguntas:
a. Trace el diagrama F  X ¿Qué forma tiene? ¿Es como usted esperaba?
___________________________________________________________________
_________________________________________________
b. Calcule mediante el diagrama la constante elástica del resorte, en New/mt.
___________________________________________________________________
_________________________________________________
c. Determine, empleando el gráfico, el valor de la energía potencial elástica
cuando el resorte presentaba su mayor deformación.
___________________________________________________________________
_________________________________________________
Experimento N° 5
Materiales requeridos
 Gradas o escaleras
 Cronómetro
 Regla de un metro o cinta métrica
 Pesas
 Cuerda
 Ropa deportiva
Procedimiento
1. Selecciona cinco actividades diferentes de la siguiente lista:

Eleva una masa usando solamente: tu muñeca, tu brazo, tu antebrazo, tu
pie o tu pierna.

Haz lagartijas, abdominales o algún otro ejercicio.

Sube corriendo escaleras o gradas.

Tira de algo pesado con una cuerda.
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
Salta cargando pesas o sin ellas
2. Realiza estas actividades y anota en la tabla de datos la fuerza que actuó en
newton, la distancia en metros que recorriste contra la fuerza, el número de
repeticiones del ejercicio y el tiempo empleado en segundos. Calcula después la
potencia en Watts. (cien segundos es un intervalo apropiado).
3. Completa la tabla, anotando los resultados de otras cuatro actividades que hayan
realizado otros participantes de la clase.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
FUERZA
DISTANCIA
REPETICIONES
TRABAJO
TIEMPO
POTENCIA
4. Responde las siguientes preguntas:
a. ¿Qué nombre se aplica a la rapidez con la cual se realiza un trabajo?
________________________________________________________________________
______________________________________________________
b. ¿Cuáles son las unidades de esta rapidez?
________________________________________________________________________
______________________________________________________
c. ¿En qué actividad realizada por los integrantes de tu clase se produjo mayor
potencia?
________________________________________________________________________
______________________________________________________
d. ¿Qué grupos de músculos se usaron en esa actividad?
________________________________________________________________________
______________________________________________________
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e. ¿La actividad que requirió la mayor fuerza produjo la mayor potencia?
________________________________________________________________________
______________________________________________________
f. Explica como una fuerza grande puede dar por resultado una potencia
relativamente pequeña?
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
g. ¿Una polea, una palanca pueden aumentar la rapidez con que una persona realiza
un trabajo? Observa cuidadosamente la forma como está redactada esta
pregunta, y explica tu respuesta.
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
POST-LABORATORIO
1. ¿Por qué es más fácil detener un camión con poca carga que uno con mucha
carga animado de la misma velocidad?
________________________________________________________________________
______________________________________________________
2. ¿Qué requiere más trabajo para detenerse, un camión ligero o uno pesado ambos
con el mismo momentum?
_______________________________________________________________
3. ¿Puede un cuerpo tener energía sin tener momentum? Explique.
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
4. ¿Puede un cuerpo tener momentum sin tener energía? Explique.
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
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5. ¿En qué punto de su trayectoria es máxima la energía cinética de la plomada de
un péndulo? ¿En qué punto es máxima su energía potencial?
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
_____________________________________________
6. Cuando la energía cinética de la plomada de un péndulo es la mitad de su valor
máximo, ¿cuánta energía potencial tiene?
________________________________________________________________________
______________________________________________________
7. Suponga que usted y dos de sus compañeros de clases están discutiendo el
diseño de una montaña rusa. Uno de ellos dice que cada joroba debe ser más
baja que la anterior. El otro dice que esto es un disparate, porque siendo la
primera más alta, no importa la altura de las otras. ¿Qué opina usted?
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
_____________________________________________
8. La materia puede ser reciclada sin perdida de sustancia. ¿Puede en forma similar
ser reciclada la energía? Explique.
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
_____________________________________________
9. Analiza en los siguientes casos las diferentes formas de energía que se
presentan en el proceso. Identifica en cada transformación el dador, el receptor y
el cambio.
a. De lo alto de una roca sale agua permanentemente y cae sobre las aspas
de un molino, éste hace girar un generador que suministra electricidad a la
casa de una hacienda.
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___________________________________________________________________
________________________________________
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b. La luz solar incide sobre la vegetación permitiendo la formación de
sustancias alimenticias. A su vez éstas son ingeridas por el hombre para
su actividad diaria.
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___________________________________________________________________
________________________________________
10. Explica lo que sucede con la energía de la piñata cuando se levanta desde el
suelo, se lleva al punto más alto y luego se deja caer.
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________________________________________________________________________
_____________________________________________
11. Observa las siguientes figuras e indica en cual de los casos se realiza trabajo
mecánico. Justifica tu respuesta.
12. En las siguientes situaciones, indique el tipo de transformación de energía que
sucede.
a. Al frotarse las manos para calentarlas.
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b. Al hacer girar un dínamo para generar electricidad.
____________________________________________________________
c. ¿Puede el lector hallar un ejemplo?
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d. Al golpear un atizador contra una roca para arrancarle chispas.
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e. Al quemar carbón para hacer andar una locomotora.
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f. Al proporcionarle electricidad a un motor eléctrico, para hacerlo girar.
____________________________________________________________
g. Al quemar gasolina para hacer andar un automóvil.
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h. ¿Puede citarse un ejemplo?
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i. Al calentar un punto de contacto de una tira de hierro con otra de cobre, a
fin de provocar una energía eléctrica.
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j. El cocimiento de un alimento.
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k. Al calentar una varilla de metal hasta dejarla al rojo.
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l. Al quemar carbón para calentar un horno.
____________________________________________________________
m. Al calentar un objeto poniéndolo al sol.
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