Prácticas de Laboratorio

 

Practica 1: MEDIDA DE LONGITUDES, MASAS Y TIEMPOS

 

Objetivos:

Aprender a utilizar distintos instrumentos de uso común en la medida de tres magnitudes fundamentales: longitud, masa y tiempo.

 

Material

• Calibre o pie de rey

• Palmer o micrómetro

• Balanza de laboratorio

• Cronómetro digital

• Piezas de materiales y formas diversas

• Péndulo

 

Medida de longitudes 1: Calibre o pie de rey

 

 El calibre consiste básicamente en una regla graduada a la que se ha añadido una escala auxiliar llamada nonius, nonio o reglilla, que desliza sobre la regla. Las escalas de la regla y de la reglilla están graduadas de forma que n divisiones de la reglilla se corresponden con (n-1) divisiones de la regla. Si llamamos D y d al tamaño de las divisiones de la regla y de la reglilla, respectivamente, será  n d = (n −1) D de donde se obtiene la diferencia en el tamaño de las divisiones   D – d = D/n

es decir, cada división de la reglilla es más corta en D/n que una de la regla. El nonius, por tanto, permite apreciar n-ésimas partes de la unidad de la regla, D. Por ejemplo, si la regla está graduada en milímetros y se le incorpora un nonius para el cual 10 divisiones se corresponden con 9 de la regla, la unidad más pequeña que podremos apreciar será:

 

D/n = 1mm/10 = 0.1 m

 

 

Medida de longitudes 2: Palmer o micrómetro

Este instrumento consiste básicamente en un tornillo que avanza lentamente a través de una tuerca con paso de rosca h rigurosamente constante. En cada vuelta completa el tornillo avanza respecto a la tuerca una distancia h igual a su paso de rosca. Un limbo graduado fijo al tornillo permite contabilizar las fracciones de vuelta. Si ese limbo está dividido en n partes iguales se podrán apreciar n-ésimas partes de vuelta, es decir, se podrá apreciar una longitud h/n 

Medida de masas:

La balanza que utilizaremos en el laboratorio es una balanza monoplato de triple brazo. Sobre cada brazo se desplazan una pesas de distinto tamaño. La mayor se mueve sobre la escala graduada en 100 g, la siguiente sobre la escala de 10 g y la más pequeña sobre la escala de 1 g con subdivisiones cada 0.1 g. El objeto que se mide se sitúa sobre el plato y se van desplazando las pesas a lo largo de los brazos (empezando por la mayor y continuando por orden) hasta equilibrar la balanza. Una vez equilibrada, la masa del objeto será la suma de las lecturas en cada brazo. Si es necesario puede ampliarse el rango de medida mediante unas pesas auxiliares que se cuelgan de un extremo y cuyo valor se sumará a la lectura dada por las pesas móviles.

 

Medida de tiempos: 

El cronómetro digital Para medir intervalos de tiempo utilizaremos un cronómetro digital que se acciona manualmente pulsando los botones de Start/Stop. El visualizador muestra el intervalo de tiempo transcurrido en horas, minutos, segundos y centésimas de segundo. En un instrumento digital, se suele cuantificar la incertidumbre en la lectura del instrumento como una unidad en el último dígito. 

Experimento 1: Medidas de densidades

 La densidad de un cuerpo ρ viene dada como p= m/v  Para determinar las densidades de piezas con formas regulares se mide su masa m y se calcula su volumen V a partir de medidas de las dimensiones de la pieza.

 

1. Utilizando el calibre o el palmer, según consideres oportuno, mide las dimensiones de las piezas que se indican en la Tabla 2 y anota los valores obtenidos. Calcula el volumen de cada pieza con el número apropiado de cifras significativas.

 2. Mide la masa de cada objeto utilizando la balanza. En el caso de los objetos esféricos (bolitas) utiliza un vidrio de reloj para evitar que rueden. Mide primero la masa del conjunto (vidrio + bolita) y después el vidrio solo. La diferencia entre las dos medidas nos dará la masa de la bolita. Ten en cuenta cómo afecta el procedimiento de medida al número de cifras significativas del resultado.

 

 3. A partir de los datos anteriores calcula las densidades. Ten en cuenta, una vez, más el número de cifras significativas de cada magnitud a la hora de hacer los cálculos y dar los resultados. Anota los valores experimentales de la densidad en la Tabla 3 y compáralos con los valores aceptados calculando para ello la discrepancia porcentual, dada de la forma:

Experimento 2: Determinación del espesor de una hoja de papel

1. Utilizando el calibre mide el grosor de 100 hojas de tu libro de texto y calcula el grosor medio por hoja. Expresa el resultado con el número adecuado de cifras significativas.

2. Con el palmer mide el grosor de una única hoja de tu libro de texto.

3. Anota los resultados en la Tabla 4.

 

Experimento 3: Medida del periodo de un péndulo

El periodo es el tiempo que tarda el péndulo en realizar una oscilación completa.

1. Desplaza el péndulo unos 30 º de su posición de equilibrio. Suéltalo y mide con el cronómetro el tiempo que tarda en realizar 10 oscilaciones.

2. Repite la medida 5 veces y anota los resultados en la Tabla 5.

Registro de resultados:

 

 

Circuito Electrico

Un circuito eléctrico es el conjunto de elementos eléctricos conectados entre sí que permiten generar, transportar y utilizar la energía eléctrica con la finalidad de transformarla en otro tipo de energía como, por ejemplo, energía calorífica (estufa), energía lumínica (bombilla) o energía mecánica (motor). Los elementos de un circuito eléctrico que se utilizan para conseguirlo son los siguientes: 

• Generador. Parte del circuito donde se produce la electricidad, manteniendo una diferencia de tensión entre sus extremos.
• Conductor. Hilo por donde circulan los electrones impulsados por el generador.
• Resistencia eléctrica. Son elementos del circuito que se oponen al paso de la corriente eléctrica.
  
  
• Interruptor. Elemento que permite abrir o cerrar el paso de la corriente eléctrica. Si el interruptor está abierto no circulan los electrones y si está cerrado permite su paso.

Circuito en serie

Se llama circuito en serie a un tipo de circuito eléctrico provisto de un único camino para la corriente, que debe alcanzar a todos los bornes o terminales conectados en la red de manera sucesiva, es decir uno detrás de otro.Los circuitos en serie suministran a las terminales la misma cantidad de corriente en la misma identica intensidad, y provee el circuito de una resistencia equivalente igual a la suma de las resistencias de cada terminal conectado, pero siemre más alta que la mayor de ellas; esto significa que a medida que añadimos terminales, la resistencia incrementa (en vez de disminuir, como en los circuitos en paralelo)

Circuito en paralelo

Cuando hablamos de un circuito en paralelo o una conexión en paralelo, nos referimos a una conexión de dispositivos eléctricos (como bobinas, generadores, resistencias, condensadores, etc.) colocados de manera tal que tanto los terminales de entrada o bornes de cada uno, como sus terminales de salida, coincidan entre sí.

El circuito en paralelo es el modelo empleado en la red eléctrica de todas las viviendas, para que todas las cargas tengan el mismo voltaje. Si lo entendemos usando la metáfora de una tubería de agua, tendríamos dos depósitos de líquido que se llenan simultáneamente desde una entrada común, y se vacían del mismo modo por un desagüe compartido.

 

Este tipo de circuitos permiten reparar alguna conexión o dispositivo sin que se vean afectados los demás, y además mantiene entre todos los dispositivos la misma exacta tensión, a pesar de que mientras más dispositivos sean más corriente deberá generar la fuente eléctrica. Además, la resistencia obtenida de esta manera es menor que la sumatoria de las resistencias del circuito completo: mientras más receptores, menor resistencia.

 

Circuito mixto:

Un circuito mixto eléctrico es el complejo resultante de dos alineaciones de circuitos en serie (o cadena secuencial) y circuitos paralelos o en análogo. Las tres conforman los tipos de montaje más habituales en el sentido de la disposición de los elementos en circuito. 

 

Las aplicaciones de estos circuitos mixtos son innumerables. En la actualidad. Los vemos por todas partes. Mejor dicho, vemos los dispositivos resultantes. La superficie, pero no su interior. Y es ahí donde está la base de muchos dispositivos que utilizamos en nuestro día a día. Por ejemplo, muchos de los aparatos que vemos con bombillas, o la gran mayoría. Creemos, pues, desde Ammi Technologies que es interesante conocer qué es un circuito mixto y cuáles son sus principales características, así que allá vamos.

En primer lugar, como ya hemos visto, un circuito mixto está compuesto por una combinación de circuitos más pequeños que van en serie y en paralelo. Además, el voltaje puede variar, en función de la tensión existente entre los nodos. Lo mismo con la intensidad, será variable en función de la conexión. Por último, como circuito que mezcla elementos en serie y en paralelo, tenemos que resaltar la importancia de esto a la hora de calcular, por ejemplo, la resistencia, ya que se deben tener en cuenta las dos fórmulas existentes.

Ley de Charles

En 1787, Jack Charles estudió por primera vez la relación entre el volumen y la temperatura de una muestra de gas a presión constante y observó que cuando se aumentaba la temperatura el volumen del gas también aumentaba y que al enfriar el volumen disminuía.

La ley de Charles se puede ejemplificar con un pistón y un émbolo móvil de flotación libre. El pistón puede tener una cantidad determinada de gas y una presión de 1 atm. Al calentar el gas, las moléculas se mueven más rápido y su energía cinética aumenta; por lo tanto, la cantidad de colisiones por unidad de tiempo también se acrecienta, lo cual produce un aumento en la presión; debido a que el pistón se puede mover libremente, se observa un aumento del volumen debido a la temperatura; de esta manera, la presión puede permanecer con un valor constante de 1 atm (Hein y Arena, 1997).

Supuesto y expresión matemática
Esta ley dice que el volumen de un gas a una presión constante es proporcional a su temperatura.

La expresión matemática de la ley de charles se muestra a continuación:

Vi = Volumen inicial
Ti = Temperatura inicial
Vf = Volumen final
Tf = Temperatura final

Esta fórmula nos indica que, si la temperatura aumenta al doble, el volumen debe acrecentarse en la misma proporción. Otra manera de expresar esta ley es la siguiente: a presión constante, el volumen de una masa fija de cualquier gas es directamente proporcional a la temperatura absoluta, lo cual se expresa de manera matemática como:

V = Volumen del gas
T = Temperatura absoluta del gas
P = Presión

Matemáticamente, la relación anterior nos indica que el volumen de un gas varía de manera directa con la temperatura absoluta, cuando la presión permanece constante. Otra forma de expresar la ecuación de la ley de Charles es:

Estados de agregación de la materia

 

Estados de agregación de la materia

 

En física y química se observa que, para cualquier sustancia o mezcla, modificando sus condiciones de temperatura o presión, pueden obtenerse distintos estados o fases, denominados estados de agregación de la materia, en relación con las fuerzas de unión de las partículas (moléculas, átomos o iones) que la constituyen.

Todos los estados de agregación poseen propiedades y características diferentes; los más conocidos y observables cotidianamente son cuatro, llamados fases sólida, líquida, gaseosa y plasmática.

 

Solido:

Los objetos en estado sólido se presentan como cuerpos de forma definida; sus átomos a menudo se entrelazan formando estructuras estrechas definidas, lo que les confiere la capacidad de soportar fuerzas sin deformación aparente. Son calificados generalmente como duros, así como resistentes, y en ellos las fuerzas de atracción son mayores que las de repulsión.

 

Liquido:

Si se incrementa la temperatura de un sólido, este va perdiendo forma hasta desaparecer la estructura cristalina, alcanzando el estado líquido. Característica principal: la capacidad de fluir y adaptarse a la forma del recipiente que lo contiene. En este caso, aún existe cierta unión entre los átomos del cuerpo, aunque mucho menos intensa que en los sólidos.

 

Gaseoso

Se denomina gas al estado de agregación de la materia compuesto principalmente por moléculas no unidas, expandidas y con poca fuerza de atracción, lo que hace que los gases no tengan volumen y forma definida, y se expandan libremente hasta llenar el recipiente que los contiene. Su densidad es mucho menor que la de los líquidos y sólidos, y las fuerzas gravitatorias y de atracción entre sus moléculas resultan insignificantes. En algunos diccionarios el término gas es considerado como sinónimo de vapor, aunque no hay que confundir sus conceptos: vapor se refiere estrictamente a aquel gas que se puede condensar por presurización a temperatura constante.

 

Plasma:

Es un gas ionizado, es decir, que los átomos que lo componen se han separado de algunos de sus electrones. De esta forma el plasma es un estado parecido al gas pero compuesto por aniones y cationes (iones con carga negativa y positiva, respectivamente), separados entre sí y libres, por eso es un excelente conductor. Un ejemplo muy claro es el Sol.

Cambios de estado: