2018

MANUAL DE PRÁCTICA DE

LABORATORIO DE FÍSICA 3ER AÑO

Elaborado por:

Prof. Tomás Ramírez

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I N T R O D U CC I Ó N

El área de formación Física por ser del tipo teórico-práctica requiere que la

información teórica sea complementada con el trabajo experimental por parte de los

estudiantes. Cumpliendo con este requisito del proceso enseñanza-aprendizaje se elaboró

el presente trabajo, que constituye el producto de la revisión de distintos materiales

existentes relacionados con los trabajos prácticos aconsejados para cada uno de los Temas

Generadores señalados en la Transformación Curricular implantada en el país por el

Ministerio del Poder Popular para la Educación desde el año 2017 y de la experiencia de

docentes perteneciente a esta área.

Las prácticas estan diseñadas de manera que cumplan con el método científico,

como una manera que los estudiantes dominen de forma efectiva este método. Los

experimentos se presentan de una forma sencilla y con recursos existentes en el Colegio o

que sean aportados por los estudiantes sin que representen gastos económicos para los

representantes.

Este trabajo estará a la disposición de los estudiantes en la página web del Colegio

y la intensión no es que sea impreso por el representante, ni por el estudiante, ya que

puede ser consultado y copiado lo necesario en el cuaderno de laboratorio. Esto con la

finalidad de abaratar los costos que genera la educación para los padres y representantes

de los estudiantes de nuestra institución.

EL AUTOR

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I N D I C E

- Práctica Nº 1: Movimiento Rectilíneo Uniforme. …………………………………………………… pág. 3

- Práctica Nº 2: Movimiento Rectilíneo Uniforme y Variado……………………………………. Pág. 8

- Práctica Nº 3: Propagación del Calor…………………………………………………………………... Pág. 15

- Práctica Nº 4: Ondas………………………………………………………………………………………….. Pág. 20

- Práctica Nº 5: Fuerza y sus Efectos……………………………………………………………………… Pág. 26

- Práctica Nº 6: Ley de la Masa o Ley de la Fuerza ……………………………………………….. Pág. 29

- Práctica Nº 7: Factores de los que depende la fuerza de roce ……………………………. Pág. 32

- Práctica Nº 8: Electrostática y Magnetismo……………………………………………………….. Pág. 35

- Práctica Nº 9: Primera Ley de Newton………………………………………………………………… Pág. 37

- Práctica Nº 10: Segunda Ley de Newton…………………………………………………………… Pág. 40

- Práctica Nº 11: Tercera Ley de Newton…………………………………………………………….. Pág. 44

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PRÁCTICA Nº 1 MOVIMIENTO RECTILINEO UNIFORME

PROBLEMA DE ESTUDIO ¿Se podrá determinar experimentalmente las propiedades del Movimiento Rectilíneo Uniforme?

TEMA GENERADOR Leyes, principios y teorías que rigen al universo REFERENTE TEÓRICO PRÁCTICO

Tipos de interacciones. Elementos que caracterizan el movimiento.

MARCO TEÓRICO

Hacer la descripción del movimiento de un cuerpo significa precisar, a cada instante, su posición en el espacio. Para lograrlo son necesarios instrumentos capaces de facilitar la realización de mediciones, como son la cinta métrica, reglas, reloj o cronómetros.

Cuando decimos que un cuerpo se encuentra en movimiento, interpretamos que su posición está variando respecto de un punto considerado fijo.

Consideremos un móvil que se desplaza en línea recta, dirección horizontal y hacia la derecha, tal como en la figura. Puede notarse que el móvil recorre 40m cada 4 segundos de tiempo transcurrido, diciéndose que realiza desplazamientos iguales en intervalos de tiempo iguales. Por otra parte puede notarse que su trayectoria es una línea recta.

Esta condición hace que el movimiento sea rectilíneo y uniforme, por lo que podemos decir:

Un movimiento es rectilíneo y uniforme cuando la trayectoria es una línea recta y el móvil realiza desplazamientos iguales en intervalos de tiempos iguales.

Construcción, análisis e interpretación de graficas en el (M.R.U) Anteriormente hemos analizado antes que el movimiento rectilíneo uniforme es el

que efectúa un móvil cuando sigue una trayectoria recta en el cual recorre distancias iguales en tiempos iguales.

Para analizar la gráfica partiremos de una tabla, donde se tienen los datos correspondientes al desplazamiento de un móvil que recorre 5 metros cada segundo.

X(m) 0 5 10 15 20 25

t(s) 0 1 2 3 4 5

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Partiendo de la tabla procedemos a hacer una representación gráfica, tomando las distancias(x) en las ordenadas y los tiempos (t) en las abscisas. A la gráfica que obtenemos le llamamos grafica (x,t) o grafica de la distancia en función del tiempo o grafica posición tiempo. Se llama (x,t) porque las posiciones las hemos denominado (x) y los tiempos (t).

En la siguiente grafica de (x,t) se puede observar las características siguientes

a) La grafica es una línea recta que pasa por el origen. b) Las distancias recorridas por el móvil son directamente proporcional a los

tiempos. De esto nos damos cuenta, porque a medida que se duplica el tiempo se duplica también la distancia recorrida; si se triplica el tiempo se triplica la distancia y así sucesivamente. Existe una relación de proporcionalidad directa entre las variables posición y tiempo.

c) Veamos que se obtiene al calcular la pendiente de la recta. Debemos tener el cuidado de usar las unidades. Para ello seleccionamos los puntos A y B situados sobre la recta.

La ecuación de la pendiente de la recta viene dada por:

m = Y2 – Y1_ X2 - X1

m = Ordenada de B – Ordenada de A__ Abscisas de B – Abscisas de A

Sustituyendo los valores tenemos:

m= 20m – 10m_ = 10m_ m=5m/s

4s – 2s 2s

Este valor obtenido no es más que la rapidez del móvil, por lo que podemos concluir diciendo: La pendiente de la recta en una gráfica (x,t) de un movimiento rectilíneo uniforme da el valor de la rapidez.

d) Puede obtenerse el valor de la distancia recorrida por el móvil en cada instante de tiempo sin necesidad de recurrir al cálculo. Así, por ejemplo:

La distancia recorrida a los 4s puede observarse en la gráfica que es 20m.

La distancia recorrida a los 2s es 10m.

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La distancia recorrida entre los puntos A y B la obtenemos observando en las abscisas las posiciones para esos puntos y luego se restan: XA=10m y XB=20m. Luego la distancia entre los puntos A y B es: XAB= XB - XA

XAB= 20m – 10m XAB=10m

Grafica rapidez – tiempo o grafica (v,t) para un M.R.U. Hemos visto antes que un móvil realiza un movimiento uniforme cuando el valor de la rapidez (módulo de la velocidad) es constante. Como el movimiento es uniforme, se tendrá que para cada intervalo de tiempo la rapidez es la misma, tal y como lo muestra la tabla que representamos a continuación:

V(km/h) 80 80 80 80 80 80 80

t(h) 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6

Partiendo de la tabla procedemos a hacer una representación gráfica de la rapidez en función de tiempo, colocando los valores de rapidez en las ordenadas y los valores del tiempo en las abscisas.

Observando la gráfica obtenida se notan las características siguientes:

La grafica obtenida es una recta horizontal, paralela al eje de los tiempos.

La rapidez del móvil en cada instante puede determinarse con solo observar en el eje de ordenadas los valores en cada intervalo de tiempo.

Obsérvese que la figura, limitada por la gráfica y los ejes, está representada por un rectángulo cuya base es el tiempo y la altura es la rapidez. Bastara con calcular el valor numérico del área de la figura formada. La figura se trata de un rectángulo que representa los siguientes datos: Base (b)= 0,6 h Altura (h)= 80km/h

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Luego X=b.h= 0,6h.80km/h X=48Km Conclusión En cuanto a la gráfica (v,t) de un movimiento rectilíneo uniforme puede decirse:

Es una recta paralela al eje de los tiempos

Que la distancia recorrida por el móvil es el valor numérico del área de la figura (rectángulo) MARCO EXPERIMENTAL Hipótesis Empleando experimentos sencillos se puede determinar las propiedades del MRU. Variables Dependiente: Determinación de las propiedades del MRU. Independiente: Empleo de experimentos sencillos. Materiales Cinta métrica, tiza o tirro, cronómetro, papel milimetrado y regla. Actividad Nº 1 (Propiedades del MRU) a) Con una tiza o con tirro marca en el pasillo del colegio cada 1 m puntos que

se denominan a, b, c, d, e, etc. b) Sobre cada punto se coloca un estudiante con un cronómetro. c) Un estudiante caminará en línea recta pasando por cada uno de los puntos señalados, partiendo desde el punto (a). d) Los estudiantes ubicados en los puntos tomaran el tiempo en que el estudiante pase por él. e) Se repite por tres veces la parte (d), pero utilizando otro grupo de estudiantes. f) Recoger los datos obtenidos en una tabla como la siguiente:

a b c d

d (m)

t (s)

Actividad Nº 2 (Gráfica d vs t)

a) Utilizando los datos obtenidos en la actividad Nº 1 realiza la gráfica (d,t) en papel milimetrado o en cuadrícula hecha en su cuaderno. Cada grupo debe realizar una gráfica. b) Determinar la pendiente de la gráfica. Actividad Nº 3 (Gráfica v vs t) a) Calcula los intervalos de tiempo transcurrido entre puntos consecutivos (t2 – t1).¿cómo son entre sí los valores de los intervalos? d) Calcula la rapidez media en los diferentes momentos. v = d2 – d1/t2 – t1 ¿Cómo son estos valores? e) Utilizando los datos obtenidos realiza la gráfica (v,t). ¿Cómo es la gráfica?

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ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS Responde las siguientes cuestiones: a) ¿Son iguales los resultados obtenidos por cada grupo? Explica. b) ¿Son diferentes las gráficas de cada grupo? Explica. CONCLUSIONES Realiza las conclusiones de tu trabajo experimental, basándote en el problema planteado y en la(s) hipótesis.

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PRÁCTICA Nº 2 MOVIMIENTO RECTILINEO UNIFORME VARIADO

PROBLEMA DE ESTUDIO ¿Se podrá determinar experimentalmente las propiedades del Movimiento Rectilíneo Uniforme Variado?

TEMA GENERADOR Leyes, principios y teorías que rigen al universo REFERENTE TEÓRICO PRÁCTICO

Tipos de interacciones. Elementos que caracterizan el movimiento.

MARCO TEÓRIC

Un movimiento uniformemente variado es aquel en el cual la rapidez del móvil

experimenta variaciones iguales en intervalos de tiempos iguales.

Este movimiento puede ser: a) Uniformemente acelerado: cuando la rapidez del móvil aumenta una cantidad constante en cada unidad de tiempo. b) Uniformemente retardado: cuando la rapidez del móvil disminuye una cantidad constante en cada unidad de tiempo.

Aceleración: Es la variación que experimenta la rapidez por unidad de tiempo. Ecuación de la aceleración: Sea V0 el valor de la rapidez inicial. Sea Vf el valor de rapidez final. El incremento final, o variación de la rapidez (ΔV), será la diferencia entre la rapidez final y la rapidez inicial:

ΔV= Vf – Vo Sea to el instante inicial Sea t el instante final El incremento de tiempo (Δt) será: Δ t= t - to Al dividir ΔV entre Δt obtendremos:

Si to = 0 nos queda:

Si el móvil parte del reposo entonces Vo=0 y la ecuación se convierte en:

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Unidades de la aceleración

Las unidades de la aceleración podemos obtenerlas dividiendo las unidades de rapidez (módulo de velocidad) entre las unidades de tiempo así:

c.g.s: cm/s2 M.K.S: m/s2

Interpretación de unidades de aceleración.

a) Interpretar una aceleración de 12 m/s. Como el signo es positivo, significa que la rapidez del móvil aumenta 12 m/s en cada segundo transcurrido.

b) Interpretar una aceleración de -12 m/s2. Como el signo es negativo, significa que la rapidez del móvil disminuye 12 m/s cada segundo de tiempo transcurrido.

Análisis grafico en el movimiento rectilíneo uniformemente variado. Para hacer el estudio y análisis de las gráficas en el movimiento rectilíneo uniformemente variado, recurrimos a las siguientes graficas:

1) Grafica de la rapidez en función del tiempo o grafica (v,t) Consideremos un móvil que se desplaza con una aceleración de 20m/s2. Esta aceleración, por ser positiva, significa que la rapidez del móvil aumenta 20 m/s en cada segundo. Partiendo de estos datos construyamos una tabla como la indicada.

t(s) 0 1 2 3 4 5 6

V (m/s) 0 20 40 60 80 100 120

Con los datos de la tabla construimos una gráfica (v,t), colocando los valores de V en el eje de las ordenadas y los valores de los tiempos en el eje de las abscisas. La grafica obtenida es la siguiente.

Si observamos detenidamente la gráfica encontramos las siguientes características:

Es una recta creciente, indicándonos que la rapidez va aumentando con el tiempo. Se tiene un movimiento uniformemente acelerado (M.U.A)

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La recta pasa por el origen, indicándonos que el móvil ha partido del reposo (rapidez inicial cero). La relación entre t y V es directamente proporcional.

Calculemos ahora la pendiente de la recta, para lo cual usaremos los puntos A y B ubicados sobre ella.

----------------------- ------------ = 20

4s - 2s 2s Este valor, como puede verse, es una aceleración porque muestra unidades de aceleración. De acuerdo con esto podemos decir: La pendiente de la recta en una gráfica (v,t) nos da el valor de la aceleración del móvil. La distancia recorrida a los 4s la obtenemos calculando el valor numérico del área de la figura que forma la gráfica con los ejes. En este caso se trata de un triángulo cuya base b=4s y altura h=80m/s. Si sustituimos en la fórmula que nos permite calcular el área de un triángulo se tiene que:

= = 160.

La distancia recorrida entre 2s y 4s la calculamos por el valor numérico del área del trapecio que tiene como datos: B=80m/s ; b=40m/s; h=2s Sustituyendo los datos en la fórmula que nos permite calcular el área de un trapecio tenemos:

.2s

---------------------------- =120m

2 Grafica de la aceleración en función del tiempo (a,t) En el movimiento rectilíneo uniforme variado la rapidez, en cada unidad de tiempo, varia siempre una cantidad constante. Esa cantidad constante es la aceleración. De esta manera la gráfica aceleración en función de tiempo será una recta horizontal, paralela al eje de los tiempos, tal como en la figura a (m/s2) 4 8 t (s) Si calculamos el valor numérico del área de la figura formada por la gráfica y los ejes obtenidos:

A = b.h = 8s.4

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Al multiplicar la base (el tiempo) por la altura (o aceleración) se obtiene un valor de rapidez, por lo que podemos decir:

En una gráfica aceleración – tiempo, el área bajo la curva representa la rapidez del móvil. Gráfica de la posición en función del tiempo o grafica (x,t)

Consideraremos una tabla de datos, conteniendo los valores de las distancias recorridas en función de los tiempos empleados:

Y (m) 0 2 8 18 32 50

X (s) 0 1 2 3 4 5

Con los datos de la tabla construimos una gráfica como la siguiente:

Como puede notarse, la gráfica no es una recta, es una curva que recibe el nombre

de la parábola. Esto ocurre porque no existe una proporcionalidad entre las distancias recorridas y los tiempos empleados. La grafica posición – tiempo de un movimiento rectilíneo uniforme variado es una curva llamada parábola. MARCO EXPERIMENTAL Hipótesis Realizando un experimento sencillo en el laboratorio se pueden determinar las propiedades del M.R.U.V.

Variables Dependiente: Determinación de las propiedades del M.R.U.V. Independiente: Realización de experimento sencillo. Materiales Carrito dinámico, ticómetro, disco de papel carbón, cinta para ticómetro, pesas,

cinta adhesiva, cuerda de 1 metro de largo, polea, papel milimetrado, regla graduada y lápiz.

Actividad 1: Analizar la grafica posición – tiempo en el movimiento rectilíneo uniforme variado.

a) Realiza el montaje como se indica en la figura

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b) Coloca el ticómetro a un metro del borde de la mesa. c) Pega un metro de cinta para ticómetro en un extremo del carrito con un pedazo de

cinta adhesiva. Haz que la cinta pase a través del ticómetro. d) Amarra una cuerda en el extremo opuesto del carrito y haz pasar la cuerda por

la garganta de una polea. e) Mientras un alumno mantiene fijo el carrito, otro debe colocar una pesa en el

extremo libre de la cuerda que cuelga de la mesa. f) Enciende el ticómetro. Suelta luego el carrito y deja que la pesa lo arrastre a través

de la mesa. g) Detén el carrito cuando llegue al borde de la mesa, para evitar que golpee la polea o

se precipite al piso. h) Apaga el ticómetro y revisa la cinta del mismo. i) Marca un punto oscuro con el número cero. Donde las marcas sean uniformes, este

será el inicio del movimiento. Cuenta cinco puntos a partir del cero y marca este punto con el número 1. Contando cinco puntos más a partir de cada punto numerado anteriormente y márcalos como 2, 3, 4…

j) Mide, con cuidado, la distancia que el carrito recorre durante cada intervalo. Registra ese desplazamiento en la siguiente tabla.

T (tic)

X(cm)

Con los datos obtenidos: a) Construye, en una hoja de papel milimetrado o en cuadrícula en tu cuaderno la

gráfica posición – tiempo. b) ¿Qué forma tiene la gráfica? c) ¿Qué tipo de movimiento realizo el carrito? d) A partir de la gráfica, calcula distancia recorrida por el móvil al cabo de 2 tic y 3 tic.

¿Qué rapidez tiene en cada uno de esos instantes? e) ¿Son iguales los valores anteriores? ¿Por qué?

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Actividad 2: Analizar la gráfica rapidez – tiempo en el movimiento rectilíneo uniforme variado.

Determina la rapidez en cada intervalo de tiempo en la actividad 1 y llena el siguiente cuadro de valores en el cuaderno.

T (tic)

v(cm/s)

Con los resultados obtenidos:

a) Construye una gráfica rapidez – tiempo. b) ¿Cómo es la gráfica obtenida? c) A partir de la gráfica, calcula la distancia recorrida por el móvil a los 3 tic. Actividad 3: Analizar la gráfica aceleración tiempo en el movimiento rectilíneo

uniformemente variado.

a) Calcula la pendiente en cada intervalo de tiempo en la gráfica de la actividad 2 b) ¿Cómo es el valor obtenido ¿ c) ¿Qué representa este valor? d) ¿Cuál es su unidad? e) Con los datos obtenidos llena la siguiente tabla de valores.

T (s)

a(cm/s2)

Con los datos de la tabla:

a) Construye una gráfica aceleración – tiempo. b) Describe la gráfica obtenida.

ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS

1) ¿Qué tipo de movimiento está representado en cada una de las gráficas? Explica.

2) Los siguientes datos corresponden al movimiento de un carrito cuando desciende

por una rampa.

T (s) 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 a(cm/s2) 0 0.8 3.2 7.2 12.8 20.0 28.8 39.2

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Construye la gráfica rapidez – tiempo.

Calcula la aceleración.

3) El movimiento rectilíneo de un móvil viene descrito por la siguiente grafica rapidez

tiempo

¿Cuánto tiempo ha estado el automóvil en movimiento?

¿Qué tipo de movimiento ha llevado en cada tramo del trayecto?

¿Cuál es el valor del desplazamiento total?

3) a continuación se da una tabla de valores instantáneos de la aceleración con

respecto al tiempo.

a (cm/s2) 6 6 6 6 6 6

t(s) 0 2 4 6 8 10

Construye la gráfica de la aceleración en función del tiempo.

¿Cómo es la gráfica obtenida?

¿Qué significado físico tiene la forma de la gráfica?

CONCLUSIONES Realiza las conclusiones de tu trabajo experimental, basándote en el problema planteado y en la(s) hipótesis.

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PRÁCTICA Nº 3 PROPAGACIÓN DEL CALOR

PROBLEMA DE ESTUDIO ¿Qué es el calor? ¿Qué es temperatura? ¿Existe diferencia entre el calor y la temperatura? ¿Se puede medir el calor y la temperatura? ¿Cómo se propaga el calor?

TEMA GENERADOR: Energía: el motor que nos mueve. REFERENTE TEÓRICO PRÁCTICO: Calor y temperatura. MARCO TEÓRICO Propagación del calor: El calor es una de las múltiples formas en que se manifiesta

la energía, y la transferencia de calor es el proceso mediante el cual se intercambia energía en forma de calor entre distintos cuerpos o entre diferentes partes de un cuerpo que estén a temperaturas desiguales. La transferencia de calor ocurre mediante convección, radiación y conducción. Estas tres formas pueden producirse a la vez, aunque por lo regular predomina una de ellas.

EL CALOR: es la transferencia de energía de una parte a otra de un cuerpo, o entre diferentes cuerpos. en virtud de una diferencia de temperatura, el calor es energía en tránsito.

LA TEMPERATURA: es una propiedad de los sistemas que determinan si están en equilibrio térmico. Es decir es la manera de medir rl calor.

DIFERENCIA ENTRE CALOR Y TEMPERATURA: la diferencia es que la temperatura es una propiedad de un cuerpo y el calor es un flujo de energía entre dos cuerpos de diferentes temperaturas. El calor es lo que hace que la temperatura aumenta o disminuya, si añadimos calor la temperatura aumenta y si quitamos calor la temperatura disminuye.

Escalas con que se mide la temperatura

CELSIUS: fue establecida en 1729 por el biólogo sueco Anders Celsius, se llama

centígrada porque hay 100 divisiones entre sus dos puntos extremos, uno de ellos es 0 °C "punto de congelación del agua a nivel del mar", y el otro extremo es 100 °C "punto de ebullición del agua, a nivel del mar".

FAHRENHEIT: fue establecida por Gabriel Daniel Fahrenheit quien en 1742 construyo el primer termómetro la escala Fahrenheit se emplea en los países anglosajones para medidas no científicas y en ella el punto de congelación del agua se define como 32 °F y su punto de ebullición como 212 °F.

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KELVIN: es la escala termodinámica de temperaturas más empleada, el cero se define como el cero absoluto de temperatura, es decir, -273,15 °C. la magnitud de su unidad, llamada kelvin y simbolizada por k, fue establecida por convenio internacional, como la unidad de temperatura del sistema internacional de unidades. Inventada por el matemático y físico británico William Thompson lora kelvin. Cuando se produce una transferencia de Calor, se intercambia energía en forma de calor entre distintos cuerpos, o entre diferentes partes de un mismo cuerpo que están a distinta temperatura. El calor se puede transferirse mediante convección, radiación o conducción. Aunque estos tres procesos pueden ocurrir al mismo tiempo, puede suceder que uno de los mecanismos predomine sobre los otros dos. Por ejemplo, el calor se trasmite a través de la pared de una casa fundamentalmente por conducción, el agua de una cacerola situada sobre un quemador de gas se calienta en gran medida por convección y la Tierra recibe calor del Sol casi exclusivamente por radiación.

Calor de conducción En los sólidos el calor se transfiere por conducción. Si calentamos el extremo de una

varilla metálica, después de cierto tiempo percibimos que la temperatura del otro extremo asciende, o sea, el calor se transmitió hasta el extremo opuesto por conducción.

Calor por convección Si provocamos una diferencia de temperatura dentro de una masa líquida o gaseosa se producirá un movimiento del fluido que transfiere calor por convección de la parte más caliente hacia la menos caliente. Esta transferencia cesará cuando toda la masa del fluido haya alcanzado igual temperatura. A este movimiento contribuye la diferencia de densidad del fluido, ya que cuando una porción de este se calienta su densidad suele disminuir y asciende, mientras que el fluido más frío y más denso desciende con lo que con lo que se inicia el movimiento circulatorio que permite la homogenización de la temperatura. Por eso los acondicionadores de aire deben instalarse cerca del techo y el radiador de calor a poca altura del piso de la habitación

Calor de radiación La propagación del calor por radiación presenta una diferencia fundamental

respecto a la conducción y la convección: las sustancias que intercambian calor no tienen que estar en contacto, sino pueden estar separadas aún por el vacío. La radiación es un término que se aplica genéricamente a toda clase de fenómenos relacionados con las ondas electromagnéticas. La radiación transfiere calor por radiación electromagnética (en especial infrarroja) y es el principal mecanismo mediante el cual el Sol calienta a la Tierra. Un ejemplo común de la propagación del calor por radiación lo constituyen las hogueras utilizadas como medio de calefacción en los hogares de países fríos. Contrario a la creencia generalizada, el calor que llega a la habitación desde la chimenea es casi todo en forma de radiación infrarroja emitida por las llamas, brazas y paredes calientes.

Unidades de medida de calor La unidad de medida del calor en el sistema internacional de unidades es la misma

que la de la energía y el trabajo "el joule" 1J = 4° Cal.

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Otra unidad de medida ampliamente utilizada para la cantidad d energía térmica intercambiada es la "caloría", que es la cantidad de energía que hay que suministrar a un gramo de agua a una atmosfera de presión para elevar su temperatura 1 ºC".

Dilatación de los cuerpos Es un fenómeno asociado con el aumento de temperatura de los cuerpos, lo que

ocasiona un aumento de sus dimensiones de su volumen, la magnitud de este efecto depende del tipo de material. El agua es un caso especial porque cuando se solidifica producto de la disminución de la temperatura su volumen aumenta.

PREGUNTAS PARA SER DISCUTIDAS COMO PRE-LABORATORIO Una vez realizada la lectura del marco teórico procede a la discusión de las

siguientes cuestiones. 1.- ¿Qué se entiende por equilibrio térmico? 2.- ¿En qué forma se realiza la propagación del calor o energía? 3.- ¿Qué diferencia existe entre calor y temperatura? 4.- ¿Con qué unidades se mide el calor y con cuál(es) la temperatura? 5.- ¿Qué instrumento se emplea para medir la temperatura? 6.- ¿Qué se entiende por propagación del calor y cuáles son sus tipos? 7.- ¿Qué es la dilatación de los cuerpos? MARCO EXPERIEMENTAL A.- Hipótesis 1.- Cuando se ponen en contacto dos cuerpos de distinta temperatura, la energía calórica se transferirá del cuerpo de mayor al de menor energía. 2.- Cuando un material posee mayor calor en una de sus partes al cabo de cierto tiempo este calor será igual para todas sus partes. (Conducción) 3.- Cuando un cuerpo está cercano a una fuente de calor percibirá este calor. (Convexión) B.- Variables 1) Dependiente: Dos cuerpos a distinta temperatura. Independiente: Transferencia de calor del cuerpo de mayor temperatura al de menor temperatura. 2) Dependiente: Mayor calor en una parte del cuerpo. Independiente: El calor se iguala en todas las partes del cuerpo. 3) Dependiente: Cuerpo cercano a una fuente de calor. Independiente: El cuerpo percibe el calor. C.- Materiales - Vasos de precipitado de 250 mL o 500 mL - Agitador de vidrio - Mechero o vela. – Trozo de madera. - Termómetro. –Soporte universal con pinza. - Cuchara de metal y otra de plástico - Cinta de papel. Actividad Nº 1: Equilibrio Térmico 1.- En un vaso de precipitado de 100 mL vierte 50 mL de agua mide su temperatura y luego coloca un cubo de hielo, mide la temperatura cada 30 segundos por 5 minutos.

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2.- En tu cuaderno dibujo una tabla como la siguiente y complétala con tus resultados.

Lectura Tiempo Temperatura (ºC)

1 0 s

2 30 s

3 1 min

4 1,5 min

5 2 min 6 2,5 min

7 3 min

8 3,5 min

9 4 min

10 4,5 min

11 5 min

3.- Construye una gráfica temperatura vs tiempo. 4.- Espera que se disuelva todo el hielo y mide la temperatura cada 30 segundos por 3 minutos y completa una tabla similar a la anterior. 5.- Construye una gráfica temperatura vs tiempo. Actividad Nº 2: Propagación por conducción 1.- En un vaso de precipitado (Nº 1) vierte 200 mL de agua y procede a calentarla. 2.- En un vaso de precipitado (Nº2) de 250 o 500 mL coloca una cuchara de madera, una de plástico, un agitador de vidrio y un trozo de madera (trata que todos tengan la misma dimensión). 3.- Cuando el agua este caliente viértela en el vaso de precipitado (Nº2), espera que transcurra un minuto y con la yema de los dedos toca cada uno de los objetos. 4.- Procede a responder: a) ¿Qué percibes en la yema de los dedos? b) ¿En cuál de los objetos percibes mayor calor? c) ¿Cuál de los materiales posee mayor calor? d) ¿Cuál de los materiales presenta menor calor? e) ¿Cuáles son los materiales mejor y menor conductor de calor? f) ¿Qué nombre reciben los materiales que no conducen calor? Actividad Nº 3: Propagación por conexión. 1.- Toma una cinta de papel y haz un espiral, perfora un orificio en uno de sus extremos y amárrale un hilo o cordón. 2.- Fija a un soporte universal la espiral de papel (según las instrucciones del docente). 3.- A una distancia que no permita que el papel se queme coloca un mechero o vela. 4.- Enciende el mechero o vela y observa lo que ocurre. 5.- Apaga la fuente de energía y observa lo que ocurre.

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ANÁLISIS DE RESULTADOS 1.- Interpreta los gráficos de la actividad Nº 1 2.- ¿Cuándo observaste que la temperatura estaba en equilibrio? 3.- ¿Qué puedes concluir de la actividad Nº 1. 4.- Si deseas proteger del calor un objeto con ¿cuál tipo de material lo cubrirías? ¿Cómo lo comprobaste? 5.- ¿Por qué las ollas de cocinar son de metal? 6.- Explica cómo ocurre el calentamiento del agua cuando se hace sobre la hornilla de la cocina. 7.- Una persona tiene un tubo metálico de diámetro 1 cm y desea introducirlo en una manguera de plástico de diámetro 0,75 cm. ¿Cómo lo puede hacer? Explica. CONCLUSIONES Realiza tus conclusiones basándote en los problemas planteados.

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PRÁCTICA Nº 4 ONDAS

PROBLEMA DE ESTUDIO ¿Se podrá trasladar un objeto utilizando movimiento ondulatorio? ¿Se puede

determinar las características de las ondas? ¿El sonido se trasmitirá por medio de ondas? TEMA GENERADOR: Energía: el motor que nos mueve. REFERENTE TEÓRICO PRÁCTICO: Fenómenos corpusculares y ondulatorios. MARCO TEÓRICO Una onda es una perturbación que se propaga desde el punto en que se produjo

hacia el medio que rodea ese punto. Lo que ocurre cuando se produce una onda es que se transporta energía de un lugar a otro sin que haya transporte de materia. Cuando se produce un terremoto, por ejemplo, la energía que transportan las ondas es tan enorme que puede provocar que se derrumben los edificios o que se abran grandes grietas en el suelo, sin que haya un desplazamiento lateral de tierra de un lugar a otro.

Se puede distinguir entre dos tipos de ondas, las mecánicas y las electromagnéticas. Las ondas mecánicas son aquellas que necesitan que exista un medio material por el que propagarse. Por ejemplo, un reloj despertador emite ondas sonoras que se transmiten por el aire, pero si lo metemos dentro de una campana de cristal de la que se extrae todo el aire de su interior (a eso se le llama hacer el vacío), veríamos que seguiría vibrando, pero no lo oiríamos. En este caso, el medio material es el aire. En el caso del estanque, el medio material por el que se transmiten las ondas es el agua. Y en un terremoto, el medio material es la propia Tierra.

Cuando atamos un extremo de una cuerda a la pared y sacudimos hacia arriba el otro extremo, se produce una onda que se transmite por la cuerda, que es el medio en este caso. Las ondas electromagnéticas son ondas que no necesitan de la presencia de un medio material para propagarse. Por ejemplo, la luz que nos llega del Sol viaja hasta la Tierra a través del espacio exterior, en donde no hay ningún medio material, es el espacio vacío. Las ondas de radio o de televisión, por ejemplo, son ondas electromagnéticas que viajan por la atmósfera, pero sin que precisen la presencia del aire para su transmisión.

Las ondas materiales (todas menos las electromagnéticas) requieren un medio

elástico para propagarse. El medio elástico se deforma y se recupera vibrando al paso de la onda.

La perturbación comunica una agitación a la primera partícula del medio en que impacta -este es el foco de las ondas- y en esa partícula se inicia la onda. La perturbación se transmite en todas las direcciones por las que se extiende el medio que rodea al foco con una velocidad constante en todas las direcciones, siempre que el medio sea isótropo (de iguales características físico- químicas).

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Todas las partículas del medio son alcanzadas con un cierto retraso respecto a la primera y se ponen a vibrar: recuerda la ola de los espectadores en un estadio de fútbol. El movimiento de cada partícula respecto a la posición de equilibrio en que estaba antes de llegarle la perturbación es un movimiento vibratorio armónico simple.

Pulso y tren de ondas El movimiento de cualquier objeto material en un medio (aire, agua, etc) puede ser

considerado como una fuente de ondas. Al moverse perturba el medio que lo rodea y esta perturbación, al propagarse, puede originar un pulso o un tren de ondas.

Un impulso único, una vibración única en el extremo de una cuerda, al propagarse por ella origina un tipo de onda llamada pulso. Las partículas oscilan una sola vez al paso del pulso, transmiten la energía y se quedan como estaban inicialmente. El pulso sólo está un tiempo en cada lugar del espacio. El sonido de un disparo es un pulso de onda sonora.

Si las vibraciones que aplicamos al extremo de la cuerda se suceden de forma continuada se forma un tren de ondas que se desplazará a lo largo de la cuerda.

Tipos de ondas: ondas transversales y ondas longitudinales

En función del tipo de soporte que requieren para su propagación las ondas se clasifican en mecánicas y electromagnéticas. Las mecánicas requieren un medio elástico para propagarse y las electromagnéticas no, se pueden propagar en el vacío. Si las clasificamos en función de cómo vibran respecto a la dirección de propagación tenemos las ondas transversales y las longitudinales.

Si las partículas del medio en el que se propaga la perturbación vibran perpendicularmente a la dirección de propagación las ondas se llaman transversales. Si vibran en la misma dirección se llaman longitudinales.

Las ondas transversales tienen crestas y valles y las longitudinales tienen compresiones y dilataciones. En los dos tipos de ondas una partícula siempre se separa armónicamente de la posición de equilibrio.

Si una onda interfiere con otra en determinados puntos puede ocurrir que se anule la vibración formándose un nodo.

Las ondas longitudinales (como las del sonido) se propagan en medios con resistencia a la compresión (gases, líquidos y sólidos) y las transversales necesitan medios

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con resistencia a la flexión, como la superficie de un líquido, y en general medios rígidos. Los gases y los líquidos no transmiten las ondas transversales.

Longitud de onda, frecuencia y periodo Se define la longitud de onda, l, como la distancia que recorre el pulso mientras un

punto realiza una oscilación completa. El tiempo que tarda en realizar una oscilación se llama periodo (T) y la frecuencia ( f ) es el número de oscilaciones (vibraciones) que efectúa cualquier punto de la onda en un segundo.

Propiedades de las ondas Cuando una onda choca contra un obstáculo, pueden tener lugar estos fenómenos:

1. Que parte o toda la onda se refleje (reflexión). Es lo que sucede cuando te miras en un espejo.

2. Que parte de la onda se refracte (refracción), es decir, que siga viajando a través del obstáculo, pero variando su dirección de propagación. Si se mete un lápiz en un vaso medio lleno de agua y nos situamos a un lado, veremos que parece como si estuviera partido en dos trozos, el que está por fuera y el que está por dentro del agua.

3. Si el obstáculo es pequeño, puede suceder que la onda lo rodee y no quede “cortada” al sobrepasarlo. A este fenómeno se le llama difracción. Elementos de una onda

Cresta: Es el punto de máxima elongación o máxima amplitud de la onda; es decir, el punto de la onda más separado de su posición de reposo.

Periodo (T): Es el tiempo que tarda la onda en describir una oscilación completa. Amplitud : Es la distancia vertical entre una cresta y el punto medio de la onda.

Nótese que pueden existir ondas cuya amplitud sea variable, es decir, crezca o decrezca con el paso del tiempo.

Frecuencia (f) : Es el número de veces que es repetida dicha vibración por unidad de tiempo. En otras palabras, es una simple repetición de valores por un período determinado.

Valle: Es el punto más bajo de una onda. Longitud de onda (λ) : Es la distancia que hay entre el mismo punto de dos

ondulaciones consecutivas, o la distancia entre dos crestas consecutivas. Nodo: Es el punto donde la onda cruza la línea de equilibrio. Elongación : Es la distancia que hay, en forma perpendicular, entre un punto

de la onda y la línea de equilibrio. Ciclo: Es una oscilación, o el recorrido desde el nodo que inicia la trayectoria de

la cresta hasta el nodo que termina la trayectoria del valle o viceversa. Velocidad de propagación (v): Es la velocidad a la que se propaga el movimiento

ondulatorio. Su valor es el cociente de la longitud de onda y su período. Ecuaciones que se aplican a las ondas

V = V = λf

PREGUNTAS PARA SER DISCUTIDAS COMO PRE-LABORATORIO Una vez realizada la lectura del marco teórico procede a la discusión de las

siguientes cuestiones.

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1.- ¿Qué se entiende por onda? 2.- ¿Puede una onda trasladar una piedra que está en un estanque? 3.- ¿Cuáles son los tipos de onda existente? 4.- ¿Qué se entiende por perturbación? 5.- Define reflexión, refracción y difracción de una onda. 6.- Describe los elementos de la onda. MARCO EXPERIEMENTAL A.- Hipótesis 1.- Cuando se ubica sobre una superficie de un líquido un objeto no se podrá desplazar por un movimiento ondulatorio. 2.- Si observamos una onda podremos determinar sus características. 3.- Si producimos un sonido podremos determinar que se trasmite por medio de ondas. B.- Variables 1) Dependiente: Desplazamiento por movimiento ondulatorio. Independiente: Desplazamiento de un objeto sobre la superficie de un líquido. 2) Dependiente: Determinar las características de la onda. Independiente: Observación de una onda. 3) Dependiente: Trasmisión por medio de ondas. Independiente: Producción de un sonido. C.- Materiales - Vasos desechables - Resorte - Hilo resistente. – Mecate o cuerda de saltar. - Palillos. - Clavo Actividad Nº 1: Creación de Ondas Propósito: Identificar algunas características de las ondas.

Desarrollo: 1. Ondas transversales: Sujetar el resorte por sus dos extremos y agitarlo por

uno de ellos de un lado a otro. 2. Ondas longitudinales: Sujetar el resorte por sus dos extremos y retraer una

porción de él hacia un extremo para después soltarlo.

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Actividad Nº 2: Frecuencia y periodo de onda. Propósito: Calcular la frecuencia y el periodo de onda de un movimiento

ondulatorio transversal. 1. Marcar un punto en la cuerda y generar ondas de tipo transversal.

2. Contar el número de oscilaciones completas que se producen en un lapso

de 10 s. Una oscilación completa comprende una cresta y un valle, por lo tanto,

podemos contar el número de veces que la zona pintada del resorte o la cuerda sube

en forma de cresta o baja en forma de valle, una de las dos opciones, no ambas. 3. Ya que se tiene el número de oscilaciones completas, aplicar la ecuación de

frecuencia de onda:

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Actividad Nº 3: El Teléfono Propósito: construir un "teléfono" que funciona mediante la propagación de las

ondas sonoras. 1. Perforar con el clavo un orificio pequeño en la base de dos vasos desechables o

latas. 2. Cortar un trozo de hilo resistente o estambre de la medida querida e Introducir

cada punta en el orificio de un vaso, atarlo a un pedazo de palillo de dientes en el interior del recipiente, el palillo es para evitar que el hilo se salga del orificio.

3. Tensar el hilo y hablar a través del "teléfono", ¿Qué sucede? tocar suavemente el hilo mientras se habla ¿Qué sucede?, apretar fuertemente el hilo mientras se habla ¿qué sucede? ¿por qué crees que pasa todo esto?

4. Cruzar las líneas de varios teléfonos y observar qué es lo que sucede

ANÁLISIS DE RESULTADOS 1.- Señala e interpreta las observaciones por ti realizadas. 2.- Indica los datos obtenidos en la actividad Nº 2. 3.- Indica los cálculos efectuados para determinar el período, la frecuencia y la velocidad en la actividad Nº 2. CONCLUSIONES Realiza tus conclusiones basándote en los problemas planteados.

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PRÁCTICA Nº 5 FUERZA Y SUS EFECTOS

PROBLEMA DE ESTUDIO ¿Realizando experimentos sencillos se podrá reconocer los efectos producidos por una fuerza? Tema Generador: - Alimentación para la vida y la soberanía.

Referente Teórico Práctico: - Aplicaciones a la dinámica MARCO TEÓRICO

Fuerza: Es una magnitud vectorial que mide la Intensidad del intercambio

de momento lineal entre dos partículas o sistemas de partículas. Según una definición

clásica, fuerza es todo agente capaz de modificar la cantidad de movimiento o la forma de

los materiales. No debe confundirse con los conceptos de esfuerzo o de energía.

Fuerzas equilibradas: una fuerza se considera equilibrada cuando sobre un objeto

actúan dos o más fuerzas de modo que son exactamente iguales en intensidad pero en

sentido contrario, de forma que se anulan

¿Cuándo un cuerpo está en equilibrio?

Un cuerpo se encuentra en equilibrio cuando:

1.- La sumatoria total de fuerzas tanto en X y en Y son igual a cero con lo que

indica que no hay un movimiento y por ende el cuerpo está en equilibrio.

2.- Cuando su velocidad se mantiene constante por lo que no hay cambio de

aceleración, es decir que el cuerpo sigue constante

¿Cuándo un cuerpo está en reposo?

Es un estado de movimiento rectilíneo uniforme en el cual la velocidad es igual a 0.

El reposo sólo existe dentro de un punto de referencia, es decir que el objeto puede

moverse, pero si no hay variación de distancia con respecto al punto de referencia que se

toma, sigue en reposo. Por ejemplo, un tren lleno de pasajeros parte de la estación. Las

personas de adentro se mueven con respecto a la estación, pero no con respecto a una

valija, que está en el otro extremo del vagón

¿Cuál es la diferencia entre Fuerzas magnéticas y fuerzas elásticas?

La fuerza magnética es la parte de la fuerza electromagnética total o fuerza de

Lorentz que mide un observador sobre una distribución de cargas en movimiento. Las

fuerzas magnéticas son producidas por el movimiento de partículas cargadas, como por

ejemplo electrones, lo que indica la estrecha relación entre la electricidad y el

magnetismo.

Las fuerzas elásticas: Todo cuerpo elástico (por ejemplo, una cuerda elástica) reacciona

contra la fuerza deformadora para recuperar su forma original. Como ésta, según la ley de

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Hooke, es proporcional a la deformación producida, la fuerza deformadora tendrá que

tener el mismo valor y dirección, pero su sentido será el contrario. F=-k.x.

Fuerza de gravedad: Fuerza de atracción que la Tierra u otro cuerpo celeste ejerce sobre los cuerpos que están cerca o sobre él

ley de la inercia: la dificultad que presentan los cuerpos para cambiar su estado de

reposo o movimiento se llama inercia de la materia, es decir, todo cuerpo que está en

reposo permanece en reposo y todo cuerpo que está en movimiento rectilíneo uniforme

continua con ese movimiento si no actúan fuerzas no equilibradas sobre él.

MARCO EXPERIMENTAL

Hipótesis

Realizando experimentos sencillos en el laboratorio se pueden reconocer los efectos

producidos por una fuerza.

Variables

Dependiente: Reconocimiento de los efectos producidos por una fuerza.

Independiente: Realización de experimento sencillo.

Materiales

Carrito, plastilina y liga.

Actividad 1: Distinguir entre causa y efecto de las fuerzas. Evidenciar la ley de inercia.

1.- Coloca el carrito en reposo sobre el mesón. a) ¿sobre él están actuando fuerzas? Explica. b) ¿Cómo puedes lograr que se ponga en movimiento? 2.- Empuja el carrito con la mano durante un tiempo corto y luego deja de empujarlo a) ¿Qué ha sucedido? b) ¿Cuál es la causa que lo ha puesto en movimiento? c) ¿Qué sucede al dejar de empujarlo? ¿Por qué? d) ¿Puede él, por sí solo, ponerse en movimiento sin que se le aplique una fuerza? Explica. e) ¿Cómo se llama la ley que lo pone de manifiesto? f) ¿Qué otro nombre recibe dicha ley? ¿Podrías enunciar dicha ley? Actividad 2: Evidenciar las fuerzas elásticas como causa de la deformación. 1.- Toma un pedazo de plastilina y con los dedos apriétala. a) ¿Qué observas? b) ¿Cuál es la causa y cuál es el efecto? c) ¿Vuelve la plastilina a su estado original al cesar la causa? d) ¿Qué nombre recibe las fuerzas actuantes? 2.- Ahora toma una liga y trata de estirarla a) ¿Qué ocurre? b) ¿Cuál es la causa y cuál es el efecto? c) ¿Qué nombre reciben las fuerzas actuantes?

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d) ¿Vuelve a su estado original al cesar la causa que originó su deformación? e) ¿Qué puedes concluir con respecto a todas las observaciones anteriores de la actividad?

ANÁLISIS DE RESULTADOS

1.- Una fuerza también puede lograr el cambio de dirección de un cuerpo. Da ejemplo 2.- ¿Cómo se llaman las fuerzas que originan un cambio de dirección en el movimiento de los cuerpos? 3.- Nombra algunos movimientos donde las fuerzas sean responsables de los mismos 4.- Enuncia la primera ley de newton 5.- Explica en donde se manifiestan cada una de las siguientes fuerzas: Fuerza elástica Fuerza normal Fuerza magnética CONCLUSIONES Realiza tus conclusiones basándote en los problemas planteados.

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PRÁCTICA Nº 6 LEY DE LA MASA O LEY DE LA FUERZA

PROBLEMA DE ESTUDIO ¿Realizando experimentos sencillos se podrá demostrar la ley de la masa o ley de la fuerza? Tema Generador: - Alimentación para la vida y la soberanía. Referente Teórico Práctico: - Aplicaciones a la dinámica. MARCO TEÓRICO

Ley de la masa: si la resultante de las fuerzas que actúan sobre un cuerpo es distinta de cero y constante, el cuerpo adquiere un movimiento uniformemente variado durante todo el tiempo que actué la fuerza no equilibrada, es decir, que la aceleración que adquiere un cuerpo es directamente proporcional a la fuerza que actúa sobre él e inversamente proporcional a su masa.

¿Qué le sucede a la aceleración si la masa aumenta o disminuye cuando se

mantiene constante la fuerza aplicada? Si nos dan tres cajas diferentes: m, 2m, 3m; sobre las cuales actuara la misma

fuerza F. los resultados se resumen en la siguiente tabla

Masa del cuerpo M 2m 3m 4m

Aceleración A a/2 a/3 a/4

En la tabla se ven las características siguientes:

Si m se duplica, a se reduce a la mitad

Si m se triplica, a se reduce a la tercera parte

Si m se cuadruplica, a se reduce a la cuarta parte.

Como puede notarse, la aceleración se reduce en la misma proporción en que aumenta la masa, es decir:

La aceleración es inversamente proporcional a la masa. Matemáticamente se expresa así:

=

Si la masa la mantenemos constante. ¿Qué le sucede a la aceleración cuando la fuerza aumenta o disminuye? Si aplicamos a la caja fuerzas de magnitudes F, 2F, 3F se van adquiriendo aceleraciones que se resumen en la siguiente tabla:

Aceleración a 2a 3a 4ª

Fuerza F 2F 3F 4F

En dicha tabla se observan las características siguientes:

Si F se duplica, a se duplica

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Si F se triplica, a se triplica

Si F se cuadriplica, a se cuadriplica. Como puede notarse, la aceleración aumenta en la misma proporción en que aumenta la fuerza, es decir: La aceleración de la caja es directamente proporcional a la fuerza que actúa sobre ella. Matemáticamente se expresa así:

= MARCO EXPERIMENTAL Hipótesis Realizando experimento sencillo se puede demostrar la ley de la masa. Variables Dependiente: Demostración de la ley de la masa. Independiente: Realización de experimento sencillo. Materiales Carrito dinámico, polea, pesas, regla graduada, cronómetro, papel milimetrado. Actividad 1: Relación de dependencia entre la aceleración y la fuerza, manteniendo la masa constante.

1.- Haz el montaje como se indica en la figura

Observa que el carrito dinámico está siendo halado por una pesa que está atada en el extremo de una cuerda que pasa por la garganta de una polea. 2.- Mide con una regla graduada la distancia en metros que recorre el carrito, desde su posición inicial hasta su posición final, antes de chocar con la polea 3.- Una persona detendrá con una mano el carrito y otra colgara de la cuerda una pesa 4.- Suelta el carrito y mide con el cronometro el tiempo que tardara en recorrer la distancia antes medida. Repita este proceso 4 veces y haya el promedio del tiempo para mayor precisión.

5.- Repita el experimento colgando de la cuerda ahora dos pesas y luego tres pesas. 6.- Con los resultados obtenidos elabora una tabla de datos.

Fuerza (N) Distancia (m) Tiempo (s) Aceleración (m/s2)

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7.- Calcula la aceleración, aplicando la siguiente formula 2x/t2 8.- Escribe los resultados en la tabla anterior.

9.- Construye, en una hoja de papel milimetrado, una gráfica de la fuerza en función de la aceleración.

10.- ¿Qué interpretación puedes hacer? 11.- Compara como varia la aceleración del carrito al duplicar la fuerza y como varia la aceleración al triplicarla 12.- ¿Existe una relación de proporcionalidad directa entre la fuerza aplicada al carro y la aceleración que adquiere cuando la masa permanece constante?

ANÁLISIS DE RESULTADOS Responde las siguientes cuestiones: 1.- ¿Qué interpretación puedes hacer de la gráfica (f vs a)? 2.- Compara como varia la aceleración del carrito con las distintas fuerzas aplicadas. 3.- ¿Cómo es la relación de proporcionalidad entre la fuerza aplicada al carro y la aceleración que adquiere? 4.- Explica por qué se dice que la masa se mantuvo constante. CONCLUSIONES Realiza tus conclusiones basándote en los problemas planteados.

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PRÁCTICA Nº 7 FACTORES DE LOS CUALES DEPENDE LA FUERZA DE ROCE

Problema de estudio ¿Se podrá en el laboratorio reconocer los factores de los que depende la fuerza de roce? Tema Generador: - Alimentación para la vida y la soberanía. Referente Teórico Práctico: - Aplicaciones a la dinámica.

MARCO TEÓRICO Se denomina roce o rozamiento a la dificultad o resistencia que oponen los cuerpos para que unos deslicen sobre otros. Esta oposición al movimiento es una verdadera fuerza que se denomina fuerza de rozamiento, la cual está dirigida a lo largo de la superficie de contacto y es de sentido opuesto a la dirección del movimiento. Este rozamiento se debe a que las superficies de los cuerpos puestos en contacto no son perfectamente lisas, por muy pulimentadas que se encuentren, sino que presentan asperezas que se compenetran cuando los cuerpos se ponen en contacto. Cuando un cuerpo reposa sobre una superficie perfectamente horizontal, todo el peso del cuerpo es fuerza normal. Por fuerza normal debe entenderse, la parte del peso del cuerpo que se ejerce perpendicularmente sobre la superficie en la cual se apoya. Esta superficie actúa sobre el cuerpo con otra fuerza de la misma magnitud. Esta fuerza es numéricamente igual al peso del cuerpo, razón por la cual se dice que N=P.

El valor de la fuerza de rozamiento es mayor para el reposo que para el movimiento.

El valor de la fuerza de rozamiento es independiente de la magnitud o extensión de las superficies donde se produce el rozamiento.

El valor de la fuerza de rozamiento depende de la naturaleza de las superficies en contacto.

El valor de la fuerza de rozamiento es directamente proporcional a la fuerza normal.

Cuando sobre un cuerpo en reposo se ejerce una fuerza paralela al suelo, sin obtener que el cuerpo se ponga en movimiento, es porque está actuando un a fuerza de rozamiento entre él y el suelo que se opone al inicio del movimiento, fuerza que se denomina fuerza de rozamiento estático. Estas fuerzas de rozamiento tienen valores

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máximos y cuando la fuerza aplicada es mayor que el valor máximo del rozamiento estático el cuerpo inicia su movimiento. La fuerza de rozamiento dinámico o cinético se produce cuando un cuerpo se desliza sobre otro a velocidad constante por efecto de una fuerza horizontal. Esta fuerza es menor que la fuerza máxima de rozamiento estático. Se llama coeficiente de roce, y lo designamos como μ (mu), a la relación existente entre el valor de la fuerza de roce Fr y la presión normal o fuerza normal (N).

μ =

Este valor constante depende de la superficie de los cuerpos en contacto. MARCO EXPERIMENTAL Hipótesis En el laboratorio por medio de experimento se pueden determinar los factores que influyen en la fuerza de roce. Variables Dependiente: Determinación de los factores que influyen en la fuerza de roce. Independiente: Experimento de laboratorio. Materiales Dinamómetro, bloque de madera con gancho, lija. LABORATORIO Actividad 1: Poner de manifiesto la existencia de las fuerzas de fricción estática y dinámica. 1.- Con el dinamómetro determina el peso del bloque de madera y anota su valor (dinas, newton kp) 2.- Realiza el montaje como el indicado en la figura.

Ubica el bloque sobre una superficie horizontal, la cual puede ser el mesón de trabajo del laboratorio, de tal forma que se apoye sobre una de las caras que no posea la lija. A continuación inserta el dinamómetro en el gancho y comienza a halar muy lentamente con una fuerza muy pequeña.

3.- ¿Se desplaza el bloque al momento de aplicar la fuerza? 4.- ¿Qué valor de la fuerza indica el dinamómetro en ese momento? 5.- Ve aumentando lentamente la fuerza hasta el momento en el cual el bloque comienza a moverse.

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6.- ¿Qué valor de la fuerza indica el dinamómetro en este momento? 7.- ¿Qué nombre recibe esta fuerza?

8.- ¿Cuál es, aproximadamente, el máximo valor que marca el dinamómetro antes de que el bloque comience a desplazarse?

9.- ¿Qué nombre recibe esta fuerza? 10.-Repite, durante dos veces más, el valor de la fuerza necesaria para que el bloque comience a moverse y haz un promedio de estos valores

F1 F2 F3 Fp

11.- Como se llama esa fuerza Fp? 12.- ¿Coincide este valor con el peso del bloque?

Actividad 2: Evidenciar que la fuerza de roce es independiente de la magnitud o extensión de la superficie de deslizamiento. Repite el procedimiento anterior, pero colocando el bloque apoyado sobre otra cara de diferente área. Anota los nuevos valores en el cuadro siguiente:

F1 F2 F3 Fp

1.- Compara este valor promedio con el valor obtenido anteriormente 2.- ¿son iguales o diferente?

ANÁLISIS DE RESULTADOS Responde las siguientes cuestiones:

1.- Como se llama la fuerza Fp? 2.- ¿Coincide este valor con el peso del bloque? 3.- Influye la extensión de la superficie de desplazamiento sobre la fuerza de roce. Explica. CONCLUSIONES Realiza tus conclusiones basándote en los problemas planteados.

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PRÁCTICA Nº 8 ELECTROSTATICA Y MAGNETISMO

Problema de Estudio ¿Se podrá demostrar en el laboratorio la electrostática y el magnetismo de los materiales? Tema Generador: - Explorando el misterioso mundo de la materia

Referente Teórico Práctico: - El átomo y las partículas subatómicas. Dureza- permeabilidad-porosidad-rugosidad conductividad-resistencia (eléctrica). MARCO TEÓRICO La materia está formada por una estructura muy pequeña llamada ÁTOMO, que se compone por un núcleo donde encontramos dos tipos de partículas llamadas Neutrones y Protones, alrededor del núcleo orbitan otras partículas llamadas Electrones. Al frotar el plástico con piel o el vidrio con seda, estas sustancias se “electrizan” o “cargan”. Repitiendo este mismo experimento con diversos tipos de materiales encontramos que todos los objetos cargados pueden clasificarse en dos grupos: aquellos que se cargan como la barra de plástico frotada con piel y los que se cargan como la varilla de vidrio cuando se frota con seda. Benjamín Franklin (1706-1790) sugirió que todo cuerpo posee una cantidad “normal” de electricidad y cuando dos objetos se frotan entre sí parte de la electricidad se transfiere de un cuerpo hacia otro; así pues, uno tiene un exceso y el otro un déficit de carga de valor igual. Al tipo de carga adquirida por una barra de vidrio frotada con un paño de seda le llamó carga positiva, lo cual significaba que el paño de seda adquiría una carga negativa de igual magnitud. Por otro lado al tipo de carga que aparecía en el plástico al ser frotado con piel se le llamó carga negativa y la piel adquiría una carga positiva. Al frotar dos cuerpos eléctricamente neutros, ambos se cargan, uno con carga positiva y el otro con carga negativa. Si se frota una barra de vidrio con un paño de seda, hay un traspaso de electrones del vidrio a la seda. Si se frota un lápiz de pasta con un paño de lana, hay un traspaso de electrones del paño al lápiz. Ejemplo: Un globo lo frotas en tu cabeza y luego lo pones cerca de la cabeza de una persona, veras que su cabello se levanta. El vidrio adquiere una carga eléctrica positiva al perder un determinado número de cargas negativas (electrones); estas cargas negativas son atraídas por la seda, con lo cual se satura de cargas negativas. Al quedar cargados eléctricamente ambos cuerpos, ejercen una influencia eléctrica en una zona determinada que depende de la cantidad de carga ganada o perdida, dicha zona se llama campo eléctrico. Electrostática es la rama de la física que se encarga de estudiar los fenómenos eléctricos relacionados con las cargas en reposo. La primera ley de la electrostática plantea que cargas iguales se repelen y cargas contrarias se atraen. Toda corriente eléctrica produce un campo magnético. MARCO EXPERIMENTAL Hipótesis: 1.- Realizando un experimento sencillo se puede electrificar un material.

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2.- Por medio de un experimento sencillo se puede comprobar que la corriente eléctrica produce un campo magnético. Variables Dependiente: 1.- Electrificación de un material. 2.- Comprobación que la corriente eléctrica produce un campo magnético. Independiente: Realización de experimentos de laboratorio sencillos. Materiales Dos varilla de vidrio, Dos varillas de plástico, Un trozo de seda, Trozos de papel, Un clavo y Alambre de cobre Actividad Nº 1: Electrificación de material.

a. Frotar la varilla de vidrio con el paño de seda y acercarla a la otra varilla de vidrio colocada en un soporte universal.

b. Frotar la varilla de plástico con el paño de seda y acercarla a la varilla vidrio. Actividad Nº 2: Creación de un campo magnético.

a. Primeramente se enrolla el alambre de cobre sobre un clavo libre de óxido dejando libre los extremos.

b. Los dos extremos se conecta a una batería. c. Se colocan pedacitos de metal cerca del electroimán.

ANÁLISIS DE RESULTADOS Responde las siguientes cuestiones basándote en las actividades realizadas.

a. ¿Por qué cuando se acerca un material a otra se atrae o se repele? b. ¿Cómo se reconoce cuando un cuerpo está electrizado? c. ¿Qué ocurrió cuando se acercó la varilla de vidrio a otra varilla de vidrio? ¿Por qué? d. ¿Qué ocurrió cuando se acercó la varilla de plástico a la varilla de vidrio? ¿Por qué? e. ¿Qué ocurrió cuando se acercaron los trozos de hierro al clavo? ¿Por qué?

CONCLUSIONES Realiza tus conclusiones basándote en los problemas planteados.

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TRABAJO PRÁCTICO Nº 9 PRIMERA LEY DE NEWTON

PROBLEMA DE ESTUDIO ¿Un objeto en reposo modificará su condición si no se le aplica una fuerza? TEMA GENERADOR: - Impacto socio-ambiental de la Ciencia y la Tecnología REFERENTE TEÓRICO PRÁCTICO: Leyes de Newton. Las máquinas simples. Ley de

gravitación universal. MARCO TEÓRICO La primera ley de Newton, conocida también como Ley de inercia, nos dice que si

sobre un cuerpo no actúa ningún otro, este permanecerá indefinidamente moviéndose en línea recta con velocidad constante (incluido el estado de reposo, que equivale a velocidad cero).

Inercia: Es la propiedad que tienen la materia de conservar su estado de reposo o de movimiento rectilíneo uniforme.

Primera ley de Newton o ley de la inercia Todo cuerpo continúa en su estado de reposo, o de movimiento uniforme en una

línea recta, a menos que sea obligado a cambiar ese estado por fuerzas aplicadas sobre él. [1]

El movimiento es relativo, es decir, depende de cual sea el observador que describa el movimiento. Así, para un pasajero A sentado en un tren, para otro pasajero B también sentado A está en reposo, mientras que para alguien que ve pasar el tren desde el andén de una estación, tanto el pasajero A como el B se están moviendo a una gran velocidad. Se necesita, por tanto, un sistema de referencia al cual referir el movimiento.

La primera ley de Newton sirve para definir un tipo especial de sistemas de referencia conocidos como Sistemas de referencia inerciales, que son aquellos sistemas de referencia desde los que se observa que un cuerpo sobre el que no actúa ninguna fuerza neta se mueve con velocidad constante.

En realidad, es imposible encontrar un sistema de referencia inercial, puesto que siempre hay algún tipo de fuerzas actuando sobre los cuerpos, pero siempre es posible encontrar un sistema de referencia en el que el problema que se está estudiando se pueda tratar como si se estuviera en un sistema inercial. En muchos casos, suponer a un observador fijo en la Tierra es una buena aproximación de sistema inercial.

Ejemplo Un buen ejemplo en el que se aprecia esta fuerza, es cuando un bus se detiene de

manera brusca, si las personas en el bus no se encuentran sujetas continuarán su movimiento rectilíneo (se desplazarán hacia adelante), si por el contrario el bus está detenido y comienza a moverse bruscamente la tendencia será a mantener el estado de reposo (se desplazarán hacia atrás)

PREGUNTAS PARA SER DISCUTIDAS COMO PRE-LABORATORIO Una vez realizada la lectura del marco teórico procede a la discusión de las

siguientes cuestiones. 1.- ¿Qué plantea la primera ley de Newton? 2.- ¿Cuándo un material está en estado de inercia?

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3.- ¿Por qué una persona dentro de una pileta (piscina) para poder nadar con rapidez debe comenzar haciéndolo desde una de las paredes con impulso sobre esta? 4.- Indica un ejemplo donde se observe la aplicación de la primera ley de Newton. MARCO EXPERIEMENTAL A.- Hipótesis Si no se le aplica una fuerza a un cuerpo este permanecerá en reposo o con movimiento rectilíneo uniforme. B.- Variables 1) Dependiente: Cuerpo en reposo o con movimiento rectilíneo uniforme. Independiente: La no aplicación de una fuerza. C.- Materiales - Hoja de papel - Resorte - Monedas – Mecate o cuerda de saltar. - Palillos. - Clavo Actividad Nº 1 a) Coloca una moneda sobre una hoja de papel ubicada sobre el mesón, hala lentamente la hoja. ¿Qué ocurre con la moneda?

b) Ahora hala con fuerza la hoja de papel. ¿Qué ocurre?

Actividad Nº 2 Toma tres monedas iguales, colócalas alineadas, dos unidas y la otra a cierta distancia, con el dedo golpea la moneda que está sola en dirección a las otras dos con la finalidad que golpee una de ellas. ¿Qué ocurre?

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ANÁLISIS DE RESULTADOS 1.- Señala e interpreta las observaciones por ti realizadas. 2.- Explica el porqué de lo observado. CONCLUSIONES Realiza tus conclusiones basándote en el problema planteado.

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TRABAJO PRÁCTICO Nº 10 SEGUNDA LEY DE NEWTON

PROBLEMA DE ESTUDIO ¿La fuerza que se le debe aplicar a un material para modificar su estado de reposo

será directamente proporcional a su fuerza por la aceleración adquirida? TEMA GENERADOR: - Impacto socio-ambiental de la Ciencia y la Tecnología

REFERENTE TEÓRICO PRÁCTICO: Leyes de Newton. Las máquinas simples. Ley de

gravitación universal.

MARCO TEÓRICO Segunda ley de Newton o ley de fuerza La fuerza define la dirección en que el cuerpo se pone en movimiento o cambia

dicho movimiento. Ambas, fuerza y masa, determinan la rapidez con que el cuerpo cambia su reposo o movimiento: cuanto mayor sea la fuerza aplicada y menor la masa del cuerpo, mayor será dicha rapidez.

Esta ley se encarga de cuantificar el concepto de fuerza. En términos matemáticos se expresa mediante la relación:

F = m • a Tanto la fuerza como la aceleración son magnitudes vectoriales, es decir, tienen,

además de un valor, una dirección y un sentido. De esta manera, la Segunda ley de Newton debe expresarse como:

→ → F = m • a

La unidad de fuerza en el Sistema Internacional es el Newton y se representa por N. Un Newton es la fuerza que hay que ejercer sobre un cuerpo de un kilogramo de masa para que adquiera una aceleración de 1 m/s2, o sea,

1 N = 1 Kg • 1 m/s2 La expresión de la Segunda ley de Newton que hemos dado es válida para cuerpos

cuya masa sea constante. Si la masa varia, como por ejemplo un cohete que va quemando combustible, no es válida la relación F = m • a.

PREGUNTAS PARA SER DISCUTIDAS COMO PRE-LABORATORIO Una vez realizada la lectura del marco teórico procede a la discusión de las

siguientes cuestiones. 1.- ¿Qué plantea la segunda ley de Newton?

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2.- ¿Sabiendo la fuerza que se le aplica a un cuerpo y la aceleración adquirida cómo se puede determinar su masa? 3.- Define newton. 4.- A un camión cisterna lleno de agua que está en movimiento y va perdiendo agua se podrá determinar su fuerza aplicando F = m.a. Explica. MARCO EXPERIEMENTAL A.- Hipótesis Cuando a un objeto se aplica una fuerza para moverlo esta será igual a la masa de él por la aceleración adquirida. B.- Variables 1) Dependiente: Fuerza aplicada Independiente: M del objeto por su aceleración. C.- Materiales - Hoja de papel - Resorte - Monedas – Mecate o cuerda de saltar. - Palillos. - Clavo Actividad Nº 1 a) Mide la masa al envase de cartón (caja) y a cada una de las monedas. (el envase será el móvil). b) Fija un resorte a un extremo del envase, para ello perfora un orificio en uno de los extremo. c) Mide una distancia sobre el mesón (emplea cinta métrica o regla) y márcala. d) El otro extremo del resorte fíjalo a un extremo del mesón (lo puede tener sujeto un compañero) e) Estira el resorte hasta que el envase llegue a la distancia fijada. d) Suelte el envase y observe. e) Repita el procedimiento agregando monedas al envase una por una, hasta que el envase permanezca en reposo con el resorte estirado. f) Dibuja en tu cuaderno una tabla como la siguiente y complétala con los resultados obtenidos.

Masa del envase Masa de las monedas Masa envase + monedas

Actividad Nº 2 a) Monta un aparato similar al del gráfico.

Móvil

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b) Mide sobre el mesón la distancia que deberá recorrer el móvil b) El cuerpo que cuelga es un envase plástico al que se le coloco una cuerda. El móvil puede ser un carrito o el envase de la actividad Nº 1 (Masa previamente determinada). c) Agrega arena al envase plástico poco a poco hasta que el móvil casi comience a moverse. d) Coloca una moneda en el envase plástico y con un cronómetro mide el tiempo que tarda el móvil en recorrer la distancia establecida. e) Repite el procedimiento agregando una moneda cada vez, hasta colocar 4 monedas. f) Completa el siguiente cuadro.

Fuerza F 2F 3F 4F

Tiempo (s)

g) Determina la rapidez en cada caso. V = d/t (d = cm; t = s). Completa el siguiente cuadro.

Fuerza F 2F 3F 4F

V = d/t (cm/s)

h) Determina la aceleración para cada caso aplicando a = F/m y completa el cuadro siguiente.

Fuerza F 2F 3F 4F

a = v/t2

(cm/s2)

Actividad Nº 3 a) Repite la actividad anterior, pero ahora manteniendo la fuerza constante. b) Agrega arena al envase plástico hasta aproximadamente más de la mitad. c) Coloca una moneda sobre el móvil y determina el tiempo en recorrer la distancia (utiliza un cronómetro). d) Repite la actividad agregando en cada oportunidad una moneda hasta llegar a cuatro. e) Completa el siguiente cuadro.

Masa m 2m 3m 4m

d =

Envase

plástico

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Tiempo (s)

f) Determina la rapidez en cada caso y completa el siguiente cuadro.

Masa m 2m 3m 4m

V = d/t (cm/s)

g) Determina la aceleración para cada caso y completa el siguiente cuadro.

Masa m 2m 3m 4m a = v/t2 (cm/s2)

ANÁLISIS DE RESULTADOS 1.- Señala e interpreta las observaciones por ti realizadas. 2.- Explica el porqué de lo observado. 3.- Utilizando papel milimetrado realiza la gráfica para cada cuadro realizado en el trabajo de laboratorio y analízalos. CONCLUSIONES Realiza tus conclusiones basándote en el problema planteado.

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TRABAJO PRÁCTICO Nº 11 TERCERA LEY DE NEWTON (ACCIÓN Y REACCIÓN)

PROBLEMA DE ESTUDIO ¿Al aplicarse una fuerza sobre un cuerpo este generará otra fuerza igual y en

sentido contrario? TEMA GENERADOR: - Impacto socio-ambiental de la Ciencia y la Tecnología REFERENTE TEÓRICO PRÁCTICO: Leyes de Newton. Las máquinas simples. Ley de

gravitación universal. MARCO TEÓRICO Al interaccionar dos partículas, la fuerza F1/2 que la primera ejerce sobre la

segunda es igual y opuesta a la fuerza F2/1 que la segunda ejerce sobre la primera, estando ambas sobre la recta que las une.

Se escribe F1/2 para indicar la fuerza que el cuerpo 1 ejerce sobre el 2 y F2/1 para indica la fuerza que el cuerpo 2 ejerce sobre el 1. Son iguales y opuestas.

Características de las fuerzas de Acción - Reacción · Surgen de una interacción. · Nunca aparece una sola: son dos y simultáneas. · Actúan sobre cuerpos diferentes: una en cada cuerpo. · Nunca forman un par de fuerzas: tienen la misma línea de acción. · Un cuerpo que experimenta una única interacción no está en equilibrio (S F #0),

pues sobre él aparece una fuerza única que lo acelera. Para estar en equilibrio se requieren por lo menos dos interacciones.

PREGUNTAS PARA SER DISCUTIDAS COMO PRE-LABORATORIO Una vez realizada la lectura del marco teórico procede a la discusión de las

siguientes cuestiones. 1.- ¿Cuándo una persona está nadando cómo se generan las fuerzas? 2.- ¿Cuándo caminamos se cumplirá la tercera ley de Newton? Explica. 3.- Explica por qué se necesitan varias personas para mover un automóvil. MARCO EXPERIEMENTAL A.- Hipótesis 1.- Cuando a un globo se le libera el aire contenido en él se moverá en sentido contrario a la liberación.

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2.- Cuando a una pared se le aplica una fuerza está producirá una fuerza igual, pero de sentido contrario. B.- Variables 1) Dependiente: Movimiento del globo Independiente: Liberación del aire. 2) Dependiente: Fuerza generada por la pared. Independiente: Fuerza aplicada sobre la pared. C.- Materiales - 2 dinamómetros. - 2 pitillos.

- Nylon o pabilo. – 2 globos. Actividad Nº 1 (Comprobación de la 3ra Ley de Newton) a) El nylon o pabilo introdúcelo por un pitillo.

b) Cuelga el nylon o pabilo tenso y algo inclinado, de un extremo a otro del laboratorio (se puede sujetar por dos estudiantes). c) Infla un globo, con un nudo fácil de desatar y con pinzas para impedir la salida del aire. d) Sujeta el globo al pitillo empleando cinta plástica. e) Rueda el globo a uno de los extremos de tal manera que la boca quede pegada a este. d) Desata el nudo o quita la pinza para que se desinfle. e) Toma nota de lo observado.

f) Infla dos globos; colócalos de acuerdo a la figura y desínflalos al mismo tiempo.

g) Toma nota de lo observado.

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Actividad Nº 2 (Comprobación de la 3ra Ley de Newton) a) Haz uso de dos dinamómetros que poseen la misma escala. b) Coloca uno de los dos dinamómetros en su soporte fijo. c) Por el extremo libre del dinamómetro engancha otro dinamómetro, hálalo

¿Qué valor marca cada uno’ d) Hálalo ahora con un poquito de más fuerza. ¿Qué observas? e) ¿Cuántas fuerzas actúan? f) ¿Qué concluyes? g) Compara tu conclusión con el enunciado de la 3ra ley de Newton. ¿Hay

alguna similitud? h) Explica tres ejemplos donde la ley se ponga de manifiesto.

ANÁLISIS DE RESULTADOS 1.- Señala e interpreta las observaciones por ti realizadas. 2.- Explica el porqué de lo observado. 3.- Explica en qué se basa la utilidad de la cama elástica para los niños. CONCLUSIONES Realiza tus conclusiones basándote en el problema planteado y a la(s) hipótesis.