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GRUPO HEUREMA. EDUCACIÓN SECUNDARIA

ENSEÑANZA DE LA FÍSICA Y LA QUÍMICA

sección: PRÁCTICAS DIGITALES DE FÍSICA
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SOLUCIÓN

ALMACÉN

Introducción a la fotografía digital en la experimentación física

Movimiento rectilíneo uniformemente acelerado

Movimiento circular uniforme

Movimiento circular uniformemente acelerado

Movimiento parabólico 1

Movimiento parabólico 2

Movimiento armónico simple

Movimiento pendular

Movimiento en un plano inclinado

Fuerzas paralelas

Fuerzas concurrentes

Equilibrio de fuerzas

Momentos de fuerzas

Segunda ley de Newton

Máquina de Atwood

Coeficiente dinámico de rozamiento

Momento de inercia

Conservación de la energía mecánica

Circuito eléctrico I ( R constante)

Circuito eléctrico II ( V constante)

Montaje en potenciómetro

Resistencias en serie

Resistencias en derivación

Óhmetro

Resistencia interna de una pila

Potencia de un circuito eléctrico

Puente de Wheatstone

Descarga de un condensador

Introducción a la corriente alterna I

Introducción a la corriente alterna II

Circuito de corriente alterna con resistencia

Circuito de corriente alterna con autoinducción

Circuito de corriente alterna con condensador

Circuito de corriente alterna en serie I

Circuito de corriente alterna en serie II

Transformador con carga

Reflexión de la luz en una superficie plana

Reflexión de la luz en dos espejos

Reflexión en un espejo que gira

Imágenes en dos espejos planos que forman un ángulo diedro

Reflexiones múltiples

Reflexión de la luz en superficies curvas

Refracción de la luz en una superficie plana

Ángulo límite

Refracción en láminas de caras planas y paralelas

Prisma óptico

Espejo cóncavo I

Espejo cóncavo II

Distancia focal de una lente convergente

Formación de imágenes en lentes convergentes

Distancia focal de una lente divergente 1

Distancia focal de una lente divergente 2

Red de difracción 1

Red de difracción 2

Difracción por una rendija estrecha

Difracción por un orificio

Difracción en un glóbulo rojo

Difracción por dos rendijas paralelas

Difracción producida por un cabello

Longitud de onda de un láser en el agua

Medida de la longitud de onda de un láser con una regla

Interferencias 1

Anillos de Newton

Polarización

Medida en un disco de vinilo

Medida en un CD

Actividad óptica

Péndulo quebrado

Potencia en un circuito de corriente continua

Vaciado de un depósito

Frasco de Mariotte

Caída de un cilindro girando en el aire (I)

Caída de un cilindro girando en el aire(II)

Cadena cayendo

Aceleración mayor que g

Aceleración menor que g

Choques

Conservación de la cantidad de movimiento

 
Fundamento

 

Uno de los principios de conservación  más útiles en Física es el de la conservación de la cantidad de movimiento, puesto que se puede aplicar tanto a las interacciones entre objetos macroscópicos como a partículas atómicas.

 

Cuando la interacción se verifica entre objetos macroscópicos se suele denominar choque.

 

La cantidad de movimiento, también llamado momento lineal,  es una magnitud vectorial  definida por:

                                                          

 

Si se evalúan las cantidades de movimiento de las partículas que intervienen antes y después del choque, el principio establece que existe conservación, considerando al conjunto de las partículas como un sistema aislado.

                                

En la primera parte del experimento, que aquí se propone, una esfera de acero choca contra otra de acero que se encuentra en reposo, después de la interacción ambas esferas siguen trayectorias rectilíneas. La fotografía estroboscópica permite detectar las posiciones de las bolas antes y después del choque. Con los datos obtenidos de la fotografía se calculan las velocidades  y con una balanza las masas. Se pretende comprobar el principio citado o mejor aun, el grado de desviación que existe entre la teoría y su verificación experimental con estos medios.

 

Teniendo en cuenta que el momento lineal es una magnitud vectorial, la conservación debe verificarse tanto sobre el eje de abscisas X, como el de ordenadas Y.

 

Figura 1

La esfera m1 aparece en la fotografía como dos pequeñas manchas brillantes, esto es debido a que se han utilizado dos focos de luz colocados en distintas posiciones. La esfera m2 aparece claramente como es, debido a que se encuentra en reposo y ha estado mas tiempo expuesta en el mismo sitio a la fotografía estroboscópica. Se observan claramente las trayectorias de las dos bolas después del choque. El punto medio comprendido entre los dos puntos brillantes coincide prácticamente con el centro de masas de las bolas.

 

 

 Eje X:          m1v1 = m1v1D  · cos b + m2v2D · cos a

 

                                Eje Y:          m1v1D · sen b  =  m2v2D · sen a

 

En la segunda parte, una esfera de hierro choca contra una de madera en reposo y se hacen las mismas comprobaciones que en la parte anterior.

 

 

 

Fotografía primera parte

 

 

Dibuje  las trayectorias rectas de las esferas antes y después del choque. Las tres rectas deben coincidir en un punto común o al menos en una pequeña zona. Trace los ejes de coordenadas X e Y como en la figura 1.

 

Mida el factor de escala teniendo en cuenta que los dos índices de la parte inferior distan en la realidad 0,50 m.

 

Factor de escala:                      

 

 

Intervalo entre dos posiciones sucesivas:    T = 0,068 s

 

 

 

Para las tres trayectorias tome las posiciones y los tiempos y recoja los valores en la Tabla 1             

                                                    

 

Tabla 1  (Antes del choque)

 

x1/cm en la foto

 

 

 

x1/m en la realidad

 

 

 

 

Tiempo/s

 

 

 

 

           

 

 

 

Después del choque

 

x1D/cm en la foto

 

 

 

 

 

x1D/m en la realidad

 

 

 

 

 

 

Tiempo/s

 

 

 

 

 

 

x2D/cm en la foto

 

 

 

 

 

x2D/m en la realidad

 

 

 

 

 

 

Tiempo/s

 

 

 

 

 

                       

 

 

 

Gráficas

 

1.- Con la hoja de cálculo dibuje dos  gráficas  posición (xi) en el eje de abscisas frente al tiempo (eje de ordenadas).

 

Ajuste una de ellas mediante una línea recta y la otra  mediante una parábola. Observe cuál de los dos resultados tiene mejor coeficiente de correlación. Determine el valor de v1 con el resultado que dé mejor coeficiente de correlación.

 

2.- Haga lo mismo con las posiciones x1D. Elija como velocidad inicial la gráfica que dé mejor coeficiente de correlación.

 

3.-Repita con x2D

 

Mida los ángulos a y b  (vea la figura 1) y complete la Tabla 2.

                       

 

 

 

 

 

 

 

Tabla 2

 

m1 /kg

acero

m2/kg

acero

v1

/m.s-1

v1D

/m.s-1

v2D

/m.s-1

a

b/º

0,1337

0,1102

 

 

 

 

 

 

 

mv1/kg.ms-1

mv1D·cosb/kg.ms-1

mv2D·cosa /kg.ms-1

mv1D·senb /kg.ms-1

mv2D·sena/kg.ms-1

 

 

 

 

 

 

 

 

a) Calcula las diferencias en tantos por ciento  entre

 

              m1v1=                                     y               m1v1D · cos a  +  m2v2D · cos b =

 

 

diferencia  =              

 

 

b) Calcula las diferencias en tantos por ciento  entre

 

        m1v1D · sena =                  y                  m2v2D · sen b =

 

 

 

diferencia =

 

 

 

Fotografía segunda parte

 

 

Dibuje  las trayectorias rectas de las esferas antes y después del choque. Las tres rectas deben coincidir en un punto común o al menos en una pequeña zona. Trace los ejes de coordenadas X e Y como en la figura 1.

 

Mida el factor de escala teniendo en cuenta que los dos índices de la parte inferior distan en la realidad 0,50 m. Tenga en cuenta que el lado real de cada cuadrado es 0,10 metros.

 

Factor de escala:                               

 

Intervalo entre dos posiciones sucesivas T = 0,069 s

 

Teniendo en cuenta que para la bola de acero solamente existen dos puntos mida la distancia entre ellos y divida por el tiempo para obtener la velocidad

 

                                                           v1 =

 

 

Para las dos trayectorias después del choque,  tome las posiciones y los tiempos y recoja los valores en la Tabla 3.

 

Observe que ahora la dirección de la bola de acero de masa m1 forma un ángulo a con el eje de las X y la de madera de masa m2 un ángulo b con dicho eje.                   

                                                                            

 

 

Después del choque

 

                                                                       Tabla 3

 

x1D /cm en la foto(bola de acero)

 

 

 

 

 

 

x1D /m en la realidad

 

 

 

 

 

 

 

Tiempo/s

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2D /cm en la foto (bola de madera)

 

 

 

 

 

 

 

x2D /m en la realidad

 

 

 

 

 

 

 

Tiempo/s

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Gráficas

 

1.- Con la hoja de cálculo dibuje dos  gráficas  posición (x1D) en el eje de abscisas frente al tiempo (eje de ordenadas).

 

Ajuste una de ellas mediante una línea recta y la otra  mediante una parábola. Observe cuál de los dos resultados tiene mejor coeficiente de correlación. Determine el valor de v1 con el resultado que dé mejor coeficiente de correlación.

 

2.- Haga lo mismo con las posiciones x2D. Elija como velocidad inicial la gráfica que dé mejor coeficiente de correlación.

 

Mida los ángulos a y b  (vea la figura 1) y complete la Tabla 4.

                       

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Tabla 4

                                              

m1 /kg

acero

m2 /kg

madera

v1/m.s-1

v1D /m.s-1

v2D /m.s-1

a

b/º

0,1337

0,1203

 

 

 

 

 

 

 

 

mv1/kg.ms-1

mv1D·cosa/kg.ms-1

mv2D·cosb /kg.ms-1

mv1D·sena /kg.ms-1

mv2D·senb/kg.ms-1

 

 

 

 

 

 

 

 

a) Calcule las diferencias en tantos por ciento  entre

 

                        m1v1=                                 y                     m1v1D · cos a  +  m2v2D · cos b =

                       

diferencia =

 

 

b) Calcule las diferencias en tantos por ciento  entre

 

                         m1v1D · sena =               y                      m2v2D · sen b =

 

 

diferencia =

 

 

La esfera m1 aparece en la fotografía como dos pequeñas manchas brillantes, esto es debido a que se han utilizado dos focos de luz colocados en distintas posiciones. La esfera de madera m2 aparece claramente como es, como consecuencia de que se encuentra en reposo y ha estado mas tiempo expuesta en el mismo sitio a la fotografía estroboscópica. El punto medio comprendido entre los dos puntos brillantes coincide prácticamente con el centro de masas de las bolas.