PROGRAMACIÓN DE LAS PRÁCTICAS DE LABORATORIO

DATOS DEL PROFESOR:

Nombre: Ing. David A. Martínez González

Áreas académicas de interés: Enseñanza de la Física, Energías Renovables, Medio Ambiente.

Correo: dmgonzal@virtual.uady.mx, if-dmgonzal@gmail.com

Contenido del reporte

Práctica 1. Gráficas y errores sistemáticos

Experimento 1. Plano inclinado

Objetivo

El alumno realizara y analizara gráficas de datos experimentales. Encontrando aquí los errores sistemáticos para plantear correcciones  para la medición.

Introducción

Una de las ventajas del análisis gráfico de datos, además de mostrar un panorama global del comportamiento del sistema físico estudiado, es que, nos permite detectar errores sistemáticos en las mediciones de algunas variables. Como ejemplo realizaremos el siguiente experimento.

Equipo

1 riel dinámico

2 pie de nivelación de riel

1 terminación de riel

1 carro dinámico

1 cronómetro

I nivel

1 barra de sobrepeso

Procedimiento

Colocar el riel dinámico con sus pies de nivelación y la terminación, correctamente nivelado longitudinal y transversalmente.

Levantar un poco el lado del riel que no tiene terminación para tener un plano inclinado, poniendo la barra metálica bajo los pies de nivelación de ese lado. Figura 1.

Coloque el carro en la parte alta del riel y marque como cero su referencia de inicio, a partir de ahí haga marcas a cada 20 cm.

Figura 1. Riel ligeramente inclinado.

Práctica No. 2. Movimiento en una dimensión

OBJETIVO: Al finalizar la practica el alumno:       1.     Describirá y calculara el movimiento rectilíneo de un objeto.       2.     Interpretar la gráfica de desplazamiento contra tiempo.       3.     Relacionara la pendiente de la gráfica desplazamiento contra tiempo con la velocidad.       4.     Relacionara el área bajo la curva velocidad contra el tiempo con la distancia recorrida.

Material requerido:

            Riel dinámico con pies de nivelación           Madera

            Deslizador de baja fricción                           Lanzador

            Terminación de riel                                       Fotocompuerta con Timer

            Fotocompuerta auxiliar                                 Barra de sobrepeso

Nivel                                                              (en una caja)

Introducción.- En este experimento podremos determinar: a) cómo registrar el movimiento de un carrito en función del tiempo de recorrido y b) también podrá visualizarlo mediante una gráfica de posición (distancia) - tiempo. Para realizar este trabajo deberá usar dos detectores de paso, fotocompuerta, para medir el tiempo en que se recorre una determinada distancia.

También es importante definir lo que vamos a entender por “Distancia” de modo que usemos esta expresión corta en cada ocasión que tengamos que referirnos a “la distancia que se recorra por un objeto en movimiento”.

Práctica 3. Lanzamiento de proyectiles

Objetivo

El alumno aplicara los conceptos vistos en clase para el estudio de un lanzador de proyectiles en el laboratorio comparando los resultados calculados con el experimento.

Motivación

En clase se ha realizado el análisis del lanzamiento de un proyectil, mostrando que los conceptos básicos se pueden escribir matemáticamente llevándonos a obtener ecuaciones o formulas y se han resuelto ejercicios marcados en el libro. Ahora vamos a analizar un sistema real en el laboratorio, con ayuda de un lanzador y comparemos el análisis matemático con la situación real del lanzamiento. Identificando y cuantificando las variables del lanzador. A esto se le llama caracterizar el lanzador.

Teoría

Prepara un resumen sobre:

1-      MRUA

2-      Lanzamiento de proyectiles

3-      Ley de Hooke

4-      Energía potencial elástica

Práctica 4. Fuerzas, arrastre y fricción

 OBJETIVO

Describir el movimiento de un cuerpo que es jalado sobre una superficie aplicando las leyes de Newton. Calcular la relación entre estas dos fuerzas y el peso del objeto.

INTRODUCCIÓN

Cuando empujamos un carro sobre la carretera, al iniciar el movimiento, sentimos que debemos hacer un gran esfuerzo antes de lograrlo, esto es debido a la fricción estática, pero una vez que está en movimiento nuestro esfuerzo al empujarlo para que continúe moviéndose es diferente, la oposición a éste esfuerzo le llamamos fuerza de fricción cinética, y resulta mucho menor que la fuerza de oposición antes de que el movimiento iniciara. Además sabemos que si le damos un fuerte empujón continuará moviéndose solo, unos metros más y nos podemos cuestionar ¿qué lo detiene? Pero que tanto puede influir el hecho de que tengamos el mismo carro moviéndose sobre otro tipo de superficie, como por ejemplo: sobre un campo de fútbol, sobre pavimento mojado, o en caso extremo sobre una pista de hielo.

Ahora analizaremos un experimento en el cual un cuerpo de masa M situado en una superficie nivelada se jala con una cuerda a de la que cuelga una masa (m), como se muestra en el siguiente diagrama. Al soltar la masa m comenzará a caer y M se moverá por la superficie horizontal.

Práctica 5. Conservación de la energía

 

OBJETIVO: Verificar la conservación de la energía mecánica.

Material requerido.-

                Riel de mínima fricción

                Polea con soporte p/Riel

                Computadora.

                Interface.

                Fotocompuerta auxiliar.

                Carro dinámico

                Balanza. 

                Juego de pesas.              

                1.5 m de hilo.

               
Realizar una investigación sobre el tema para tu resumen. Energía mecánica, conservación de la energía.

Práctica 6. Conservación del momento

 Conservación del momento

Objetivo

Estudiar, analizar, recrear y observar los distintos choques elásticos. Demostrar la conservación del momento lineal

Resumen

En la presente práctica se presentará la conservación del momento lineal por medio de colisiones con el uso de dos deslizadores, en el cual, uno se encontrará en reposo mientras el otro le impacta, esto será posible haciendo el uso de un lanzador. Con ayuda de un la interface y dos fotocompuertas se registrará los datos en la computadora para efectuar los cálculos y demostrar dicha conservación en esta práctica.

Marco teórico (Investiga para tu resumen)

Momento lineal

Conservación del momento lineal

Colisiones

Practica 7. Centro de masas, Movimiento del centro de masas

Centro de masas, Movimiento del centro de masas

Objetivo

Encontrar el centro de masas de un cuerpo y analizar su movimiento respecto al resto del objeto.

Introducción

Si lanzamos un bate de béisbol en el aire, su movimiento es complicado,  cada parte del bate se mueve en una manera diferente de cualquier otra.

No se puede representar el bate como una partícula, en cambio, se trata de un sistema de partículas.

Un objeto ordinario, como un bate de béisbol, contiene tantas partículas (átomos) que lo podemos tratar como una distribución continua de materia. Entonces ¿cómo podremos estudiar su movimiento?, una manera fácil es encontrar su centro de masas y trabajar con este punto.

Centro de masa

El centro de masa de un cuerpo o un sistema de partículas es el punto que se mueve como si toda la  masa se concentrara allí y todas las fuerzas externas se aplicaran sobre él.

Figura 1. El punto de de equilibrio es el centro de gravedad.

Encontrar el centro de masa de un objeto de geometría regular y además de densidad uniforme es fácil y quizás común para nosotros.

El centro de masa coincide con el centro de gravedad cuando el cuerpo está en un campo gravitatorio uniforme.

Pero si el objeto no fuese de geometría regular o que su densidad no sea uniforme.

Figura 2. Centro de gravedad o de masa.

Desarrollo

                Material

-          1 Figura regular

-          1 Figura irregular

-          1 Soporte universal

-          1 Mordaza

-          1m hilo

-          1 Plomada

-          1 Objeto geométrico irregular (el alumno lo debe de traer, martillo, bate, botella, plastilina o juguete)

Procedimiento experimental

-          Sacar el centro de masa de un objeto, geométricamente regular

-          Ahora de un objeto de geometría irregular

 

Figura 3. Buscando el centro de gravedad.

 

¿Cómo sacarías el centro de masa de un bate?

- para ejemplificar tu respuesta, a la pregunta anterior, encuentra el centro de masa del objeto que trajiste (tridimensional).

Movimiento del centro de masa.

-         Si este objeto lo lanzas hacia un compañero, ¿este describe un tiro parabólico?

    Por ultimo lanzar el objeto y grabar el vídeo pasarlo a la computadora y analizar su trayectoria.

Figura 4. Trayectoria de un bate. Observa como los extremos se mueven diferente.

Práctica 8. Movimiento circular y aceleración centrípeta

Fuerza centrípeta

Mediante este experimento de física podrás determinar la fuerza centrípeta de un cuerpo que gira en movimiento circular uniforme. Se experimentara con dos métodos para calcular dicha fuerza. En uno deberás medir distancias con una regla, en el otro contar vueltas.

En la conclusión deberás comparar los resultados obtenidos, por ambos métodos y describir como se complementan.

Objetivos

Que los alumnos:

• Comprendan la acción de la fuerza centrípeta que actúa sobre un cuerpo en movimiento circular uniforme.
• Utilicen métodos experimentales para estudiar fenómenos físicos.

Descripción

En esta actividad, los alumnos realizarán un experimento cuyas variables pueden ser controladas para poder observar y analizar un fenómeno físico. En este caso, el movimiento circular y la fuerza centrípeta.

Fuerza centrípeta

En el movimiento circular uniforme, un cuerpo se mueve en una trayectoria circular a una velocidad de desplazamiento constante. Este movimiento es el que describe, por ejemplo, una piedra a la que hacemos girar atada a una soga. Si la hacemos girar más rápidamente, debemos agarrar la soga con mayor fuerza para que no se deslice de la mano permitiendo que la piedra se aleje y gire con un radio mayor. Da la sensación de que sobre la piedra actúa una fuerza que «la jala hacia afuera», a esta le llamamos fuerza centrífuga. Sin embargo, esta «fuerza centrífuga» en realidad no existe, ya que sobre la piedra actúa una fuerza que «la jala hacia adentro», en la dirección de la soga. Esta es la fuerza centrípeta.

Un cuerpo de masa m en movimiento circular uniforme de velocidad v y fuerza centrípeta F.

TAREAS

Para la primera actividad, para entregar el 13 de febrero, 2026. Les pongo aqui el material.

Primera actividad: realiza un resumen del primer capitulo del libro "Física para ingeniería y ciencias. Autores Wolfgang Bauer, Gary D. WestFall. Volumen 1"

• Enfoca el resumen que realices a la carrera que estas estudiando, o sea el resumen debe ser desde el punto de vista de un ingeniero en...
• Apoyate tambien del video de youtube: https://youtu.be/MoMwhfhLXkk?si=NAmk982EH9x6LzLW 

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE YUCATÁN

FACULTAD DE INGENIERÍA

SECRETARÍA ACADÉMICA

INGENIERÍA FÍSICA

ASIGNATURA: Física General I                    HORAS TEÓRICAS: 60

ÁREA DISCIPLINARIA: Física                       HORAS PRÁCTICAS: 30

UBICACIÓN: 2^o Periodo                                  HORAS TOTALES: 90

INTRODUCCIÓN:

Iniciamos con esta materia un estudio detallado de mecánica, esta es la más antigua de las ciencias físicas, estudia el movimiento de los cuerpos. El cálculo de la trayectoria de una pelota de béisbol o de una sonda espacial enviada a Marte son algunos de los problemas que resuelve, lo mismo que el análisis de las trazas que forman las partículas elementales después de una colisión en los grandes aceleradores. Cuando se describe el movimiento, se trata de la parte de la mecánica denominada cinemática  (termino de origen griego que significa movimiento, como en cinema). Cuando se analizan las causas del movimiento, se refiere a la dinámica (otro término griego que significa fuerza, como en dinamita).

La Física es ante todo una ciencia experimental, a pesar de la elegancia matemática de alguna de sus teorías más complejas y abstractas. Por ello es indispensable que quienes realizan mediciones precisas coincidan en las normas de cómo expresar los resultados.

examen final por si les falto copiarlo

Universidad autónoma de Yucatán

Facultad de Ingeniería

Examen final de Física General 1

Alumno:___________________________ fecha de examen 3 de julio de 2020

Un esquiador de 70 kg  se coloca en reposo en la parte más alta de una semiesfera de hielo, de 10m de radio  y como no hay fricción empieza  a descender con aceleración constante. El esquiador se mantiene en una posición inclinada y no realiza ningún esfuerzo. A causa de la aceleración hay un momento en que se separa de la esfera tangencialmente y a partir de ahí se mueve en movimiento parabólico por el aire a que distancia de la semiesfera toca el piso. Al caer al piso también de hielo ¿cuál es el cambio en su cantidad de movimiento?

Para resolver hay que encontrar

     a)     Velocidad y ángulo con que inicia el movimiento parabólico

     b)     Velocidad con la que llega al piso

     c)     En el piso solo se moverá en dirección X, calcular el cambio en la cantidad de movimiento.

 Para resolver hay que encontrar

   1.     El punto donde deja de hacer contacto

   2.     La velocidad que lleva ahí y el ángulo

   3.     Con ello definir los valores iniciales para la trayectoria parabólica velocidad y ángulo

   4.     Encontrar la velocidad con la que llega al piso

   5.   En adelante solo se moverá sobre el piso, dirección X, entonces hay un cambio en la cantidad del movimiento.

Tercer serie de ejercicios

Solución de la primer serie de ejercicios

Segunda serie de ejercicios

Primera serie de ejercicios

Los ejercicios que marco aquí tienen el objetivo de que te prepares individualmente y mantenerte activo en el estudio de los temas de la asignatura, por el momento no es con fin evaluativo; aunque cuando evaluemos tomare en cuenta tu participación en esta actividad. Me puedes enviar comentarios, dudas y los ejercicios resueltos a mi correo.


Con respecto al laboratorio, en el entendido de que estamos aislados mi primera intención es que sus trabajos los hagan individualmente, pero como de igual forma ustedes pueden trabajar con sus compañeros a distancia trabajen en equipos de dos o tres personas como máximo. PUEDEN REPETIR EQUIPO.

Ejercicios de energía y conservación de la energía
Son  de los libros:
Física. Vol. I, 4ª Edit. Resnick- Halliday
Física Universitaria. Vol I, 12° edición. Sears- Zemansky
Física para ciencias e ingeniería. Vol 1, 4ª edición. Giancoli

¿Qué le pasa a un globo al calentarlo en el microondas?

¿Cómo se transfiere el calor?

Procesos de transferencia de calor

                        

   

CONDUCCIÓN

Es la más sencilla de entender, consiste en la transferencia de calor entre dos puntos de un cuerpo que se encuentran a diferente temperatura sin que se produzca transferencia de materia entre ellos.

Ejemplo:

Tengo una barra metálica con un extremo a 80ºC y otro a temperatura ambiente, si no tengo ninguna otra influencia externa y el extremo caliente se mantiene a 80ºC, habrá una transferencia de calor por conducción desde el extremo caliente hacia el frío incrementando la temperatura de este último.

RADIACIÓN

Es el calor emitido por un cuerpo debido a su temperatura, en este caso no existe contacto entre los cuerpos, ni fluidos intermedios que transporten el calor. Simplemente por existir un cuerpo A (sólido o líquido) a una temperatura mayor que un cuerpo B existirá una transferencia de calor por radiación de A a B.

Para que este fenómeno se perciba es necesario un cuerpo a una temperatura bastante elevada ya que la transferencia térmica en este caso depende de la diferencia de temperaturas a la cuarta potencia: Ta⁴-Tb⁴.

Ejemplo:

Dejas tu coche aparcado en la playa un día no muy caluroso, al volver te apoyas sin querer en el capó del coche y el grito se oye a varios kilómetros de distancia. En este caso aunque el sol se encuentra a bastante distancia de nuestro coche, su temperatura absoluta es tan alta que hace que la transferencia por radiación sea muy importante. Aquí no tiene a penas  influencia que el aire ambiente esté caliente ya que si hubiéramos dejado el coche a la sombra esto no ocurriría.

CONVECCIÓN

En este sistema de transferencia de calor interviene un fluido (gas o líquido) en movimiento que transporta la energía térmica entre dos zonas.

La transmisión de calor por convección puede ser:

·         Forzada: a través de un ventilador (aire) o bomba (agua) se mueve el fluido a través de una zona caliente y éste transporta el calor hacía la zona fría.

·         Natural: el propio fluido extrae calor de la zona caliente y cambia su densidad haciendo que se desplace hacía la zona más fría donde cede su calor.

Ejemplo:

Si enciendo un radiador y espero a que alcance una temperatura bastante alta, no tengo más que poner una mano encima (a una distancia prudencial) para ver que existe un flujo de aire por convección natural. El aire alrededor del radiador se calienta disminuyendo su densidad, por lo tanto, al pesar menos que el aire ambiente, fluye hacía arriba dando paso a un “aire de renovación” alrededor del radiador, reiniciando el proceso de forma cíclica.

El concepto de presión

En Física, llamamos presión a la relación que existe entre una fuerza y el área sobre la que se aplica:

P = F/A

  Ver: https://youtu.be/XX3iPyK553I

Dado que en el Sistema Internacional la unidad de fuerza es el newton (N) y la de superficie es el metro cuadrado (m²), la unidad resultante para la presión es el newton por metro cuadrado (N/m²) que recibe el nombre de pascal (Pa)

1 Pa = 1 N/m²

Otra unidad muy utilizada para medir la presión, aunque no pertenece al Sistema Internacional, es el milímetro de mercurio (mm Hg) que representa una presión equivalente al peso de una columna de mercurio de 1 mm de altura. Esta unidad está relacionada con la experiencia de Torricelli que encontró, utilizando un barómetro de mercurio, que al nivel del mar la presión atmosférica era equivalente a la ejercida por una columna de mercurio de 760 mm de mm de altura.

En este caso la fuerza se correspondería con el peso (m·g) de la columna de mercurio por lo que

P = m·g/A

EJEMPLO:

¿Aproximadamente qué presión ejerce sobre el suelo una persona que está de pie? Si la masa es de 60 kg, como la del señor de la figura 36, y el área de contacto entre la planta los zapatos y el suelo es 0,0380 m², entonces esta presión es 

o:

es decir:

lo que corresponde a 15489.47 pascal.

¿Cómo cambia la presión si la persona levanta uno de sus pies separándolo completamente del suelo?