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FÍSICA II
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PARA EL BACHILLERATO CUATRIMESTRAL
CAMPUS: ________________________________________________________________________
NOMBRE DEL DOCENTE: __________________________________________________________
NOMBRE DEL ESTUDIANTE: ________________________________________________________
NO. DE CUENTA: _________________________________ GRUPO: _________________________
SEMESTRE: ______________________________________ FECHA: _________________________
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C O N T E N I D O
C O N T E N I D O ...................................................................................................................................................... 2
PRESENTACIÓN ........................................................................................................................................................ 3
RECONOCIMIENTOS ................................................................................................................................................. 4
REGLAMENTO DE USO DE LABORATORIOS .................................................................................................................. 5
NORMAS DE HIGIENE Y SEGURIDAD PARA LABORATORIOS ........................................................................................... 9
GUÍA DE PRIMEROS AUXILIOS.................................................................................................................................. 11
RÚBRICA DE EVALUACIÓN ....................................................................................................................................... 13
PRÁCTICA 1. “PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS” ......................................................................................................... 14
PRÁCTICA 2. “PRESIÓN ATMOSFÉRICA” ................................................................................................................... 24
PRÁCTICA 3. “PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES” ............................................................................................................. 31
PRÁCTICA 4. “TEOREMAS DE BERNOULLI Y TORRICELL” ............................................................................................ 39
PRÁCTICA 5. “MEDICIÓN DE LA TEMPERATURA” ...................................................................................................... 49
PRÁCTICA 6. “DILATACIÓN DE SÓLIDOS, LÍQUIDOS Y GASES” ..................................................................................... 57
PRÁCTICA 7. “CALOR ESPECÍFICO” .......................................................................................................................... 67
PRÁCTICA 8. “ELECTROSTÁTICA” ............................................................................................................................ 76
PRÁCTICA 9. “LEY DE OHM” .................................................................................................................................. 85
PRÁCTICA 10. “LÍNEAS DE FUERZA DE DISTINTOS CAMPOS” ...................................................................................... 95
BIBLIOGRAFÍA ...................................................................................................................................................... 105
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PRESENTACIÓN
El modelo educativo de la Universidad del Valle de México, pone en el centro al estudiante como
el actor principal para que ocurra el proceso enseñanza aprendizaje, para el desarrollo de sus
competencias este modelo presenta las asignaturas de ciencias experimentales donde no solo se
conoce la teoría de los fenómenos naturales, también fomenta una serie de prácticas que
contribuirán a que el estudiante se acerque a la experimentación en situaciones controladas.
El propósito de las prácticas en los laboratorios es familiarizar al estudiante con la metodología de
trabajo de las ciencias, proporcionarle un ambiente donde tenga oportunidad de encontrarse con
sustancias e instrumentos que lo motiven a experimentar.
Es en el laboratorio donde se facilita el trabajo en equipo, se da lugar a un proceso de constante
integración, comunicación, investigación, construcción de ideas, surgimiento de nuevas preguntas,
es donde las actividades experimentales propician la reorganización de conocimientos y facilitan el
alcanzar un aprendizaje significativo.
Para lograr tales fines, se propone este manual que, reforzará el desarrollo de competencias
requiriendo de la participación y guía del docente, así como el constante apoyo del responsable de
laboratorio, en el caso de que esa figura exista.
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Cada una de las siguientes prácticas ha sido elegida y propuesta por un grupo de especialistas que
tienen la experiencia necesaria para determinar que son procedimientos adecuados para realizar
en el laboratorio; en cada una se tuvo cuidado especial de garantizar que ninguna de las actividades
desarrolladas utilice sujetos experimentales animales o humanos vivos, así como posibles muestras
de los mismos, atendiendo a una disposición particular de la Secretaría de Salud.
El formato que se presenta en éste grupo de experiencias de laboratorio coincide con lo planteado
en los programas de estudio; esto es, se trata de que el estudiante sea capaz de desarrollar en cada
una de las sesiones prácticas una serie de habilidades y destrezas que le permitan ser competente
y llegar a la resolución de la problemática planteada para cada una de las sesiones de laboratorio.
RECONOCIMIENTOS
En la Vicerrectoría Institucional Académica de Preparatoria (VIAP), nos dimos a la tarea de hacer
un análisis de los manuales o de los materiales con los que se opera en cada plantel y con base en
ese análisis se realizó un diagnóstico que nos permitió identificar la propuesta del Campus que
incluía la mayoría de los elementos que consideramos son los mínimos indispensables. La VIAP
reconoce el esfuerzo de todos los Campus y hace un especial reconocimiento a la Academia de
Ciencias experimentales del Campus San Luis Potosí. La propuesta seleccionada representa un
primer acercamiento para homologar lo que se realiza a nivel nacional en todos los Campus, sin
embargo, es una propuesta que sin duda podrá ser mejorada.
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REGLAMENTO DE USO DE LABORATORIOS CAPÍTULO I
DISPOSICIONES GENERALES
Artículo 1. El presente reglamento es de observancia general y obligatoria para todos los usuarios de
los laboratorios de Química, Física y Bilogía de preparatoria en la Universidad del Valle de México para
efectos de este ordenamiento y con el objeto de abreviar su denominación se designará a los
laboratorios con las siglas lb.
Artículo 2. Los materiales y reactivos de las prácticas no deberán ser sacados del laboratorio
correspondiente salvo en los casos de siniestros, peligro por obras de reparación, mantenimiento, o
limpieza.
Artículo 3. Los materiales y equipos sean cual fuere su naturaleza deberán ser utilizados con extrema
precaución.
Artículo 4. El laboratorio contará con un catálogo de prácticas programadas y autorizadas por la
academia correspondiente para la correcta ejecución y supervisión de las mismas.
Artículo 5. Para llevar a cabo una práctica en el laboratorio se deberá contar con la presencia del
docente de la asignatura y de su auxiliar en caso de ser necesario, así como el uso de bata por los
estudiantes y maestros.
Artículo 6. El curso escolar no habrá concluido hasta que los estudiantes hayan cubierto la última
práctica propuesta por la academia.
CAPÍTULO II.
USO DE LOS LABORATORIOS
Artículo 7. Podrán hacer uso del laboratorio en los horarios programados para la asignatura los
estudiantes que estén debidamente inscritos en los grupos respectivos.
Artículo 8. El número máximo de estudiantes que podrán intervenir en las prácticas del laboratorio
durante una misma sesión será de 30 estudiantes.
Artículo 9. No se dará inscripción a ninguna asignatura en el semestre lectivo aquellos estudiantes
que adeuden cualquier equipo instrumento o material, reactivo o componente al laboratorio.
Artículo 10. En caso de existir algún adeudo de los mencionados en el artículo anterior el estudiante
deberá cubrirlo a la brevedad posible con las características y especificaciones del dañado mientras
no haya cumplido le será impedido el acceso a sus clases.
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Artículo 11. En caso de prácticas y/o proyectos de investigación que requieran de un apoyo adicional,
deberán solicitarlo con anticipación para su autorización.
Artículo 12. Se prohíbe la introducción de alimentos y bebidas al laboratorio.
Artículo 13. Dentro del laboratorio se prohíbe fumar o prender fuego no autorizado para realizar las
prácticas correspondientes.
Artículo 14. Por ningún motivo sé podrá prestar batas por parte del personal de laboratorios a los
estudiantes.
Artículo 15. Las batas de los estudiantes deberán ser 100% algodón, estar bordadas con su nombre
en la parte frontal.
CAPÍTULO III.
SISTEMA DE ACREDITACIÓN
Artículo 16. Un estudiante tendrá derecho a la evaluación final para acreditar una asignatura teórica
practica con base a los lineamientos porcentuales que fije el reglamento de evaluación.
Artículo 17. No se podrá asentar la calificación definitiva de una asignatura teórica práctica hasta que
no se haya cumplido con la totalidad de las prácticas.
Artículo 18. El peso que tendrán las practicas sobre la calificación que se asentará en la boleta del
estudiante será aquel estipulado de acuerdo al número de créditos en los planes y programas de
estudio vigentes es decir la evaluación sé hará en forma integral considerando las horas teórico
prácticas de cada asignatura y en la proporción que están fijadas en el reglamento correspondiente.
Artículo 19. En caso de que el docente de prácticas sea distinto al de teoría el primero evaluará y
enviará las calificaciones al segundo en un plazo no mayor a tres días después de terminadas las
labores del laboratorio en cada periodo escolar.
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CAPÍTULO IV.
OBLIGACIONES
Artículo 20. Los estudiantes tendrán las siguientes obligaciones:
I. Cumplir con las normas de higiene y seguridad establecidas para el laboratorio.
II. Presentarse a sus prácticas con bata blanca.
III. Cuidar las instalaciones y equipos del laboratorio dándoles el uso adecuado.
IV. Presentarse puntualmente con el material requerido a la práctica a realizar.
V. Observar buena conducta dentro del laboratorio.
VI. Cumplir con el 80% de asistencias al laboratorio.
VII. Cumplir con el 100% de las prácticas establecidas.
VIII. Informar al docente de los desperfectos que detecte en el uso de los equipos e
instalaciones.
IX. Entregar los reportes necesarios de cada práctica conforme lo señale el manual
correspondiente elaborado por la academia.
X. Deberá traer o prever lo necesario para guardar sus cosas en los lugares
destinados para ello ya que el personal no se hará responsable de la perdida de
objetos de valor en el área de laboratorios.
XI. Evitar el uso de teléfonos celulares y cualquier dispositivo electrónico de uso
personal dentro de los laboratorios.
XII. Solo estudiantes del grupo podrán estar en los laboratorios para tomar su clase.
CAPÍTULO V.
SANCIONES
Artículo 21. Las sanciones a las que se harán acreedores los diversos miembros de la comunidad
universitaria por incumplimiento del presente reglamento serán aquellas que determine el comité de
honor y justicia del plantel y siendo faltas leves el rector del plantel
Artículo 22. Las sanciones podrán ser de dos tipos: temporales y definitivas.
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Artículo 23. Las faltas cometidas a este reglamento podrán ser consideradas como:
A. Faltas graves son aquellas que ponen en riesgo la integridad física
de los usuarios y/o afecten al uso de instalaciones.
B. Faltas leves es decir aquella que no pongan en riesgo la integridad
física de los usuarios ni afecten al buen uso de las instalaciones.
Artículo 24. Los estudiantes infractores de este reglamento se harán acreedores a las siguientes
sanciones:
1. Negativa a su reinscripción a la universidad si adeudan cualquier tipo de material
reactivo o componente de los equipos que formen parte integral de los
laboratorios de acuerdo a la información girada a la dirección de servicios escolares
y rectoría del plantel.
2. Reposición al día siguiente de ocurrido el hecho del equipo desaparecido o
destruido con las mismas características y normas de calidad especificadas por el
fabricante.
3. Pago de los daños causados por su negligencia en el uso de las instalaciones
materiales accesorios y equipos.
4. Baja del laboratorio en el caso de reincidencia en el hecho mencionado en la
fracción anterior.
5. Expulsión de la universidad en caso de robo y/o mutilación intencional de cualquier
componente reactivo o equipo debiendo además reponer lo substraído o destruido.
En aquellas situaciones no previstas por el presente reglamento la sanción será fijada por el comité
de honor y justicia del plantel.
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NORMAS DE HIGIENE Y SEGURIDAD PARA LABORATORIOS
Para que el desarrollo de una práctica de laboratorio logre sus objetivos, deberán seguirse ciertas
normas de seguridad con el fin de evitar accidentes, algunos quizá con consecuencias graves.
Es por ello que, al realizar un experimento, debes seguir con mucho cuidado las instrucciones de tu
docente y llevar a cabo los experimentos leyendo con atención en tu manual de prácticas las
operaciones a seguir para el éxito de las mismas.
A continuación, se numeran una serie de indicaciones.
1. Revisa el procedimiento de cada práctica antes de entrar al laboratorio, de esta forma podrás
organizar debidamente su trabajo y serás capaz de hacer un análisis más cuidadoso de cuanto
sucedió en ella.
2. Antes de iniciar la práctica cerciórate de que todas las llaves de las mesas de trabajo, en especial
las que están conectadas al gas, funcionen perfectamente y que no existan fugas.
3. Verifica que la campana de extracción y regadera de presión funcionen.
4. Ubica los extintores y el botiquín.
5. Colócate tu bata de laboratorio, la cuál debe ser de manga larga, blanca y estar limpia.
6. Cuando trabajes con sustancias que desprenden vapores tóxicos, se recomienda usar lentes de
seguridad o googles y trabajar en la campana de extracción.
7. No debes jugar o hacer bromas con los compañeros dentro del laboratorio.
8. En la mesa de trabajo debe estar únicamente el material y las sustancias con las cuáles se va a
experimentar, así como el manual de prácticas de cada uno.
9. No debes comer o beber en el laboratorio, recuerda todas las sustancias que se encuentran
dentro del laboratorio son reactivos.
10. No debes fumar o encender cerillos sin autorización.
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11. Antes de encender el mechero, cerciórate primero de que esté lo suficientemente alejado de
sustancias volátiles o combustibles y en seguida prende el cerillo, colócalo en la boca del
mechero y luego abre la llave de gas.
12. No intente efectuar experimentos que no se le hayan indicado porque puede ocurrir un
accidente.
13. Los tubos de ensayo deben calentarse por las paredes para evitar la expulsión de su
contenido. Evite dirigirlos hacia usted o sus compañeros.
14. Nunca sometas a calentamiento el material de precisión (matraces aforados, probetas, etc.)
porque se rompen fácilmente o se deforman.
15. Cuando diluyas un ácido viértelo con cuidado en agua y agítalo constantemente, nunca haga
la operación inversa pues se libera vapor casi explosivamente. “No des de beber al ácido”.
16. Si cae en usted o en su ropa algún material corrosivo, a excepción del ácido sulfúrico, lávese
inmediatamente con agua en abundancia y llame al docente.
17. Al percibir el olor de un líquido no coloques tu cara sobre la boca del recipiente, lo debes
colocar a 15 centímetros de tu cara y con tu mano abanica el aroma.
18. Antes de usar cualquier reactivo lee dos veces la etiqueta para estar seguro de su contenido.
19. No cierres herméticamente los recipientes en los que haya desprendimiento de gas.
20. Los ácidos en general son corrosivos, por lo que no deben desecharse en la tarja. Es
conveniente almacenarlos temporalmente en contenedores adecuados.
21. Usa los vidrios de reloj para pesar sustancias sólidas o semisólidas. Nunca peses directamente
en los platillos de la balanza.
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22. Cuando por algún motivo no puedas finalizar tu experimento en el tiempo estipulado, coloca
etiquetas que indiquen el contenido de los matraces o frascos que haya usado.
23. Los ácidos o sustancias corrosivas no se pipetean con la boca. Utiliza perillas para pipeta
diseñadas específicamente para estos casos.
24. Evite al máximo la contaminación de los reactivos. Una vez extraídos de su recipiente no
deberán regresarse a este, use una espátula o pipeta para cada sustancia según corresponda.
Nota: Como medida de precaución adicional el docente debe dar el visto bueno para el inicio de
cada experimento.
GUÍA DE PRIMEROS AUXILIOS ACETONA
La inhalación de vapores de acetona causa bronquitis crónica, en caso de ingestión es necesario lavar
el estómago, por lo que inmediatamente debes acudir al médico.
ÁCIDOS y ÁLCALIS (BASES)
La gestión de ácidos (clorhídrico, nítrico, sulfúrico, fosfórico y acético) y/o álcalis (sosa cáustica NaOH,
potasa cáustica KOH, cal y amoniaco) causa dolores estomacales, náuseas, vómitos y diarrea, en la
primera fase de acción. Suministra rápidamente, leche o clara de huevos y acude inmediatamente al
doctor, recuerda que el tiempo casi siempre es un factor clave.
Si accidentalmente te cae ácido en la ropa, seca y aplica hidróxido de amonio para neutralizar su efecto.
Sin un ácido cae sobre tu piel, rápidamente seca y lava con mucha agua para diluir. En caso de que te haya producido una quemadura leve aplica una solución de bicarbonato de sodio al 25 %, o bien cubre la herida con vaselina y una gasa para acudir al médico inmediatamente.
Si un ácido cae en tus ojos enjuaga con abundante agua y acude al médico lo más rápido posible
Si cae una base sobre tu ropa, aplica ácido acético diluido o ácido bórico.
Si una base cae sobre tu piel, seca y lava con abundante agua, si se considera necesario aplica una solución de ácido acético diluido o ácido bórico.
Si una base cae en tus ojos, lava con suficiente agua y acude al médico inmediatamente.
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ALCOHOL METILICO (Conocido como industrial)
La ingestión de este tipo de alcohol que no es comestible genera, algunas horas después de su
ingestión, trastornos digestivos (náuseas, vómitos, dolores abdominales, etc.), alteraciones nerviosas
(dolor de cabeza, vértigos, trastornos visuales), etc. Suministra al paciente bicarbonato de sodio en
solución y acude al médico.
AMONIACO
Los vapores del amoniaco son solubles en las secreciones de las vías respiratorias donde actúa como
cáustico y la solución acuosa de amoniaco ocasiona sobre todo intoxicaciones.
BROMUROS
Los bromuros utilizados corrientemente son los de calcio, sodio y potasio. La intoxicación por
bromuros se manifiesta por conjuntivitis, rinitis, anorexia, náuseas y a veces acné. Trastornos
nerviosos como somnolencia y menos frecuentemente excitación motora con alucinaciones. En casos
como estos es necesario acudir lo más pronto con el médico.
COBRE
La inhalación de cobre metálico provoca fiebre. La ingestión de sales de cobre (sulfato) provoca,
gastroenteritis suministra al paciente agua o leche para diluir el tóxico y llévalo con el médico para un
lavado de estómago. El sulfato de cobre causa diarreas verdes.
TETRACLORURO DE CARBONO
La ingestión de tetracloruro de carbono causa gastroenteritis crónica seguid de hepatitis tóxica. La
inhalación de dosis masivas causa edema de pulmón (poco frecuente) o un estado de narcosis.
En caso de ingestión es necesario practicar un lavado de estómago y en caso de inhalación, respiración
artificial, oxígeno, desvestir al intoxicado y lavarlo.
Estas son algunas recomendaciones que te hacemos y la forma en que debes actuar en el caso de
que alguien sufriera un accidente ingiriendo o inhalando alguna de las sustancias antes
mencionadas.
Lo mejor es que siempre te conduzcas con cuidado y prudencia dentro del laboratorio.
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RÚBRICA DE EVALUACIÓN A continuación, se presenta una rúbrica que permitirá evaluar de desempeño del estudiante en cada una de
las prácticas.
RÚBRICA DE VALORACIÓN DEL TRABAJO EXPERIMENTAL
ESCALA DE CALIFICACIÓN
EXCELENTE 2 Pts. ACEPTABLE 1 Pts. INSUFICIENTE 0 Pts.
1. Preparación
• Identifica todos los elementos que
conforma el experimento, plantea sus
objetivos.
• Buen proceso de preparación, muestra
profundidad en la investigación del tema.
• Incluye las referencias bibliográficas
• Identifica solo alguno de los
elementos del experimento.
• Cumplido en la preparación
demuestra conocimiento del tema.
• No Identifica las variables del
experimento, necesita mucha revisión para
la tarea encargada.
2. Trabajo experimental
• Logra seguir todas las instrucciones en la
investigación en diferentes aspectos de la
práctica.
• Desarrolla la práctica experimental de
manera adecuada siguiendo los pasos
correctamente.
• Toma en cuenta el mayor parte de
las instrucciones.
• Requiere ayuda para desarrollar el
trabajo experimental
• No sigue correctamente las instrucciones,
desatiende al desarrollar el trabajo
experimental.
3. Participación
• Su participación es pertinente y oportuna,
es fundamental para la ejecución del
experimento y el buen desarrollo de cada uno
de los conceptos.
• Su participación es oportuna,
aporta buenos elementos y presta
atención a las diferentes
participaciones.
• Está presente pero presta poca atención
a las distintas instrucciones para la
ejecución de la práctica.
4. Reporte de Resultados
• Interpreta correctamente los resultados del
experimento.
• Presenta los datos en correcta
demostrando un nivel alto de comprensión
sobre el contenido.
• Interpreta con algunos errores los
resultados del experimento, tiene
errores en los cálculos, requiere de
alguna revisión para alcanzar el nivel
de excelente.
• Interpreta erróneamente los resultados,
comete muchos errores en los cálculos.
• La presentación de los datos es confusa
el trabajo no merece crédito.
5. Elaboración de conclusiones y referentes bibliográficos
• Elabora conclusiones válidas, bien
fundamentadas basadas en el correcto
análisis de la experimentación.
• Incluye las referencias bibliográficas que
dieron sustento a la experimentación en
todas sus fases.
• Elabora conclusiones parcialmente
válidas, basadas en una
interpretación en parte correcta de
los resultados
• Incluye solo autores o ligas aisladas
que dieron sustento a una parte de
las fases de experimentación.
• Elabora conclusiones no válidas, basadas
en una interpretación deficiente de los
resultados.
• No incluye referentes bibliográficos que
sustenten las fases de experimentación o
las referencias no están asociadas a la
práctica.
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PRÁCTICA 1. “PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS”
Competencias disciplinares básicas en el área experimental.
Sintetiza evidencias obtenidas mediante la experimentación para producir conclusiones y formular
nuevas preguntas. Obtiene, registra y sistematiza la información para responder a preguntas de
carácter científico, consultando fuentes relevantes y realizando experimentos pertinentes. Valora las
preconcepciones personales o comunes sobre diversos fenómenos naturales a partir de evidencias
científicas. Relaciona las expresiones simbólicas de un fenómeno de la naturaleza y los rasgos
observables a simple vista o mediante instrumentos o modelos científicos.
Competencia específica.
Analiza las características fundamentales de los fluidos en reposo y movimiento a través de las
teorías, principios, teoremas o modelos matemáticos aplicándolos en situaciones cotidianas. Utiliza
los conceptos de la hidráulica para explicar el principio de Pascal y Arquímedes
Investiga y contesta correctamente.
1. Menciona tres propiedades de los fluidos y da su definición:
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
2. Menciona tres propiedades particulares de los gases y los fluidos.
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
3. En la vida común ¿Describe en donde puedes identificar la capilaridad?
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
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Redacta el objetivo de la práctica:
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
Redacta una Hipótesis que proponga los resultados esperados:
________________________________________________________________________________
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________________________________________________________________________________
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INTRODUCCIÓN
HIDRÁULICA
La hidráulica es la parte de la Física que estudia la mecánica de los fluidos; analiza las leyes que rigen
el movimiento de los líquidos y las técnicas para el mejor aprovechamiento de las aguas. La hidráulica
se fundamenta en las siguientes consideraciones:
1.- Los líquidos son isótropos, es decir manifiestan las mismas propiedades físicas en todas
direcciones.
2.- Los líquidos son incomprensibles y totalmente fluidos; circulan en régimen permanente toda vez
que sus moléculas atraviesan una sección de tubería a la misma velocidad y de manera continua.
La hidráulica se divide en dos partes: La hidrostática, que estudia los líquidos en reposo y la
hidrodinámica que estudia el comportamiento de los líquidos en movimiento.
“Los líquidos y los gases se conocen como fluidos porque fluyen libremente y tienden a llenar los
recipientes que los contienen. Los fluidos ejercen fuerzas sobre las paredes de los recipientes donde
están contenidos.
Esas fuerzas actúan sobre áreas definidas y originan una condición de presión. En la prensa hidráulica
se utiliza la presión del fluido para elevar cargas pesadas. La estructura de los depósitos de agua, las
presas y los grandes tanques de aceite se diseñan, en gran parte, tomando en cuenta la presión y la
densidad del fluido circundante” (Tippens, 2001).
“Debido a su fluidez, los líquidos y los gases tienen muchas propiedades en común, por lo que resulta
conveniente estudiarlos juntos. Desde luego, líquidos y gases tienen algunas diferencias importantes,
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una relevante es su compresibilidad. Los líquidos no son muy compresibles, mientras que los gases
se comprimen con facilidad” (Wilson, 1996).
“Los fluidos están constituidos por gran cantidad de minúsculas partículas de materia, éstas se
deslizan unas sobre otras; en los líquidos y gases no tienen forma definida, adoptando la del
recipiente que los contiene.
Finalmente recordemos que un gas es expansible, por consiguiente, su volumen no es constante. Un
líquido, por su parte, no tiene forma definida, pero sí volumen definido” (Pérez. 2003).
Las características de los líquidos son:
1.- Densidad:
“La densidad de una sustancia ρ expresa la masa contenida en la unidad de volumen. Su valor se
determina dividiendo la masa de la sustancia entre el volumen que ocupa:
2.- Peso específico:
El peso específico de una sustancia se determina dividiendo su peso entre el volumen que ocupa:
3.- Viscosidad:
“Es una propiedad distintiva de los fluidos. Está ligada a la resistencia que opone un fluido a
deformarse continuamente cuando se le somete a un esfuerzo de corte. Esta propiedad es utilizada
para distinguir el comportamiento entre fluidos y sólidos. Además, los fluidos pueden ser, en general,
clasificados de acuerdo a la relación que exista entre el esfuerzo de corte aplicado y la velocidad de
deformación” (Fernández, 1999).
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4.- Cohesión:
“Es la fuerza que mantiene unidas a las moléculas de una misma sustancia. Por la fuerza de cohesión,
si dos gotas de agua se juntan forman una sola; lo mismo sucede con dos gotas de mercurio.”
5.- Adherencia:
“La adherencia es la fuerza de atracción que mantiene unidas a las moléculas de dos sustancias
diferentes en contacto. Comúnmente las sustancias líquidas se adhieren a los cuerpos sólidos. Al sacar
una varilla de vidrio de un recipiente con agua, está completamente mojada, esto significa que el
agua se adhiere al vidrio, pero si la varilla de vidrio se introduce en un recipiente con mercurio, al
sacarla se observa completamente seca, lo cual indica que no hay adherencia entre el mercurio y el
vidrio” (Pérez, 2003).
6.- Presión
La presión indica la relación entre una fuerza aplicada y el área sobre la cual actúa. En cualquier caso,
en que exista presión, una fuerza actuará en forma perpendicular sobre una superficie.
Matemáticamente la presión se expresa por:
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MATERIALES
Vaso de precipitados de 250 ml
1 Vaso de precipitados de 1000 ml
2 Caja de Petri
1 Probeta de 100 ml
Cronometro
1 varilla de metal
1 balín
2 tubos capilares de diferente grosor
SUSTANCIAS
Agua
Mercurio
Glicerina
Material proporcionado por el alumno:
Pañuelos desechables
Regla 30 cm
Pedazo de cartulina 12 x 12
DESARROLLO EXPERIMENTAL EXPERIMENTO 1 a) Agregue agua en la probeta de vidrio hasta prácticamente llenarla.
b) Deje caer el balín lentamente, desde la superficie del agua, observe, anote y dibuje.
c) Determine la altura, el tiempo que tarde en tocar la base, y calcule la velocidad en m/s.
d) Repita el paso No. 1 pero ahora con Glicerina.
e) Deje caer el balín, lentamente en la superficie de la Glicerina, determine el tiempo y la velocidad
en que el balín toca la base del frasco.
f) Anote y dibuje.
g) Compare la rapidez con que cae el balín en ambos casos
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EXPERIMENTO 2 a) En el vaso de precipitado casi lleno de agua deje caer, lentamente, la navaja en posición vertical
como si uno la punta fuese a cortar el agua.
b) Repita el paso anterior, pero ahora deposítela lentamente sobre la superficie del agua en
posición horizontal.
c) Observe dibuje y anote lo que ocurre en ambos casos.
EXPERIMENTO 3 a) Coloque el mercurio en la caja de Petri. (Tenga mucho cuidado, extreme precauciones, pues el
mercurio se absorbe por la piel y es sumamente tóxico, aún en pequeñas cantidades). Coloque los
dos tubos capilares y observe el comportamiento del mercurio.
b) Llene de agua hasta la mitad la caja de Petri y coloque en ella los dos tubos capilares.
c) Observe y anote el comportamiento del agua.
d) Haga el dibujo de la observación con cada fluido
EXPERIMENTO 4 a) Tome dos tubos de ensaye y agregue en uno de ellos 1 ml agua y en el otro 1 ml de mercurio.
b) Observe el perfil (menisco) y dibuje ambos. ¿Qué diferencia encontró?
EXPERIMENTO 5 a) En el vaso coloque agua hasta aproximadamente la mitad, tape con la tarjeta de cartulina, ponga
su mano sobre la cartulina e invierta la posición del frasco (voltéelo) con rapidez, el vaso debe
quedar boca abajo.
b) Retire su mano de la cartulina y observe. Deduzca y explique qué propiedad de los líquidos se
cumple.
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ANALISIS DE RESULTADOS
1. ¿Se alcanzaron los objetivos de la práctica? Explique:
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2. ¿Qué es la hidráulica?
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________________________________________________________________________________
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3. ¿Cómo se llama la parte de la materia encargada del estudio de los líquidos en reposo?
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
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________________________________________________________________________________
4. ¿Por qué los líquidos y los gases se estudian juntos?
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
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________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
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5. ¿Por qué un líquido no tiene forma definida?
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
6. ¿Qué es el peso específico de una sustancia?
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
7. ¿Qué es la viscosidad?
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
8. Consideras que esta práctica es importante en tu formación académica. Justifica tu respuesta.
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
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________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
22
CONCLUSIONES
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________
REFERENTES BIBLIOGRÁFICOS
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
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EVALUACIÓN DE LA PRÁCTICA
NOMBRE:
RÚBRICA DE VALORACIÓN DEL TRABAJO EXPERIMENTAL
NÚMERO DE EQUIPO:
ESCALA DE CALIFICACIÓN
EXCELENTE 2 Pts.
ACEPTABLE 1 Pts. INSUFICIENTE 0 Pts.
1. Preparación
2. Trabajo experimental
3. Participación
4. Reporte de Resultados
5. Elaboración de conclusiones y referentes bibliográficos
CALIFICACIÓN:
REALIMENTACIÓN:
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PRÁCTICA 2. “PRESIÓN ATMOSFÉRICA”
Competencias disciplinares básicas en el área experimental.
Sintetiza evidencias obtenidas mediante la experimentación para producir conclusiones y formular
nuevas preguntas. Obtiene, registra y sistematiza la información para responder a preguntas de
carácter científico, consultando fuentes relevantes y realizando experimentos pertinentes. Valora las
preconcepciones personales o comunes sobre diversos fenómenos naturales a partir de evidencias
científicas. Relaciona las expresiones simbólicas de un fenómeno de la naturaleza y los rasgos
observables a simple vista o mediante instrumentos o modelos científicos.
Competencia específica.
Identifica y determina la presión hidrostática, el gasto y la velocidad de salida de un líquido, a través
de experimentar a distintas profundidades y obtener el peso específico del líquido, para realizar
cálculos que permitan relacionar la presión con el gasto del volumen desalojado con ejemplos reales
de nuestro entorno las aplicaciones de los principios de Arquímedes y Pascal.
Investiga y contesta correctamente.
1. Define con tus propias palabras lo que significa Presión atmosférica.
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
2. Se sabe que los buzos nadan a profundidades donde la presión es mayor que a nivel del mar.
Explica la causa.
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_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
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3. ¿La presión atmosférica disminuye con la altitud?
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_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
Con base a lo anterior redacta los objetivos de la práctica
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
Redacta una Hipótesis que proponga los resultados esperados:
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
INTRODUCCIÓN
Presión Atmosférica. Nuestro planeta está rodeado por una capa de aire llamada atmósfera. El aire
debido a su peso ejerce presión sobre los cuerpos que están en contacto con él, este fenómeno
recibe el nombre de presión atmosférica.
Todo líquido contenido en un recipiente origina una presión sobre el fondo y las paredes del mismo.
Esto se debe a la fuerza que el peso de las moléculas ejerce en un área determinada. A dicha
presión se le denomina presión hidrostática, ésta aumenta conforme es mayor la profundidad.
La presión hidrostática (Ph) en cualquier punto puede ser calculada multiplicando el peso específico
(Pe) del líquido, por la altura (h) que hay desde la superficie libre del líquido al punto considerado.
Matemáticamente se expresa así: Ph = Peh, o bien; Ph = dgh;
26
Dónde: Ph = presión hidrostática en N/m
d = densidad del líquido en Kg/m3
Pe = peso específico del líquido en N/m
En esta actividad trataremos de relacionar la presión hidrostática con el gasto del volumen desalojado
por un líquido, así como con la velocidad de salida, a través de la experimentación, para aplicar
algunas expresiones matemáticas.
MATERIALES
1 vernier
1 dinamómetro
1 trozo de hilo de cáñamo
Material proporcionado por el alumno:
1 jeringa desechable de 60, 10 y 5 ml nueva
Calculadora
DESARROLLO EXPERIMENTAL: EXPERIMENTO 1 Determinación de la presión atmosférica.
a) Retira la aguja a la jeringa y mide con el vernier el diámetro del émbolo.
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b) Calcula el área del émbolo (con la fórmula A= π r2) que será igual al área de la sección transversal del cilindro de la jeringa por su parte interna.
c) Empuja el émbolo de la jeringa hasta el fondo para expulsar todo el aire contenido en su interior. Ata al émbolo un dinamómetro graduado en Newtons o en gramos fuerza. Obstruye con un dedo la entrada de aire a la jeringa. Posteriormente otro compañero jalará el dinamómetro y con él al émbolo de la jeringa, de tal manera que éste se desplace lentamente a velocidad constante (Ver la figura). Observa y anota la fuerza aplicada con el dinamómetro. Repite dos o tres veces la operación para obtener un resultado confiable. Calcula la presión que fue necesaria para recorrer el émbolo (aplicando P=F/A). Cabe reflexionar que, para obtener el valor de la presión atmosférica del lugar, el valor de la fuerza se debe sustituir en la ecuación de la presión que es la fuerza neta que se debe aplicar para desplazar el émbolo, por lo que debe corregirse el valor de la fuerza leída en el dinamómetro, al restarle la fuerza de fricción cinética que se produce entre el émbolo y las paredes del cilindro de la jeringa cuando se desplaza el émbolo.
d) Para determinar la fuerza de fricción cinética se jala y se desliza a velocidad constante el resorte del dinamómetro, pero ahora dejando entrar libremente el aire a través del cilindro. El valor leído en éste corresponde a dicha fuerza de rozamiento. De aquí que:
F neta = F - fuerza de fricción cinética
Jeringa Área del embolo
Fuerza Fuerza Fricción
Fuerza Neta
P = Fn/A
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ANÁLISIS DE RESULTADOS
1. ¿Se alcanzaron los objetivos de la práctica? ¿Por qué?
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________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
2. Con base en lo realizado en la práctica ¿puedes definir con más precisión qué es presión
Atmosférica?
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________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
3. Explica qué le pasaría a tu cuerpo si pudieras estar a la altura (en un punto específico sin
moverte) donde vuelan los aviones comerciales y no tuvieras ningún tipo de protección.
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________________________________________________________________________________
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________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
4. Consideras que esta práctica es importante en tu formación académica. Justifica tu respuesta.
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
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CONCLUSIONES
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________
REFERENTES BIBLIOGRÁFICOS
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
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EVALUACIÓN DE LA PRÁCTICA
NOMBRE:
RÚBRICA DE VALORACIÓN DEL TRABAJO EXPERIMENTAL
NÚMERO DE EQUIPO:
ESCALA DE CALIFICACIÓN
EXCELENTE 2 Pts.
ACEPTABLE 1 Pts. INSUFICIENTE 0 Pts.
1. Preparación
2. Trabajo experimental
3. Participación
4. Reporte de Resultados
5. Elaboración de conclusiones y referentes bibliográficos
CALIFICACIÓN:
REALIMENTACIÓN:
31
PRÁCTICA 3. “PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES”
Competencias disciplinares básicas en el área experimental.
Sintetiza evidencias obtenidas mediante la experimentación para producir conclusiones y formular
nuevas preguntas. Obtiene, registra y sistematiza la información para responder a preguntas de
carácter científico, consultando fuentes relevantes y realizando experimentos pertinentes. Valora las
preconcepciones personales o comunes sobre diversos fenómenos naturales a partir de evidencias
científicas. Relaciona las expresiones simbólicas de un fenómeno de la naturaleza y los rasgos
observables a simple vista o mediante instrumentos o modelos científicos.
Competencia específica.
Identifica con ejemplos reales de nuestro entorno las aplicaciones del principio de Arquímedes.
Argumenta cómo un líquido ejerce presión sobre el fondo de un recipiente, del mismo modo como
un bloque ejerce presión sobre la mesa.
Investiga y contesta correctamente.
1. ¿Qué establece el principio de Arquímedes?
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_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
2. ¿Qué es el empuje? Da un ejemplo que hayas observado a tu alrededor.
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
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3. A continuación, se muestran las tres alternativas que pueden presentarse de acuerdo con el
principio de Arquímedes. En cada caso señala la relación existente entre el peso del cuerpo y el
empuje que ejerce el líquido.
INTRODUCCIÓN
Principio descubierto por el científico griego Arquímedes, en donde estando un cuerpo sumergido en
un fluido, se mantiene a flote por una fuerza igual al peso del fluido.
Este principio, también conocido como la ley de hidrostática, se aplica a los cuerpos, tanto en
flotación, como sumergidos; y a todos los fluidos.
El principio de Arquímedes también hace posible la determinación de la densidad de un objeto de
forma irregular, de manera que su volumen no se mide directamente. Si el objeto se pesa primero en
el aire y luego en el en agua, entonces; la diferencia de estos pesos igualará el peso del volumen del
agua cambiado de sitio, que es igual al volumen del objeto.
Así ́la densidad del objeto puede determinarse prontamente, dividendo el peso entre el volumen.
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Redacta el planteamiento del problema:
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_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
Redacta una Hipótesis que proponga los resultados esperados:
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________________________________________________________________________________
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MATERIALES
Dinamómetro
Probeta
Vaso de precipitados
Hilo
MATERIAL QUE DEBE TRAER EL ESTUDIANTE
Piezas de un metal de distintos volúmenes
Líquidos: agua, agua con sal, alcohol, glicerina, vinagre.
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DESARROLLO EXPERIMENTAL
Empleando la expresión matemática, determina el valor de la Fuerza de Empuje y compara con el resultado anterior. Anota tus resultados. E=PeV o bien E=dgV ________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________
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Experimento 2. Repite el procedimiento anterior utilizando piezas de un metal con distintos volúmenes. Anota tus resultados en la siguiente tabla.
Escribe tus observaciones con relación a la variación de la fuerza de empuje en función de los volúmenes empleados. _________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Experimento 3.
Elige una pieza de metal para desarrollar lo siguiente. Repite nuevamente el proceso, pero esta vez utilizando
líquidos distintos en la probeta.
Completa la siguiente tabla 2 con la información requerida.
36
¿Cómo es la fuerza de flotación al utilizar la misma pieza de metal, pero sumergida en líquidos distintos? _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ Escribe los valores de densidad de los líquidos empleados en orden ascendente. _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ Si comparamos el comportamiento de los datos, ¿Cómo influye la densidad del líquido en los resultados de la fuerza de empuje obtenidos? _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ ANÁLISIS DE RESULTADOS 1.- Se tienen tres objetos que ocupan en mismo volumen, un cilindro de cobre, una esfera de hierro y un cubo de aluminio. ¿Cuál de los tres objetos experimenta mayor empuje al introducirlos en agua? Justifica. _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 2.- Consideremos un objeto de aluminio. Explica en qué momento experimenta un mayor empuje, si al introducirlo en agua o al introducirlo en alcohol. _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
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3.- Un cubo de 10 cm de arista flota en el agua de un estanque, sobresaliendo 2 cm. Calcular el empuje ejercido por el agua sobre el cubo y determina la densidad del cubo. _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 4.- Con base en los resultados obtenidos y a la hipótesis elaborada, reflexionar y discutir en forma grupal en relación al concepto de fuerza de empuje y las condiciones que la modifican. Relaciona los conocimientos adquiridos con situaciones cotidianas. _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 5.- ¿Por qué́ razón se hunde en el agua un tornillo de acero y no un barco, que es mucho más pesado? _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ CONCLUSIONES
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________
REFERENTES BIBLIOGRÁFICOS
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
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EVALUACIÓN DE LA PRÁCTICA
NOMBRE:
RÚBRICA DE VALORACIÓN DEL TRABAJO EXPERIMENTAL
NÚMERO DE EQUIPO:
ESCALA DE CALIFICACIÓN
EXCELENTE 2 Pts.
ACEPTABLE 1 Pts. INSUFICIENTE 0 Pts.
1. Preparación
2. Trabajo experimental
3. Participación
4. Reporte de Resultados
5. Elaboración de conclusiones y referentes bibliográficos
CALIFICACIÓN:
REALIMENTACIÓN:
39
PRÁCTICA 4. “TEOREMAS DE BERNOULLI Y TORRICELL”
Competencias disciplinares básicas en el área experimental.
Sintetiza evidencias obtenidas mediante la experimentación para producir conclusiones y formular
nuevas preguntas. Obtiene, registra y sistematiza la información para responder a preguntas de
carácter científico, consultando fuentes relevantes y realizando experimentos pertinentes. Valora las
preconcepciones personales o comunes sobre diversos fenómenos naturales a partir de evidencias
científicas. Relaciona las expresiones simbólicas de un fenómeno de la naturaleza y los rasgos
observables a simple vista o mediante instrumentos o modelos científicos.
Competencia específica.
Analiza los principios de la masa y la energía aplicados a un fluido en movimiento, para obtener la
ecuación de gasto, continuidad y Bernoulli. Aplica los conceptos adquiridos para identificar el
comportamiento de los fluidos bajo la ecuación de Bernoulli y el Teorema de Torricelli.
Investiga y contesta correctamente.
1. ¿Cuál es la rama de la física que estudia los fluidos en movimiento?
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_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
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2. Si en un depósito de agua se hacen dos agujeros a diferentes alturas en cuál de ellos crees que
saldrá más rápido el chorro del agua.
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_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
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3. ¿Por qué piensas que los aviones a pesar de ser tan pesados pueden elevarse para volar?
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_________________________________________________________________________________
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___________________________________________________________________________
Redacta el planteamiento del problema:
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
Redacta una Hipótesis que proponga los resultados esperados:
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
INTRODUCCIÓN
La hidrodinámica es el estudio de las propiedades mecánicas y los fenómenos que presentan los
fluidos en movimiento.
Ecuación de Bernoulli.
Las leyes de la dinámica para cuerpos sólidos, vistas en Física I, son aplicables también a los fluidos.
Debido a que no tienen forma propia, se hacen las consideraciones citadas al principio de esta
sección, respecto a los fluidos ideales.
41
Daniel Bernoulli (1700-1782), físico suizo, estudió el comportamiento de los líquidos y aplicó
precisamente una de estas leyes: la ley de conservación de la energía, al comportamiento de un
líquido en movimiento.
Esta es la forma más común de expresar la ecuación fundamental de la hidrodinámica, conocida como Ecuación
de Bernoulli. Esta ecuación, obtenida por Bernoulli, supone el flujo de un líquido ideal incompresible, por lo
que la densidad del líquido no cambia al pasar del punto 1 al punto 2. También se considera insignificante la
viscosidad del líquido, por lo que se supone que no hay pérdida de energía por fricción.
A pesar de lo anterior, la ecuación de Bernoulli nos permite resolver situaciones de líquidos reales sin incurrir
en errores considerables, ya que la pérdida real de energía es insignificante comparada con la magnitud de las
otras energías que intervienen.
Los resultados de los estudios de Bernoulli se pueden resumir así:
“La presión que ejerce un líquido que fluye por un conducto es mayor cuando el líquido fluye a bajas
velocidades, y menor cuando aumenta la velocidad de flujo”.
Es decir, cuando las líneas de flujo se aproximen entre sí, la presión en dicha región será menor.
“En un líquido ideal cuyo flujo es estacionario, la suma de las energías cinética, potencial y de presión
que ejerce un líquido se mantiene constante, es decir, la suma de estas energías en un punto
determinado, es igual a la suma de dichas energías en cualquier otro punto”.
Aplicaciones de la ecuación de Bernoulli.
Al hecho de que la presión que ejerce un fluido depende de la velocidad con que fluye, se le han encontrado
varias aplicaciones. Algunas de ellas se detallan a continuación:
42
Teorema de Torricelli
La ecuación de Bernoulli puede ser aplicada para obtener la velocidad de salida de un líquido contenido en un
recipiente, al cual se le hace un orificio en algún punto por debajo del nivel al que se encuentra la superficie
libre del fluido. Si tomamos como punto inicial 1, un punto ubicado en la superficie libre y como punto 2, el
punto en el cual se encuentra el orificio y aplicamos la ecuación de Bernoulli, tenemos:
De aquí se tiene:
Esta ecuación fue deducida por nuestro ya citado físico italiano Evangelista Torricelli, quien resume su
resultado en el teorema que lleva su nombre:
43
“La velocidad con la que un líquido sale por un orificio de un recipiente, es igual a la que adquiriría un cuerpo
que se dejara caer libremente desde la superficie libre del líquido, hasta el nivel en que se encuentra el orificio”.
Es decir, la velocidad de salida de un líquido depende de su densidad y de la altura o profundidad a la que se
encuentra el orificio de salida.
Sustentación de los aviones
Las alas de un avión son curvas en la parte superior y planas en la parte inferior. Esto hace que, al moverse en
el aire, la velocidad del mismo sea mayor en la parte superior que en la inferior, como lo muestran las líneas
de corriente de la figura. De acuerdo con la ecuación de Bernoulli, la presión en la parte inferior del ala será
mayor que en la parte superior, dando como resultante una fuerza de empuje ascendente o de sustentación.
Mientras mayor es la diferencia de presiones, mayor será el empuje ascendente La sustentación depende de
la velocidad relativa entre el aire y el avión, así como del ángulo formado entre el ala y la horizontal, ya que al
aumentar este ángulo la turbulencia que se produce en la parte superior del ala disminuye la sustentación que
predice la ecuación de Bernoulli. El empuje que recibe un sólido en virtud de que se mueve a través de un
fluido se le llama empuje dinámico, y no debe confundirse con el empuje estático del que habla el Principio de
Arquímedes.
44
MATERIALES
Aguja o clavo
Mechero de Bunsen
Vaso de Precipitados de 1 lt
Vaso de plástico de 250 ml
Cronometro
Manguera para aire
MATERIAL PROPORCIONADO POR EL ESTUDIANTE
Agua
1 botella vacía de 2 litros
1 hoja de papel
1 bola de unicel pequeña
DESARROLLO EXPERIMENTAL
45
ANÁLISIS DE RESULTADOS 1.- ¿Según los cálculos realizados, se cumplió el teorema de Torricelli? ¿Por qué? _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 2.- ¿Hay diferencia entre el alcance que tienen los chorros del agua? Explica: _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
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EXPERIMENTO 2 a) Conecta la manguera de aire a la llave correspondiente. Abre un poco la llave y checa que no sea mucha la presión de salida. b) Mantén la manguera en posición vertical con la salida del aire hacia arriba y coloca la bola de unicel sobre de ella de tal forma que la mantengas en flotación. c) Anota a que se debe este fenómeno y que teorema lo fundamental:
EXPERIMENTO 3 a) Sostén una hoja de papel en posición horizontal y con la manguera de aire comprimido sopla por debajo de la hoja. ¿Qué sucede? _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ b) Ahora sopla por arriba de la hoja. ¿Qué sucede? _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
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c) ¿Qué fenómeno se presenta y con qué Teorema se demuestra? _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ CONCLUSIONES
1.- ¿Se alcanzaron los objetivos de la práctica? ¿Por qué?
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2. ¿Se comprueban las investigaciones de Bernoulli? ¿Por qué?
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3. ¿Cuáles son las fuerzas que actúan sobre un objeto que se coloca en un fluido?
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4. Explica ¿Por qué un bote con casco de acero puede flotar, aunque sea enorme?
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________
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5. Consideras que esta práctica es importante en tu formación académica. Justifica tu respuesta.
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________
REFERENTES BIBLIOGRÁFICOS
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ EVALUACIÓN DE LA PRÁCTICA
NOMBRE:
RÚBRICA DE VALORACIÓN DEL TRABAJO EXPERIMENTAL
NÚMERO DE EQUIPO:
ESCALA DE CALIFICACIÓN
EXCELENTE 2 Pts.
ACEPTABLE 1 Pts. INSUFICIENTE 0 Pts.
1. Preparación
2. Trabajo experimental
3. Participación
4. Reporte de Resultados
5. Elaboración de conclusiones y referentes bibliográficos
CALIFICACIÓN:
REALIMENTACIÓN:
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PRÁCTICA 5. “MEDICIÓN DE LA TEMPERATURA”
Competencias disciplinares básicas en el área experimental.
Sintetiza evidencias obtenidas mediante la experimentación para producir conclusiones y formular
nuevas preguntas. Obtiene, registra y sistematiza la información para responder a preguntas de
carácter científico, consultando fuentes relevantes y realizando experimentos pertinentes. Valora las
preconcepciones personales o comunes sobre diversos fenómenos naturales a partir de evidencias
científicas. Relaciona las expresiones simbólicas de un fenómeno de la naturaleza y los rasgos
observables a simple vista o mediante instrumentos o modelos científicos.
Competencia específica.
Analiza las formas de intercambio de calor entre los cuerpos, las leyes que rigen la transferencia del
mismo y el impacto que este tiene en el desarrollo de la tecnología en la sociedad. Reconoce las
siguientes escalas de temperaturas y sus unidades:
Fahrenheit; Celsius; Kelvin; Ranking. Comprende la relación que existe entre las diferentes escalas
termométricas Aprecia la importancia de los modelos matemáticos en la descripción del
comportamiento del calor y la temperatura.
Investiga y contesta correctamente.
El alumno distinguirá algunas de las enfermedades genéticas adecuándolo a la etiología en México.
1. Define temperatura:
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
2. ¿Cuantas escalas de temperatura existen? Menciónalas:
_________________________________________________________________________________
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_________________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
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3. ¿Cuáles son los instrumentos empleados para medir la temperatura?
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
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_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
4. Investiga los puntos de ebullición y de fusión del agua, del agua salina y del alcohol etílico.
Anótalos:
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
Con base a lo anterior redacta los objetivos de la práctica:
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
INTRODUCCIÓN
“La sensación de calor o de frío está estrechamente relacionada con nuestra vida cotidiana, sin
embargo, el calor es algo más que eso” (Pérez. 2003).
Es común utilizar las palabras calor y temperatura como si fueran sinónimos, pero no lo son. Calor es
la energía que se transmite de un cuerpo a otro, en virtud de una diferencia de temperatura entre
ellos. Temperatura es el promedio de la energía cinética de todas las moléculas que conforman un
cuerpo.
La temperatura de un cuerpo depende del tipo de material de que está formado y de la cantidad de
masa que tenga, es por eso que, objetos sujetos a las mismas condiciones, pueden tener diferentes
temperaturas. (Wilson, 1996).
Hay diferentes tipos de termómetros, la selección de alguno dependerá del cuerpo o sustancia al cual
se desee medir la temperatura, así como la que tenga, aproximadamente, en ese momento:
51
Termómetro de mercurio mide temperaturas de -30 °C hasta 350 °C.
Termómetro de alcohol mide temperaturas de 78 °C hasta -100 °C.
Termómetro de gas mide temperaturas de -200 °C hasta 1 800 °C
Termómetro de metal: se utilizan para medir altas temperaturas, registran hasta 2 000 °C (Tippens, 2001).
Los médicos utilizan el termómetro de mercurio para medir la temperatura del cuerpo humano, su
escala va de 34 °C hasta 42 °C y cada grado está dividido en décimos para facilitar su lectura; en este
tipo de termómetro el tubo capilar es lo suficientemente angosto como para que el mercurio pase a
través de él, solamente bajo presión, ya sea como producto de la expansión térmica cuando se coloca
a una persona o de la fuerza centrífuga que se ejerce cuando éste se sacude al terminar de hacer la
lectura.
Al relacionar las escalas termométricas (Celsius, Fahrenheit y Kelvin) se tiene que: un cuerpo puede
presentarse en estado sólido, líquido o gaseoso, según sea la cantidad de calor que contenga; ya que,
si ésta varía, el mismo cuerpo puede adoptar otro estado diferente al que se observó inicialmente; el
cambio de estado dependerá de la cantidad de calor cedido o absorbido por el cuerpo durante el
intervalo correspondiente.
Los cambios de estado, se dividen en:
- Fusión: cambio del estado sólido al líquido.
- Solidificación: paso del estado líquido al sólido.
- Vaporización: cambio del estado líquido al gaseoso.
- Condensación: retorno de un vapor al estado líquido.
- Licuación: cuando se aumenta suficientemente la presión a un gas, con temperatura baja, éste pasa
al estado líquido.
- Sublimación: cambio directo del estado sólido al gaseoso sin pasar por el líquido.
- Ebullición: es el fenómeno de vaporización que se produce no sólo en la superficie libre de un líquido,
sino desde el interior del mismo (Giancoli, 1997).
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MATERIALES
3 Vaso de precipitados de 100 ml
3 Termómetros
Parrilla eléctrica
Cronometro
Lápices de colores azul, verde y rojo
MATERIAL QUE DEBE PROPORCIONAR EL ALUMNO
Agua
50 ml Alcohol
10 gr. De Sal
El estudiante deberá traer: La Sal y el Alcohol por equipo.
DESARROLLO EXPERIMENTAL a) Coloque un termómetro en cada vaso de precipitado de 100 ml. b) Agregue al primer vaso 50 ml. de agua, en el segundo 50 ml. de alcohol y en el tercero 50 ml. de agua con 1 cda de sal. (10 gr aprox.) c) Ponga a calentar en la parrilla con el indicador en 4 teniendo mucho cuidado. d) Mida y anote en la tabla la temperatura de las muestras cada 3 minutos, suspenda cuando llegue al punto de ebullición y ya no varíe la temperatura. Recuerde sostener el termómetro sin tocar el fondo del vaso. e) Tenga cuidado con el alcohol. Cuando comience a hervir, suspenda el calentamiento retirando el vaso y llévelo a la campana de extracción de humos. f) Realice una gráfica de temperatura contra tiempo para cada una de las sustancias en un mismo plano y analice sus resultados. Utilice el siguiente código de color: Rojo para el alcohol, Verde para el Agua con Sal, y Azul para el agua. g) Indique en cada línea los puntos de ebullición respectivos.
53
54
CONCLUSIONES
1. ¿Se alcanzaron los objetivos de la práctica? ¿Por qué? _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 2. Los resultados obtenidos son congruentes con la investigación previa de los puntos de ebullición de las diferentes sustancias. Explique: _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 3. ¿Qué factores alteran la temperatura de un cuerpo? _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 4. ¿A qué se debe que los puntos de ebullición son diferentes en las tres sustancias del experimento? Explique: _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
55
5. ¿Cómo se interpreta el calor en Física? _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 6. Consideras que esta práctica es importante en tu formación académica. Justifica tu respuesta. _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ REFERENTES BIBLIOGRÁFICOS
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
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EVALUACIÓN DE LA PRÁCTICA
NOMBRE:
RÚBRICA DE VALORACIÓN DEL TRABAJO EXPERIMENTAL
NÚMERO DE EQUIPO:
ESCALA DE CALIFICACIÓN
EXCELENTE 2 Pts.
ACEPTABLE 1 Pts. INSUFICIENTE 0 Pts.
1. Preparación
2. Trabajo experimental
3. Participación
4. Reporte de Resultados
5. Elaboración de conclusiones y referentes bibliográficos
CALIFICACIÓN:
REALIMENTACIÓN:
57
PRÁCTICA 6. “DILATACIÓN DE SÓLIDOS, LÍQUIDOS Y GASES”
Competencias disciplinares básicas en el área experimental.
Sintetiza evidencias obtenidas mediante la experimentación para producir conclusiones y formular
nuevas preguntas. Obtiene, registra y sistematiza la información para responder a preguntas de
carácter científico, consultando fuentes relevantes y realizando experimentos pertinentes. Valora las
preconcepciones personales o comunes sobre diversos fenómenos naturales a partir de evidencias
científicas. Relaciona las expresiones simbólicas de un fenómeno de la naturaleza y los rasgos
observables a simple vista o mediante instrumentos o modelos científicos.
Competencia específica.
Analiza las formas de intercambio de calor entre los cuerpos, las leyes que rigen la transferencia del
mismo y el impacto que este tiene en el desarrollo de la tecnología en la sociedad. Identifica a través
de experiencias cotidianas la dilatación térmica de los cuerpos. Valora la importancia del calor y la
temperatura, así como sus efectos sobre los cuerpos, como una forma de comprender las condiciones
físicas y sociales del medio en que se desenvuelve.
Investiga y contesta correctamente.
1) ¿A qué se llama dilatación?
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
2) ¿Cómo se representa el coeficiente de dilatación lineal?
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
3) ¿La dilatación lineal es una propiedad exclusiva de los metales? ¿Está usted de acuerdo? Justifique.
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
4) ¿Es incremento de las dimensiones de un cuerpo por variación de un grado Celsius?
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
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5) ¿Por qué los líquidos se expanden en menor grado que los gases?
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
6) En lugares donde comúnmente sufren de climas muy fríos con nevadas, ¿Qué problemas pueden
tener con las tuberías hidráulicas domésticas?
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
INTRODUCCIÓN
La dilatación se define como el aumento de las dimensiones de un cuerpo cuando éste absorbe calor.
A excepción del agua, que se contrae cuando su temperatura aumenta de 0º hasta 4 °C. Cuando un
cuerpo absorbe calor, sus moléculas adquieren mayor energía cinética y ocupa mayor espacio; en
consecuencia, el cuerpo aumenta sus dimensiones. El espacio que se da entre las moléculas es
conocido como coeficiente de dilatación y es diferente para cada material.
El calor es una cantidad de energía y es una expresión del movimiento de las moléculas que
componen un cuerpo. Por otro lado, la temperatura: es la medida del calor de un cuerpo (y no la
cantidad de calor que este contiene o puede rendir).
Los cambios de temperatura afectan el tamaño de los cuerpos, pues la mayoría de ellos se dilatan al
calentarse y se contraen al enfriarse. El agua y el hule manifiestan un comportamiento contrario. Los
gases se dilatan mucho más que los líquidos y estos más que los sólidos.
En los gases y líquidos las partículas chocan unas con otras en forma continua, pero si se calientan
chocan violentamente rebotando a mayores distancias y provocarán la dilatación. En los sólidos las
partículas vibran alrededor de posiciones fijas; sin embargo, al calentarse aumenta su movimiento y
se alejan de sus centros de vibración dando como resultado la dilatación. Por lo contrario, al bajar la
temperatura las partículas vibran menos y el sólido se contrae. A la proporción en que puede
aumentar un material su longitud, su superficie o su volumen, se le denomina coeficiente de
dilatación lineal, superficial y cúbica respectivamente, este depende de cada sustancia.
59
De los estados de la materia el sólido es el que se dilata menos en comparación con los fluidos, de los
cuales el gas se dilata notablemente.
La dilatación se considera, de manera general, de tres tipos: lineal, superficial y cúbica o volumétrica.
(Wilson, 1996)
Redacta el planteamiento del problema:
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
Redacta una Hipótesis que proponga los resultados esperados:
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
MATERIALES
Matraz Tela de asbesto
Soporte universal con anillo metálico
Pinzas de sujeción
Tapón perforado de hule o corcho
Un tubo delgado de vidrio
Anillo de Gravesande
MATERIAL QUE DEBE TRAER EL ESTUDIANTE
Globo
Esfera metálica o Balín
Foco de 100W con socket
Agua
Color vegetal
60
DESARROLLO EXPERIMENTAL
1. Utilizando el anillo de Gravesande introduce la esfera en el anillo a temperatura ambiente.
2. Ahora calienta con la flama de un mechero de Bunsen la bola de metal.
3. Trata de introducirla ya caliente en el anillo (cuidando el no quemarte)
¿Por qué no pudiste introducir la bola de metal ya caliente en el anillo de Gravesande? ___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ¿Cómo varia la energía cinética de las moléculas de la bola de metal al recibir calor? _________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Nota: De no contar con este material. i. Enrede un alambre alrededor de una moneda para formar un rectángulo por el cual pase la moneda de modo muy ajustado y retírenla. ii. Colóquense los guantes, de cuero, enciendan la vela y calienten la moneda sosteniéndola con las pinzas. Luego, con mucho cuidado, traten de hacerla pasar a través de la abertura que formaron con el alambre.
61
Describan que sucede.
iii. Enfríen la moneda sumergiéndola en agua y de nuevo intenten pasarla por la abertura ¿Qué sucedió? ¿Por qué́?
Experimento 2.
Armar el equipo como se muestra en la figura, llenado con agua el matraz.
Colorea el agua agregando unas gotas de tinta o un granito de permanganato de potasio (KMnO4), esto te permitirá́ distinguir con mayor claridad el nivel del agua.
Tapa el matraz con un tapón de hule o corcho al que previamente se le ha hecho una perforación en el centro y se le ha introducido un tubo delgado de vidrio.
Ahora coloca el matraz en el soporte metálico apoyándolo en la tela de asbesto, la cual descansa sobre el anillo metálico.
62
Sujeta el matraz con las pinzas de sujeción, caliéntalo con la flama del mechero de Bunsen y observa el nivel del agua en el tubo delgado de vidrio.
Observa si varía el nivel de agua en el tubo delgado de vidrio después de cierto tiempo de calentamiento
Retira el mechero y deja enfriar el agua. Observa la variación del nivel del agua en el tubo.
¿Por qué varió el nivel del agua en el tubo delgado después de cierto tiempo de calentamiento?
_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
63
¿Cómo varió la energía cinética del agua coloreada al recibir el calor? _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ¿Cómo varió la energía cinética del agua coloreada al retirar el mechero de Bunsen y dejarla enfriar? _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Experimento 3. Infla un globo con poco aire y acércalo a un foco de 100watts encendido. Observa lo que sucede con el globo al recibir la energía calorífica del foco. ¿Por qué se incrementa el volumen del globo al acercarlo al foco de 100 Watts? _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________-____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
64
CONCLUSIONES 1. ¿Se alcanzaron los objetivos de la práctica? Explique: _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 2. ¿Qué es la dilatación lineal? _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 3. Cuando un cuerpo absorbe calor, ¿qué pasa con sus moléculas? _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 4. La dilatación lineal que experimenta un cuerpo depende básicamente de tres factores, ¿cuáles son? _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
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5. ¿En qué consiste la dilatación cúbica? _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 6. Considerar la hipótesis planteada, las respuestas del cuestionario y los resultados obtenidos, para que describas situaciones de tu vida cotidiana en la que se presenta la dilatación de los sólidos, los líquidos y los gases. _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
REFERENTES BIBLIOGRÁFICOS
_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
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EVALUACIÓN DE LA PRÁCTICA
NOMBRE:
RÚBRICA DE VALORACIÓN DEL TRABAJO EXPERIMENTAL
NÚMERO DE EQUIPO:
ESCALA DE CALIFICACIÓN
EXCELENTE 2 Pts.
ACEPTABLE 1 Pts. INSUFICIENTE 0 Pts.
1. Preparación
2. Trabajo experimental
3. Participación
4. Reporte de Resultados
5. Elaboración de conclusiones y referentes bibliográficos
CALIFICACIÓN:
REALIMENTACIÓN:
67
PRÁCTICA 7. “CALOR ESPECÍFICO”
Competencias disciplinares básicas en el área experimental.
Sintetiza evidencias obtenidas mediante la experimentación para producir conclusiones y formular
nuevas preguntas. Obtiene, registra y sistematiza la información para responder a preguntas de
carácter científico, consultando fuentes relevantes y realizando experimentos pertinentes. Valora las
preconcepciones personales o comunes sobre diversos fenómenos naturales a partir de evidencias
científicas. Relaciona las expresiones simbólicas de un fenómeno de la naturaleza y los rasgos
observables a simple vista o mediante instrumentos o modelos científicos.
Competencia específica.
Analiza las formas de intercambio de calor entre los cuerpos, las leyes que rigen la transferencia del
mismo y el impacto que este tiene en el desarrollo de la tecnología en la sociedad. Emplea los
conceptos de capacidad calorífica y calor específico y sus unidades, para explicar fenómenos
Reconoce que el calor absorbido o desprendido por un cuerpo es proporcional a su variación de
temperatura y a su masa. Relaciona la dilatación térmica con los cambios de temperatura y las
propiedades físicas de los cuerpos en su entorno. Establece la igualdad entre el calor ganado y perdido
por un entorno. Diferencia entre las formas en que se trasmite de un cuerpo a otro en situaciones
específicas dadas.
Investiga y contesta correctamente.
1. ¿Cómo es la transferencia de calor entre dos cuerpos a diferente temperatura?
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
2. Menciona tres materiales que se emplearás en esta práctica:
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
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3. Escribe la ecuación que se utiliza para calcular el calor específico.
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
4. Con base a lo anterior redacta los objetivos de la práctica:
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
INTRODUCCIÓN
Frecuentemente se emplean las palabras calor y temperatura como si fueran sinónimos, pero no lo
son. Calor es la energía que se transmite de un cuerpo a otro, en virtud de una diferencia de
temperatura entre ellos. Temperatura es el promedio de la energía cinética de todas las moléculas
que conforman un cuerpo.
En el Sistema Internacional (SI), la unidad para medir el calor es el joule (J), aunque también es muy
utilizada la caloría (cal) y la equivalencia entre ellas es: 4.184 J = 1 cal. Para la temperatura, en el SI es
la escala Kelvin (K), pero también se utilizan las escalas en grados Celsius (ºC) y Fahrenheit (F).
La temperatura de un cuerpo depende del tipo de material de que está formado y de la cantidad de
masa que tenga, es por eso que, objetos sujetos a las mismas condiciones, pueden tener diferentes
temperaturas.
El calor no puede almacenarse dentro de un cuerpo. Al entrar en contacto dos cuerpos, el de mayor
temperatura cederá calor al más frío, hasta que ambos lleguen a tener la misma temperatura y
alcancen un equilibrio térmico (Wilson, 1996).
El calorímetro es un instrumento que se usa para comprobar el equilibrio térmico, al medir el calor
intercambiado entre dos cuerpos colocados en su interior. Consiste en un recipiente metálico que
contiene otro en su interior, aislado y bien pulido para evitar la entrada o salida de calor; tiene una
tapa que cierra herméticamente, la cual tiene dos orificios, uno para introducir el termómetro y otro
para el agitador. Al colocar dentro del calorímetro dos o más cuerpos con diferentes temperaturas,
69
después de estar en contacto cierto tiempo, se observa que la temperatura que marca el termómetro
se estabiliza, y es entonces cuando se consigue el equilibrio térmico (Pérez, 2003).
Es prácticamente imposible determinar la temperatura de un cuerpo utilizando sólo los sentidos
humanos, por eso se utilizan los termómetros y su construcción está basada en ciertas propiedades
que poseen los cuerpos en general: (Wilson, 1996; Pérez, 2003; Tippens, 2001).
“Se ha definido la cantidad de calor como la energía térmica necesaria para elevar la temperatura de
una masa dada. Sin embargo, la cantidad de energía térmica requerida para elevar la temperatura de
una sustancia, varía para diferentes materiales. Por ejemplo, suponga que aplicamos calor a cinco
esferas, todas del mismo tamaño, pero de diferentes materiales. Si deseamos elevar la temperatura
de cada esfera a 100ºC, descubriremos que algunas deben calentarse más tiempo que otras”
(Tippens, 2001).
70
MATERIALES
Parrilla
1 Pesa de hierro de 150 gr
1 calorímetro de aluminio
1 termómetro graduado
1 vaso de precipitados de 500 ml
1 probeta graduada de 100 ml
Pinzas para crisol
MATERIAL QUE DEBE TRAER EL ESTUDIATE
Hilo cáñamo
DESARROLLO EXPERIMENTAL En el vaso de precipitado con 500 ml de agua, coloque la pesa previamente amarrada al hilo cáñamo (con el hilo por fuera del vaso), deposítelo sobre la parrilla eléctrica y enciéndala. En el recipiente interno de aluminio del calorímetro deposite 200 cm3 de agua (ma), o sea, 200 g. de ella y registre su temperatura inicial (T0a).
RESULTADOS Cuando el agua del vaso se encuentre en ebullición "T0a", significa que la pesa de hierro sumergida en el agua tiene la misma temperatura. Tome la pesa (mh) e introdúzcala rápidamente dentro del calorímetro, con el termómetro en su lugar, tápelo bien y agite el agua contenida en el recipiente
71
interno del calorímetro. Observe la lectura del termómetro, y cuando llegue al equilibrio térmico anote la temperatura. Esta temperatura es la final del sistema, hierro, agua "Tf".
Procedimiento para calcular el calor específico del hierro. Como la pérdida de calor del bronce debe ser igual al calor ganado por el agua considerando que el aluminio del recipiente y el termómetro no absorben calor – se tiene: Donde:
72
Compare su resultado con el calor específico del hierro que es de 0.113 cal/g°C, y explique por qué considera que exista diferencia _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ EJERCICIO DE REFUERZO DE CONOCIMIENTOS Considere que si 200ml de té a 95º C se vierten en una taza de vidrio de 150 g inicialmente a 25º C. ¿Cuál sería la temperatura de equilibrio esperada? (Dato: Cte=4186J/kg°C y Cvidrio=840J/kg°C).
DATOS
FORMULA
SUSTITUCIÓN
RESULTADO
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CONCLUSIONES. 1.- ¿Se alcanzaron los objetivos de la práctica? ¿Por qué? _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 2.- ¿Qué es el calor? _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 3.- ¿Cuáles son las unidades para el calor en el Sistema Internacional? _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
4.- ¿Cuál es el principal uso que se le da al calorímetro? _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
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5.- ¿De qué depende la temperatura que tiene un cuerpo? _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
6.- ¿Qué es la capacidad calorífica de un cuerpo? _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 7.- Consideras que esta práctica es importante en tu formación académica. Justifica tu respuesta. _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
REFERENTES BIBLIOGRÁFICOS
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
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EVALUACIÓN DE LA PRÁCTICA
NOMBRE:
RÚBRICA DE VALORACIÓN DEL TRABAJO EXPERIMENTAL
NÚMERO DE EQUIPO:
ESCALA DE CALIFICACIÓN
EXCELENTE 2 Pts.
ACEPTABLE 1 Pts. INSUFICIENTE 0 Pts.
1. Preparación
2. Trabajo experimental
3. Participación
4. Reporte de Resultados
5. Elaboración de conclusiones y referentes bibliográficos
CALIFICACIÓN:
REALIMENTACIÓN:
76
PRÁCTICA 8. “ELECTROSTÁTICA”
Competencias disciplinares básicas en el área experimental.
Sintetiza evidencias obtenidas mediante la experimentación para producir conclusiones y formular
nuevas preguntas. Obtiene, registra y sistematiza la información para responder a preguntas de
carácter científico, consultando fuentes relevantes y realizando experimentos pertinentes. Valora las
preconcepciones personales o comunes sobre diversos fenómenos naturales a partir de evidencias
científicas. Relaciona las expresiones simbólicas de un fenómeno de la naturaleza y los rasgos
observables a simple vista o mediante instrumentos o modelos científicos.
Competencia específica.
Explica las leyes de la electricidad y valora la importancia que tiene en nuestros días. Reconoce los
conceptos de: carga eléctrica, conservación de la carga, Ley de Coulomb, conductores y aisladores,
carga por frotamiento o fricción, cargas por contacto e inducción, fuerzas de atracción o repulsión de
las cargas, campo eléctrico, energía potencial eléctrico, y potencial eléctrico Explica la forma en que
los cuerpos se cargan eléctricamente. Identifica conceptos básicos de electrostática. Comprende el
comportamiento de las cargas eléctricas de acuerdo a la ley de Coulomb. Emplea conceptos de
electrostática para explicar cargas eléctricas, fuerzas que se ejercen sobre ellas y su comportamiento
en los materiales.
Investiga y contesta correctamente.
1. ¿Qué es la electrostática?
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
2. Mencione tres materiales que sean buenos conductores de la electricidad:
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
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3. Mencione tres materiales que sean buenos aislantes:
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
4. Mencione las formas de electrizar a los cuerpos y explíquelas:
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
Con base a lo anterior redacta los objetivos de la práctica:
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
INTRODUCCIÓN
Todos los elementos de la naturaleza están compuestos de átomos y una de las partículas principales
de todos los átomos son los electrones, los cuales se pueden desplazar de un átomo a otro, incluso
entre materiales diferentes, formando "corrientes eléctricas" que recorren miles de kilómetros por
segundo. La unidad para medir la corriente eléctrica es el "amperio", que equivale aproximadamente
a un flujo de 6’250,000’000,000’000,000 (6.25 x 1018) electrones cada segundo.
Materiales conductores y aislantes: Todos los materiales conocidos, en mayor o menor grado,
permiten el flujo de la corriente eléctrica a través de ellos, sin embargo, en todos los casos, también
presentan una "resistencia" (o impedancia) al paso de dicha corriente. Mientras menos resistencia
eléctrica presente un material, se considera un mejor conductor y mientras más resistencia presente
será un mejor aislante (Pérez, 2003).
78
Los mejores conductores de electricidad son los metales como el oro, la plata, el cobre o el aluminio
y los mejores aislantes son el vidrio, la mica y algunos materiales sintéticos, por ejemplo, el PVC. Entre
los dos extremos están todos los otros materiales que conocemos y su conductividad o resistencia
puede variar dependiendo de muchas condiciones. Por ejemplo, el agua salada es mucho mejor
conductor que el agua pura, la arcilla es mejor conductor que la arena o el concreto, la madera es
mejor conductora cuando está verde que cuando está seca, y la piel humana es mejor conductora
cuando está húmeda.
El silicio, al igual que algunos otros elementos conocidos como "semiconductores", varía su
resistencia al aplicarle pequeñas señales eléctricas, lo cual ha permitido crear toda la industria
electrónica moderna (Wilson, 1996).
Hay muchos fenómenos físicos y químicos que incitan la formación de corrientes eléctricas. La forma
más elemental de generar electricidad estática es frotando determinados materiales: por ejemplo, al
frotar un peine de plástico con un paño, o nuestro cuerpo con ciertos vestidos o tapetes, o al rozar el
viento seco y frío el automóvil en que viajamos. En cada caso, el peine, nuestro cuerpo o el automóvil
se van cargando lentamente con electricidad estática, superando el "nivel normal" de la superficie
terrestre o de los objetos circundantes.
Debido a que ningún átomo se puede quedar sin electrones ni soportar más de los que le
corresponden, la corriente eléctrica siempre tiende a circular. Si no existe ninguna fuerza externa
(voltaje) que impulse a los electrones o si éstos no tienen un camino para regresar y completar el
circuito, la corriente eléctrica simplemente "no circula". La única excepción al movimiento circular de
la corriente la constituye la electricidad estática, que consiste en el desplazamiento o la acumulación
de partículas (iones) de ciertos materiales que tienen la capacidad de almacenar una carga eléctrica
positiva o negativa (Tippens, 2001).
Finalmente, podemos enunciar la Ley de Coulomb. La fuerza eléctrica de atracción o repulsión entre
dos cargas puntuales q1 y q2, es directamente proporcional al producto de las cargas e inversamente
proporcional al cuadrado de la distancia “r” que las separa (Pérez, 2003).
79
MATERIALES
1 Barra de ebonita.
1 Barra de vidrio.
1 Barra de acrílico.
1 Electroscopio de hojas.
1 Péndulo eléctrico
1 Piel de conejo o gato.
1 Tela de lana.
1 Tela de seda.
1 Hoja de papel
El estudiante por equipo deberá traer: 3 globos y 1 regla o un peine de plástico
DESARROLLO EXPERIMENTAL Y RESULTADOS NOTA IMPORTANTE: Repita los experimentos varias veces para garantizar la obtención de las observaciones de los fenómenos. Tal vez tenga que frotar las barras enérgicamente para cargarlas, especialmente las de vidrio. EXPERIMENTO 1 1. Frote la barra de ebonita, con la piel y aproxímelas a pedazos de papel. Registre sus observaciones. 2. Frote la barra de ebonita en la tela de lana o piel para cargarla eléctricamente y acérquela a la esfera del péndulo, pero sin tocarla, como se muestra en la figura (Fig. 1-1.). Vigile el comportamiento y registre sus observaciones.
80
3. Toque la esfera con su dedo para quitar cualquier carga que pueda tener. Frote de nuevo la barra
de ebonita ahora con la tela de seda y deje, después acerque la barra cargada, a la esfera del péndulo,
observe el comportamiento y registre sus observaciones.
4. Repita las dos experiencias anteriores utilizando la barra de vidrio y después la de acrílico. Anote
sus observaciones.
81
EXPERIMENTO 2
1. Frote la barra de ebonita con la tela de lana o piel. Póngala suavemente en contacto con la pared superior del electroscopio como en la figura del electroscopio. Éste se encuentra ahora cargado negativamente.
Observe qué cambios ocurren en las hojas y registre sus observaciones.
2. Repita el paso anterior con las barras de vidrio y acrílico y anote sus observaciones.
EXPERIMENTO 3
1. Frote un globo inflado con el paño de lana y acérquelo a la pared para que se pegue. Explique por
qué se queda pegado.
2. Frota dos globos inflados con el paño de lana, atados a un cordón y sosténgalos a una misma altura
y juntos. Al soltarlos observe si se quedan pegados o se separan, anote sus observaciones y por qué
sucede.
3. Frote el peine o la regla y acérquelo a pedacitos de papel. Vuelva a frotar el peine y acérquelo al
chorro delgado del agua de la llave. Anote qué sucede en ambos casos.
82
MATERIAL OBSERVACIONES
Globo/ pared
Globo con globo
Plástico y papel
Plástico y chorro de agua
EJERCICIO DE REFUERZO DE CONOCIMIENTOS
Determine el valor de la fuerza eléctrica entre dos cargas cuyos valores son: q1 = - 2 μ C y q2 = - 4 μ
C, al estar separadas en el vacío a una distancia de 20 cm.
DATOS
FORMULA
SUSTITUCIÓN
RESULTADO
CONCLUSIONES 1.- ¿Se alcanzaron los objetivos de la práctica? Explique: _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
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2.- ¿Qué diferencias encontró al cargar las barras de ebonita, acrílico y vidrio? Explique: _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 3.- ¿Qué material es más conductor que el otro. ¿Por qué? _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 4.- ¿Cuál de los materiales de las barras puedes decir que es un aislante? Explique: _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 5.- Consideras que esta práctica es importante en tu formación académica. Justifica tu respuesta. ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
REFERENTES BIBLIOGRÁFICOS
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
84
EVALUACIÓN DE LA PRÁCTICA
NOMBRE:
RÚBRICA DE VALORACIÓN DEL TRABAJO EXPERIMENTAL
NÚMERO DE EQUIPO:
ESCALA DE CALIFICACIÓN
EXCELENTE 2 Pts.
ACEPTABLE 1 Pts. INSUFICIENTE 0 Pts.
1. Preparación
2. Trabajo experimental
3. Participación
4. Reporte de Resultados
5. Elaboración de conclusiones y referentes bibliográficos
CALIFICACIÓN:
REALIMENTACIÓN:
85
PRÁCTICA 9. “LEY DE OHM”
Competencias disciplinares básicas en el área experimental.
Sintetiza evidencias obtenidas mediante la experimentación para producir conclusiones y formular
nuevas preguntas. Obtiene, registra y sistematiza la información para responder a preguntas de
carácter científico, consultando fuentes relevantes y realizando experimentos pertinentes. Valora las
preconcepciones personales o comunes sobre diversos fenómenos naturales a partir de evidencias
científicas. Relaciona las expresiones simbólicas de un fenómeno de la naturaleza y los rasgos
observables a simple vista o mediante instrumentos o modelos científicos.
Competencia específica.
Aplica modelos matemáticos para resolver problemas relacionados a la Ley de Ohm. Diferencia entre
corriente directa y alterna. Establece la relación entre la corriente que circula por un conductor y la
diferencia de potencial que está sometido (Ley de Ohm). Valora el impacto de la electricidad en la
vida cotidiana. Muestra interés para identificar los tipos de circuitos eléctricos que hay en su
alrededor.
Investiga y contesta correctamente.
1. ¿Qué tipo de relación tienen la corriente, el voltaje y la resistencia en un circuito eléctrico?
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
2. Enuncia la ley de Ohm y escribe su modelo matemático.
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
86
3. Describe los elementos de un circuito eléctrico.
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
Con base a lo anterior redacta los objetivos de la práctica:
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________
INTRODUCCIÓN
“La resistencia (R) se define como la oposición a que fluya la carga eléctrica. Aunque la mayoría de
los metales son buenos conductores de la electricidad, todos ofrecen cierta oposición a que el flujo
de carga eléctrica pase a través de ellos. Esta resistencia eléctrica es fija para gran número de
materiales específicos, de tamaño, forma y temperatura conocidos. Y es independiente de la fem
aplicada y de la corriente que pasa a través de ellos.
El primero en estudiar cuantitativamente los efectos de la resistencia para limitar el flujo de carga fue
Georg Simon Ohm, en 1826. Él descubrió que, para un resistor dado, a una temperatura particular, la
corriente es directamente proporcional al voltaje aplicado. Así como la rapidez de flujo de agua entre
dos puntos depende de la diferencia de altura que hay entre ambos, la rapidez de flujo de la carga
eléctrica entre dos puntos depende de la diferencia de potencial que existe entre ellos. Esta
proporcionalidad se conoce, en general, como la ley de Ohm:
La corriente que circula por un conductor dado es directamente proporcional a la diferencia de
potencial entre sus puntos extremos.
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Por lo tanto, la corriente I que se observa con un voltaje V es un indicio de la resistencia” (Tippens,
2001).
“Con base en esta ecuación la Ley de Ohm define a la unidad de resistencia eléctrica de la siguiente
manera: la resistencia de un conductor es de 1 Ohm (1 Ω) si existe una corriente de 1 ampere, cuando
se mantiene una diferencia de potencial de un Volt a través de la resistencia.
Cabe señalar que la Ley de Ohm presenta algunas limitaciones como son:
a) Se puede aplicar a los metales, pero no al carbón o a los materiales utilizados en los transistores.
b) Al utilizar esta Ley debe recordarse que la resistencia cambia con la temperatura, pues todos los
materiales
se calientan por el paso de la corriente.
c) Algunas aleaciones conducen mejor las cargas en una dirección que en otra” (Pérez, 2003).
“En el nivel atómico, la resistencia surge de las colisiones de los electrones con los átomos o los iones
de los que está hecho el material. Por lo tanto, la resistencia es una propiedad del material, es decir,
depende del tipo de material del que se trate” (Wilson, 1996)
MATERIALES
Multímetro
Baterías de 9 y 1.5 V
Caimanes
Interruptor
Resistencias de 3 valores diferentes
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Experimento 1 Medición de Voltaje de Corriente directa.
NOTA: recuerde que la punta negra del multímetro es el NEGATIVO, y la roja es el POSITIVO. Haga la conexión del circuito como se indica en la figura y realice la medición del voltaje de las pilas. Anote: Voltaje de la pila de 9 V _____________ Voltaje de la pila de 1.5 _____________ ¿Hay diferencia entre el valor nominal y el valor medido? _________ Explica a qué se debe: _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
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¿En qué sección del Multímetro colocaste la llave indicadora de medición? _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Experimento 2 Medición de Voltaje de Corriente alterna. Cambia la llave indicadora a la posición adecuada para medir voltaje de corriente alterna. Introduce las puntas medidoras del multímetro en el enchufe de corriente alterna de tu mesa de laboratorio y mide qué diferencia de potencial hay. Anota tu medición:
¿Hay alguna diferencia con el valor nominal que entrega la compañía proveedora de energía? ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ ¿A qué piensas que se debe? _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
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Experimento 3
Medición de intensidad de Corriente directa.
Cambia la llave indicadora a la posición adecuada para medir intensidad de corriente directa.
Haz la conexión del circuito como se encuentra en la figura.
NOTA IMPORTANTE:
NUNCA TRATAR DE MEDIR LA CORRIENTE ELÉCTRICA DIRECTAMENTE DE LA FUENTE DE VOLTAJE, (SIN USAR
UNA RESISTENCIA, LED O ALGUN OTRO DISPOSITIVO). YA QUE SE PRODUCE UN CORTO CIRCUITO QUE QUEMA
EL FUSIBLE DEL MULTÍMETRO Y NO SE PODRÁ USAR MÁS.
LA CORRIENTE SIEMPRE SE MIDE EN SERIE, ABRIENDO EL CIRCUITO.
SI TIENES DUDAS PREGUNTA PRIMERO AL DOCENTE O AL AUXILIAR DEL LABORATORIO.
Anota tu medición:
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Cómo calculas el valor de la corriente con la Ley de Ohm. Desarrolla:
¿Hay alguna diferencia entre los valores medidos y los valores calculados?
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_________________________________________________________________________________
¿A qué piensas que se debe?
_________________________________________________________________________________
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Experimento 4
Medición de Resistencias
Las resistencias están etiquetadas con BANDAS de acuerdo a un “código de colores” que se muestra
en la siguiente tabla:
Cambia la llave indicadora del multímetro para realizar mediciones de resistencias
Mide cada una de las tres resistencias que se te proporcionaron, desacuerdo al esquema:
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¿Hay alguna diferencia entre los valores medidos y los valores calculados?
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
¿A qué piensas que se debe?
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CONCLUSIONES 1.- ¿Se alcanzaron los objetivos de la práctica? ¿Porqué? _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 2.- ¿A qué se debe que al realizar mediciones eléctricas existan diferencias entre los valores nominales y los valores medidos? Explica para cada experimento. _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 3.- Consideras que esta práctica es importante en tu formación académica. Justifica tu respuesta. _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
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REFERENTES BIBLIOGRÁFICOS
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EVALUACIÓN DE LA PRÁCTICA
NOMBRE:
RÚBRICA DE VALORACIÓN DEL TRABAJO EXPERIMENTAL
NÚMERO DE EQUIPO:
ESCALA DE CALIFICACIÓN
EXCELENTE 2 Pts.
ACEPTABLE 1 Pts. INSUFICIENTE 0 Pts.
1. Preparación
2. Trabajo experimental
3. Participación
4. Reporte de Resultados
5. Elaboración de conclusiones y referentes bibliográficos
CALIFICACIÓN:
REALIMENTACIÓN:
95
PRÁCTICA 10. “LÍNEAS DE FUERZA DE DISTINTOS CAMPOS”
Competencias disciplinares básicas en el área experimental.
Sintetiza evidencias obtenidas mediante la experimentación para producir conclusiones y formular
nuevas preguntas. Obtiene, registra y sistematiza la información para responder a preguntas de
carácter científico, consultando fuentes relevantes y realizando experimentos pertinentes. Valora las
preconcepciones personales o comunes sobre diversos fenómenos naturales a partir de evidencias
científicas. Relaciona las expresiones simbólicas de un fenómeno de la naturaleza y los rasgos
observables a simple vista o mediante instrumentos o modelos científicos.
Competencia específica.
Analiza las leyes del electromagnetismo y valora su impacto en el desarrollo de la tecnología y su vida
cotidiana. Demuestra, mediante experimentos sencillos, la existencia de dos polos magnéticos en
todo imán. Identifica los polos norte y sur de diferentes imanes. Utiliza las líneas de fuerza magnética
para representar el campo magnético generado por imanes en formas de barra, circulares, herradura,
etc. Describe las características del campo magnético generado por una corriente eléctrica. Relaciona
el magnetismo con la electricidad a través de experimentos sencillos.
Investiga y contesta correctamente.
1. ¿Qué estudia el electromagnetismo?
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2. ¿Cuáles son las características de los imanes? ¿A qué se le llama campo magnético?
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3. ¿Qué dice la ley de Faraday?
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Investiga cómo funciona un generador eléctrico:
Redacta el planteamiento del problema:
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INTRODUCCIÓN
MAGNETISMO
No se sabe mucho de los primeros usos que dio el hombre al magnetismo. Se cree que las rocas
magnéticas se encontraron por primera vez en una región llamada Magnesia (en lo que ahora es
Turquía) de donde deriva el nombre de magneto” (Wilson.1996). Hewitt menciona que el termino
magnetismo proviene de ciertas rocas llamadas piedra imán que se encontraron hace más de 2000
años en la región de Magnesia, en Grecia.
“Al igual que las cargas eléctricas, la intensidad de la interacción entre las fuerzas de los imanes,
depende de la distancia que los separa. Mientras que las cargas eléctricas producen fuerzas eléctricas,
ciertas regiones llamadas polos magnéticos producen fuerzas magnéticas” (Hewitt, 1999).
“Todo imán está rodeado por un espacio, en el cual se manifiestan sus efectos magnéticos. Dichas
regiones se llaman campos magnéticos. Así como las líneas del campo eléctrico fueron útiles para
describir los campos eléctricos, las líneas de campo magnético, llamadas líneas de flujo, son muy
útiles para visualizar los campos magnéticos. La dirección de una línea de flujo en cualquier punto
tiene la misma dirección de la línea de fuerza que actuaría sobre un polo norte imaginario aislado y
colocado en ese punto. De acuerdo con esto, las líneas de flujo magnético salen del polo norte de un
imán y entran al polo sur. A diferencia de las líneas de campo eléctrico, las líneas de campo magnético
no tienen puntos iniciales o finales; forman espiras continuas que pasan a través de la barra metálica”
(Tippens, 2001).
“La mayoría de los imanes utilizados ahora son artificiales, pues se pueden fabricar con una mayor
intensidad magnética que los naturales, además de tener mayor solidez y facilidad para ser
moldeados según se requiera. No todos los metales pueden ser imantados y otros, aunque pueden
adquirir esta propiedad, se desimantan fácilmente, ya sea por efectos externos o en forma
espontánea. Muchos imanes se fabrican con níquel y aluminio, hierro con cromo, cobalto, tungsteno
o molibdeno.
Desde hace más de un siglo, el inglés Michael Faraday estudio los efectos producidos por los imanes.
Observó que un imán permanente ejerce una fuerza sobre un trozo de hierro o sobre cualquier imán
cercano a él, debido a la presencia de un campo de fuerzas cuyos efectos se hacen sentir a través de
un espacio vacío. Faraday imaginó que de un imán salían hilos o líneas que se esparcían, a éstas las
llamó líneas de fuerza magnética. Dichas líneas se encuentran más en los polos pues ahí la intensidad
es mayor” (Pérez, 2003).
“En general se acepta que el magnetismo de la materia es el resultado del movimiento de los
electrones en los átomos de las sustancias. De ser así, el magnetismo es una propiedad de la carga en
movimiento y está estrechamente relacionada con el fenómeno eléctrico. De acuerdo con la teoría
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clásica, los átomos individuales de una sustancia magnética son, en efecto, diminutos imanes con
polos norte y sur” (Tippens, 2001).
MATERIALES
Imanes
Limaduras de hierro finas
4 Agujas, hilo de coser
Disco de corcho
Plato de plástico
Brújula
Bobina, multímetro
Hoja de papel
DESARROLLO EXPERIMENTAL EXPERIMENTO 1 a) Coloque un imán bajo una hoja de papel o un plato de plástico desechable y espolvoreamos las limaduras de hierro, observando cómo se distribuyen las líneas de fuerzas magnéticas. Dibuja lo que estas observando:
99
b) Colocamos dos imanes en fase de atracción o repulsión, colocamos encima una hoja de papel o un
plato de plástico desechable de plástico y espolvoreamos las limaduras de hierro, que se orientan
siguiendo las fuerzas magnéticas que se crean, de modo que podemos «visualizar» esta fuerza
invisible.
Dibuja tus observaciones:
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EXPERIMENTO 2 Puesto que la Tierra se comporta como un gran dipolo, vamos a demostrarlo construyendo brújulas caseras. Para ello, tomamos la aguja y la frotamos sobre un imán durante 30 segundos, es importante hacerlo en la misma dirección; luego, la situamos sobre un disco de corcho que flote sobre agua. La aguja señala la dirección N-S; podemos comprobarlo comparándola con una brújula convencional. Dibuja tus observaciones.
101
3.-Coloca el imán de barra dentro de la bobina, y no lo muevas. ¿Qué ocurre con la lectura del multímetro? ¿Qué necesitas hacer para que surja de nuevo una lectura en milivolts? Explica _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 4.- ¿Con qué principio físico se relaciona el experimento? ¿Por qué? _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
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CONCLUSIONES 1. ¿Por qué podemos observar las líneas de fuerzas magnéticas en el primer experimento? _________________________________________________________________________________
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2. ¿Qué sucede en las fases de atracción y de repulsión con las líneas de fuerza magnéticas? Explica:
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3. ¿Por qué es importante imantar la aguja en la misma dirección, en el segundo experimento?
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4. ¿Cómo se relaciona el experimento 4 con un generador eléctrico? Explica:
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5. Consideras que esta práctica es importante en tu formación académica. Justifica tu respuesta.
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REFERENTES BIBLIOGRÁFICOS
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EVALUACIÓN DE LA PRÁCTICA
NOMBRE:
RÚBRICA DE VALORACIÓN DEL TRABAJO EXPERIMENTAL
NÚMERO DE EQUIPO:
ESCALA DE CALIFICACIÓN
EXCELENTE 2 Pts.
ACEPTABLE 1 Pts. INSUFICIENTE 0 Pts.
1. Preparación
2. Trabajo experimental
3. Participación
4. Reporte de Resultados
5. Elaboración de conclusiones y referentes bibliográficos
CALIFICACIÓN:
REALIMENTACIÓN:
105
BIBLIOGRAFÍA
1. Tippens Paul E. (2001), Física Conceptos y Aplicaciones. México. McGRAW-HILL. 6a edición. Págs.
325,
2. Wilson Jerry D. (1996), Física. México. Pearson Educación. 2a edición. Pág 292
3. Pérez Montiel H. (2003). Física General. México. Publicaciones Cultural 3a reimpresión. Págs.
260– 263
4. Giancoli Douglas C. (1997), Física Principios con Aplicación. México. Prentice Hall. 4a Edición. Pág.
366
5. Zitzewitz Paul W. (2004). Física Principios y Problemas. Colombia. McGraw-HillPrimera edición.
Págs. 303
106
“POR SIEMPRE RESPONSABLE DE LO QUE SE HA CULTIVADO”
©2019 por la Universidad del Valle de México.
Este Manual fue elaborada en la Vicerrectoría Institucional Académica de
Preparatoria de la UVM y apela al Código de Ética y Conducta de Laureate
Education, Inc.
