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GGUUIIAA DDEE LLAABBOORRAATTOORRIIOO DDEE FFIISSIICCAA IIIIII
Elaborado por: Lic. Manuel Fuentes, Mgter. Armando Tun, Prof. Jovito Guevara, Dr. Juan
Collantes, Ing. Yolanda Cordero, Ing. Abel Bermdez, Dr. Abrego Ildeman, Mgter. Salomn Polanco.
Revisado y actualizado por: Mgter. Armando Tun, Mgter. Salomn Polanco, Prof. Otn Poveda
Edicin 2011
UUNNIIVVEERRSSIIDDAADD TTEECCNNOOLLGGIICCAA DDEE PPAANNAAMM
FFAACCUULLTTAADD DDEE CCIIEENNCCIIAASS YY TTEECCNNOOLLOOGGAA
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PROLOGO
Este trabajo fue posible gracias a la colaboracin de los profesores de la Coordinacin de Fsica de la
Facultad de Ciencias y Tecnologa de la Universidad Tecnolgica de Panam, que participan
impartiendo las disciplinas experimentales de Fsica III, para las diferentes carreras de ingeniera.
El objetivo central de esta gua est en proporcionar una de experiencias y herramientas para el
tratamiento y anlisis de datos, en donde el estudiante pueda desarrollar habilidades relativas a las
actividades experimentales. En estas actividades el estudiante necesita organizar sus datos y descubrir
cules son las informaciones tiles que puedan ser interpretadas segn los modelos propuestos.
La Fsica es una ciencia experimental por excelencia y por tanto, al observar el fenmeno natural, se
trata de encontrar modelos o patrones y principios que los relacionen. El desarrollo de las experiencias
requieren de mucha creatividad, honestidad profesional y pensamiento crtico en todas sus etapas.
Se hace necesario la orientacin permanente del profesor para que haya una discusin con los
estudiantes en relacin al desarrollo de las experiencias . El cumplimiento del objetivo propuesto en
estas experiencias depender mucho de esta orientacin.
La gua est diseada para los laboratorios del curso de Fsica III, de un semestre de duracin, la cual
no presupone por parte del estudiante, un entrenamiento anterior en Fsica. Solamente se requieren los
conocimientos bsicos de lgebra y geometra , aptitudes que nuestros estudiantes adquieren en la
educacin media
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PARA EL ESTUDIANTE
Este trabajo que hoy le presentamos ha sido el producto de una paciente labor, de una interaccin entre
los profesores de laboratorio y los alumnos de primer y segundo ao de la Universidad Tecnolgica de
Panam durante los ltimos tres aos.
La gua ha sido elaborada para proporcionarles la experiencia de descubrir hechos, elaborar hiptesis y
desarrollar los conocimientos que se imparten durante las clases tericas.
Usted observar la naturaleza en cierta forma prescrita, y sus conclusiones a partir de esas
observaciones sern los hechos y teoras bsicas en las que se fundamenta la ciencia fsica.
Usted encontrar muchas preguntas mientras desarrolla sus observaciones; stas son para llamar la
atencin y guiarles en la direccin deseada. Con ese cuestionario usted tiene la oportunidad de
demostrar cuanto entiende del material trabajado.
La gua ha sido confeccionada para dar el mnimo de instrucciones que produzcan el fenmeno que ha
de ser observado. Se espera que el estudiante, por iniciativa propia, encuentre la importancia del
fenmeno observado y, a la vez, proyecte sus resultados y conclusiones hacia algunas aplicaciones,
llevando esto consigo una aplicacin y afianzamiento en el conocimiento de los conceptos fsicos.
Cada una de las actividades experimentales tiene dos objetivos que son:
La observacin e identificacin del concepto involucrado
La observacin de una relacin definida entre la teora y el modelo
No espere que el profesor de laboratorio le diga lo que usted debe observar.
Sin embargo, se espera que usted compare sus observaciones con las de los otros grupos de trabajo pero
usted debe sacar, individualmente, sus propias conclusiones. Esta gua, como todo libro, est sujeta a
las crticas y sugerencias que ustedes nos den para ponerlas en prctica y as poder brindarles cada da
una obra ms perfeccionada.
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Experiencias
1. MOVIMIENTO ARMONICO SIMPLE 5
2. MOVIMIENTO ARMONICO SIMPLE ( SENSORES) 9
3. MOVIMIENTO ARMONICO AMORTIGUADO 14
4. OSCILACIONES MECANICAS EN EL PENDULO SIMPLE 18
5. ANALISIS CUALITATIVO DEL MOVIMIENTO ONDULATORIO 22
6. ONDAS ESTACIONARIAS EN CUERDAS 25
7. VELOCIDAD DE LAS ONDAS EN UNA CUBETA 31
8. MIDIENDO LA VEOCIDAD DEL SONIDO 37
9. REFLEXION EN ESPEJOS ESFERICOS Y CONCAVOS 41
10. REFRACCION DE LA LUZ 47
11. IMGENES FORMADAS POR LENTES CONVEXAS 54
12. COEFICIENTE DE EXPANSION LINEAL 59
13. CALOR DE FUSION Y CALOR DE VAPORIZACION 64
14. EFECTO JOULE 69
Referencia
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MOVIMIENTO ARMNICO SIMPLE OBJETIVOS
Determinar la constante de un resorte
Determinar la relacin entre el perodo y la masa en el movimiento armnico
simple para un sistema masa-resorte
ANALISIS INDAGATORIO
1. Qu condiciones son necesarias para producir el movimiento armnico
simple en el sistema masa-resorte? Ser peridico este movimiento?
2. Si al sistema masa- resorte le aplicamos una fuerza extra a partir de su
posicin de equilibrio, qu le ocurre al sistema? Qu tipo de movimiento
se produce?
3. Qu magnitud fsica afecta el periodo de oscilacin del resorte?
DESCRIPCIN TERICA Experimentalmente se estudian los movimientos oscilatorios como prembulo al
anlisis de las vibraciones y ondas.
Se utilizan dos sistemas muy particulares, el sistema masa-resorte (utilizado en
esta experiencia) y el pndulo simple. Estos sistemas son muy tiles pues nos
permiten analizar sin muchas dificultades una gran cantidad de constantes y
variables fsicas asociadas con los movimientos peridicos.
En el anlisis fsico del movimiento de estos sistemas se descubre que las
condiciones para que exista una oscilacin es que debe existir una fuerza
restauradora que apunte siempre hacia un mismo punto, el punto de equilibrio.
El modelo matemtico que describe el movimiento oscilatorio, tiene una solucin
lineal siempre y cuando la fuerza restauradora sea proporcional a la deformacin
respecto al punto de equilibrio.. En el sistema masa-resorte, la fuerza restauradora
se origina cuando se deforma el resorte y, siempre ser proporcional al
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estiramiento cuando este sea pequeo, de tal manera que no se supere el lmite
elstico del resorte.
El perodo de oscilacin de un resorte para una masa fija al extremo de un resorte
est dado por la relacin:
k
mT 2 ecuacin 1
en donde: k = constante de elasticidad del resorte
m = masa efectiva del sistema oscilante.
Para considerar mediciones precisas es necesario adicionar parte de la masa del
resorte a la masa suspendida de manera tal que la masa efectiva ser
m = R
mm3
1
mR = masa del resorte
m = masa suspendida
MATERIALES SUGERIDOS
Masas de diferentes valores
Metro
Escala y soporte
Cronmetro
Balanza
Resorte
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EXPLORACIN
Parte A
Con la ayuda de un resorte, un soporte, una regla, porta masas y masas
conocidas; arme un dispositivo experimental que le permita medir la fuerza
aplicada a un resorte y el respectivo estiramiento que tenga el mismo (sugerencia:
por lo menos unas cinco medidas, utilice unidades patrn del sistema internacional
de unidades, al medir tenga presente los criterios de las cifras significativas).
Parte B
Utilizando el montaje anterior, coloque una masa pequea y estire el resorte unos
5mm. Luego libere el sistema para que oscile libremente, accione un cronmetro y
mida el tiempo que tarda en realizar 20 oscilaciones completas y calcule el periodo
de oscilacin del resorte, tabule sus datos, repita este ensayo incrementando
sucesivamente la masa colgante.
REGISTRO DE DATOS
Construya una hoja de registro de datos en donde tabule, anotar e identifique toda
la informacin obtenida en la actividad, registre cuidadosamente lo que hizo y los
resultados que obtuvo en un formato que sea fcil de seguir y pueda compartirlo
con sus compaeros.
ANLISIS DE RESULTADOS
1. Cmo determin usted la constante experimental del resorte?
2. Expliqu por qu no fue necesario conocer la masa del cuerpo colgante
para determinar la constante de rigidez del resorte?
3. Mencione tres posibles fuentes de error mientras realizaba esta
experiencia.
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4. Contraste sus predicciones con los resultados obtenidos. Eran correctas
sus predicciones?
GLOSARIO
CONCLUSIONES
REFERENCIAS
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MOVIMIENTO ARMNICO SIMPLE (CON LA UTILIZACIN DE SENSORES)
OBJETIVOS Relacionar el Movimiento Armnico Simple con la posicin y tiempo mediante
el empleo de grficos.
Comparar caractersticas del Movimiento Armnico Simple de distintas
con
