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• JESUS EDILBERTO MARTINEZ GRANADOS

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GUÍA DE PRÁCTICA DE LABORATORIO

Fecha: 15/Oct/2015

1. IDENTIFICACIÓN PROGRAMA ACADÉMICO

DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BÁSICAS

UNIDAD DE ESTUDIO

LABORATORIO DE FENÓMENOS FÍSICOS

PRACTICA DE LABORATORIO INTEGRANTES

ANÁLISIS DE UN EXPERIMENTO María Alejandra Alonso Miguel Ángel Alvis Diaz Jesús Edilberto Martínez Granados Angy Marcela Hernández Romero María Camila Moncada Díaz Andrés Antonio Melo Tello

2. MEDIDAS DE SEGURIDAD PARA LAS PERSONAS Y EL AMBIENTE A TENER EN CUENTA EN EL DESARROLLO DE LA PRACTICA REACTIVOS Cantidad

Nombre

Clase de riesgo*

1 No aplica EQUIPOS Cantidad

Agua No aplica

Ninguno No aplica

Nombre

Clase de riesgo *

No aplica No aplica MATERIALES Cantidad

No aplica No aplica

No aplica No aplica

Nombre

Clase de riesgo*

1 No aplica

Tarro No aplica

Ninguno No aplica

Medidas de seguridad No aplica No aplica

En caso de accidente No aplica No aplica

Medidas de seguridad No aplica No aplica

En caso de accidente No aplica No aplica

Medidas de seguridad No aplica No aplica

En caso de accidente No aplica No aplica

*Clase de riesgo: Biológico grado 1, Químico, Eléctrico, Físico, ninguno 3. BUENAS PRÁCTICAS DE SOSTENIBILIDAD AMBIENTAL EN EL MANEJO DE RESIDUOS A TENER EN CUENTA EN EL DESARROLLO DE LA PRACTICA Nombre residuo

Clasificación de la Manejo del residuo En caso de accidente peligrosidad * No aplica No aplica No aplica No aplica No aplica No aplica No aplica No aplica *Clasificación de peligrosidad: según la “Guía de almacenamiento de sustancias químicas y residuos químicos”. DOCUMENTO ORIGINAL FRN-002-f1

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4.1 OBJETIVO 1. Hallar la ecuación que liga el comportamiento de tres variables. 2. Aplicar correctamente el proceso de linealización de un conjunto de datos experimentales. 3. Discutir las conclusiones a que se llegaron comparándolas con el modelo ideal de la experiencia. 4.2 FUNDAMENTOS TEÓRICOS Muchas leyes de la física expresan la relación entre más de dos variables, por ejemplo la “Ley de Gravitación Universal”, la cual establece que la fuerza entre dos masa puntuales es directa mente proporcional al producto de las masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa, o sea, que la fuerza depende tanto de los valores de las masas como de la distancia entre ellas. ¿Cómo se podría obtener esta ley a partir de datos experimentales, si por medio de un análisis de gráficas solo logramos obtener la relación entre dos variables? Primero hallamos la relación entre la fuerza y el producto de las masas, para una distancia entre masas cualquiera y obtenemos que:

F..m1m2 Si esta misma relación se cumple para cualquier otro valor de la distancia entre las masas, se dice que la relación entre la fuerza y el producto entre las masas es independiente entre la distancia de separación de ellas. Ahora se halla la relación entre la fuerza y la distancia para un determinado valor de las masas, obteniendo:

F ..

1 r2

Si esta relación es la misma para cualquier para cualquier otro valor de las masas, se dice que la relación entre la fuerza y la distancia es independiente del valor del producto entre las masas. Si se cumplen simultáneamente las condiciones de independencia de las relaciones con respecto a la tercera variable se pueden expresar las anteriores expresiones simultáneamente en una sola y escribir:

F ..

m1 m2 r2

De esta misma manera, se pueden resolver otros problemas experimentales que se refieran al comportamiento de un determinado sistema.

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4.3 PROCEDIMIENTO El presente experimento se realiza llenando de un líquido cuatro tarros a los cuales se les había realizado un orificio en su base, cada tarro se llena con el líquido a diferentes alturas y se toma con un cronometro el tiempo en segundos de desocupado obteniéndose la siguiente tabla. Altura h (cm) Diámetro d (mm) 1.5 2.0 3.0 5.0

30

10

4

1

73.0 41.2 18.4 6.8

45.3 23.7 10.5 3.9

26.7 15.0 6.8 2.2

13.5 7.2 3.7 1.5

Tabla 2.1 4.4 CUESTIONARIO De la tabla 2.1 realice en orden los siguientes pasos: En papel milimetrado realice las gráficas de comportamiento de tiempo como una función del diámetro para cada una de las alturas. (Obtendrá cuatro figuras.) Nota: Coloque la variable independiente (diámetro) en el eje horizontal y la variable dependiente (tiempo) en el eje vertical, no olvide rotular los ejes con sus respectivas unidades además, ajuste cada eje a fin que cada gráfica abarque por lo menos el 70% del papel. 80,0 73,0

70,0

tiempo (s)

60,0 50,0

45,3

40,0 30,0

26,7

20,0

41,2 23,7

18,4 10,5 6,8 3,7

13,5 15,0 7,2

10,0 0,0 0,0

1,0

2,0

3,0

6,8 3,9 2,2 1,5 4,0

5,0

6,0

diametro (mm)

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2,0 1,8 1,6

Tiempo (s)

1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

Diametro (mm)

•

Qué clase de relación hay entre estas dos variables.

RTA: Las variables de diámetro y tiempo son inversamente proporcionales ya que a menor diámetro mayor tiempo •

¿Cuál es el comportamiento de las cuatro gráficas, ahora?

RTA: El comportamiento sigue siendo el mismo, pero ahora en la gráfica 2 observamos líneas rectas en lugar de curvas, las cuales tienen una pendiente negativa Calcule por medio de la función de regresión lineal el valor de la pendiente y el punto de corte en cada gráfica, es decir que para cada una de las alturas la ecuación es: Para h = 30 cm la ecuación es:

𝑡 = 158,4𝑑 −1,972

Para h= 10 cm la ecuación es

𝑡 = 97,72𝑑 −2,026

Para h = 4 cm la ecuación es

𝑡 = 61,65𝑑 −2,067

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Para h = 1 cm la ecuación es

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𝑡 = 26,30𝑑 −1,79

2

Las unidades del coeficiente que acompaña a la variable son 𝑚 ⁄𝑠 De las anteriores ecuaciones, que puede usted concluir para la relación entre T y d. RTA: Es una relación no lineal ya que entre menor sea el diámetro mayor es el tiempo en el que el líquido tardará en vaciarse. Se observa que el exponente de “d” son valores que tienden a -2, por lo cual las 4 graficas se asemejan en su pendiente. En papel milimetrado realice las gráficas de comportamiento de tiempo como una función de la altura, para cada diámetro. (Obtendrá cuatro figuras.). 80,0 70,0

Tiempo (s)

60,0 50,0 40,0 30,0

20,0 10,0 0,0 0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

35,0

Altura (cm)

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Lleve estos mismos puntos a papel logarítmico. 2,0 1,8 1,6

Tiempo (s)

1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

Altura (cm)

•

¿Cuál es el comportamiento de las cuatro gráficas, ahora?

RTA: Se observa línea recta con pendiente positiva. En el cual se observa que a mayor altura mayor es el tiempo en que tarda en vaciarse el recipiente. Calcule por medio de la función de regresión lineal el valor de la pendiente y el punto de corte en cada gráfica, es decir que para cada uno de los diámetros la ecuación es:

Para d = 1.5 mm la ecuación es:

𝑡 = 6,91ℎ0,712

Para d = 2 mm la ecuación es:

𝑡 = 3,89ℎ0,733

Para d = 3 mm la ecuación es:

𝑡 = 2,29ℎ0,746

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Para d = 5 mm la ecuación es:

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𝑡 = 1,51ℎ0,652

2

Las unidades del coeficiente que acompaña a la variable son: 𝑚 ⁄𝑠 De las anteriores ecuaciones, que puede usted concluir para la relación entre T y h. RTA: La relación no es lineal. De las sus anteriores conclusiones respecto a la relación entre T vs. d, y T vs. h, defina una sola relación que ligue las tres variable. RTA: t=

√ℎ 𝑑2

Compruebe su hipótesis graficando esos puntos en papel milimetrado y halle la ecuación general de todo el experimento. RTA: 𝑡 = 9,45

√ℎ 𝑑2

+ 0,189

RELACIÓN 80,0 y = 9,453x + 0,1899 R² = 1

70,0

Tiempo (s)

60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 0,0 0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

√ℎ/d^2 (mm)

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4.5 BIBLIOGRAFÍA. Para reportar un libro texto, escriba en su orden y teniendo en cuenta los signos de puntuación, los siguientes elementos: Autor, titulo, número de edición, lugar de publicación, nombre de la editorial, año de publicaciones, paginación. Ejemplo: Tenga en cuenta las normas Icontec para la presentación de trabajos. Normas NTC 1486, 1307, 1487, las más actualizadas posible. Ejemplo: GROSSMAN, Stanley. INTRODUCCIÓN AL ALGEBRA LINEAL. Editorial Mc Graw Hill Interamericana. México. 512,5L269i TEXTOS SUGERIDOS TEXTOS COMPLEMENTARIOS SITIOS WEB

COMPETENCIA

RESULTADOS DE APRENDIZAJE

Se refiere a las competencias Se enumeran los resultados alcanzados en la práctica, de específicas definidas en el syllabus que acuerdo a las competencias definidas. desarrollan los estudiantes al realizar la práctica.

ELABORA DOCENTE

Fecha:

REVISA COORDINADOR

Fecha:

APRUEBA DIRECTOR

Fecha:

CONTROL DE CAMBIOS FECHA

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DESCRIPCIÓN DEL CAMBIO

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