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Practica 1

Determinación de la densidad de cuerpos sólidos

Tutor

Estudiantes Laura Viviana Espinosa Garcés Código: 1098708769 Silvio Dayan Sánchez Sánchez Código: 1007326817

Universidad nacional abierta y a distancia Ingeniería Industrial UNAD 2019

Práctica 1: Determinación de la densidad de cuerpos sólidos OBJETIVOS  Determinar la masa, el volumen y el peso de una columna de madera, de una columna de acero y de una columna de aluminio a partir de un set de masas.  Determinar la densidad de algunos sólidos utilizando los diferentes métodos. INTRODUCCIÓN Físicamente hablando existe una proporcionalidad entre los volúmenes y masas correspondientes a un sólido, esta contante de proporcionalidad se le conoce con el nombre de densidad, esta afirmación es única y exclusiva de los cuerpos físicamente homogéneos, por lo cual para cuerpos heterogéneos se debe determinar la densidad medida. Esta propiedad de los cuerpos o de la materia es muy sencilla de determinar en una práctica de laboratorio con es este caso.

MARCO TEÓRICO La densidad es una propiedad intensiva de la materia. Cada sustancia presenta una densidad que no depende de la cantidad de materia que la constituya, La densidad de un cuerpo D resulta del cociente entre su masa m y su volumen V: D = m / V. Utilizando el método de Arquímedes se puede determinar la densidad ya que afirma que” Un cuerpo total o parcialmente sumergido en un fluido en reposo, recibe un empuje de abajo hacia arriba igual al peso del volumen del fluido que desaloja” Esta fuerza recibe el nombre de empuje hidrostático o de Arquímedes. El principio de Arquímedes se formula así: Es la densidad del fluido, V El «volumen de fluido desplazado» por algún cuerpo sumergido parcial o totalmente en el mismo La aceleración de la gravedad, de este modo, el empuje depende de la densidad del fluido, del volumen del cuerpo y de la gravedad existente en ese lugar. PROCEDIMIENTO 1. Ya estaba armado el soporte universal con la barra del soporte corta y la base.

2. Ubique la placa con escala en la mitad de la palanca; ubique el ping asegurador en el agujero del puntero y simultáneamente en el agujero de la palanca. 3. Ensamble el plato de balanza y colgué cada uno de ellos en los extremos de la palanca. 4. Ubique el puntero de tal manera que apunte exactamente en la marca cero. 5. Determine la masa “m” de la columna de madera, colocando en el peso y se registró en la tabla 1. 6. Repita el proceso anterior para determinar las masas de las columnas de acero y aluminio. 7. Con el calibrador Vernier, mida la longitud (l), ancho(a) y alto (e) de los tres cuerpos regulares (Columnas) y calcule su volumen (V=l*a*e) usando los valores medidos; regístrelos en la tabla No 1. 8. Determine el volumen de una de las masas de las piezas del set de masas, utilizando el método de inmersión.  Llene el cilindro graduado con 50 ml de agua (V0) y lea el nivel de agua en el cilindro.  Una un pedazo de hilo de pescar al peso y sumérjalo en el cilindro graduado hasta que este se encuentre completamente cubierto por el agua. Leer el nuevo nivel de agua como V1.  Calcule el volumen de agua desplazado y regístrelo en la tabla No 1 para los tres cuerpos. INFORME objetivo columna de madera columna de aluminio columna de acero  

m(g)  49  16  46  

pieza de masa del sed

I (cm) 6  6 6   m(g)  

a (cm) 1  1 1   V0 (cm³)  

e (cm) 1  1 1   V1 (cm³)  

V (cm³) 5 5 5   V (cm³)  

ƿ (g/cm³)  0,66  2,66  7,66   ƿ (g/cm³)  

Responda las siguientes preguntas A. Qué puede afirmar acerca de la densidad de la columna de madera en comparación con las columnas metálicas?

RESPUESTA: Lo que podemos afirmar acerca de la densidad de la columna de madera en comparación con las columnas metálicas es que la madera tiende a flotar en el agua mostrando menor densidad y las piezas metálicas se hunden ya que el material o las partículas que poseen o moléculas están más comprimidas haciendo que tengan mayor peso que la pieza de madera. B. ¿Qué proceso diferente al realizado en la presente práctica, permite determinar la densidad de otros materiales? RESPUESTA: otro proceso diferente para determinar la densidad de otros materiales es aplicando el principio de Arquímedes, el cual trae varias formas de medir la densidad, por ejemplo de un sólido o un líquido empleando pasos diferentes para cada objeto y demás. C. ¿Hay sustancias cuya densidad sea mayor que la del acero? ¿De qué características físicas depende que existan estos materiales con mayor densidad? RESPUESTA: Si hay sustancias que son de mayor densidad que el acero como por ejemplo el plomo, el cual tiene moléculas o partículas mucho más unidas que la del hierro, es más fuerte y no se oxida tan fácil, porque este se puede encontrar hasta en el aire. D. ¿Qué método podría utilizarse para determinar la densidad de un gas? RESPUESTA: E. ¿Cuál es el material del que está hecha la pieza del set de masa? RESPUESTA: los materiales de las piezas de set de masas son: hierro, aluminio y madera. CONCLUSIONES



 

De la partica podemos concluir la densidad es una propiedad física que nos permite identificar ciertas características de los sólidos como: la ligereza o pesadez. Los diferentes elementos utilizados en la práctica presentan diferente densidad debido a que están compuestos de diferentes materiales. El agua es menos densa que algunos materiales de metal.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Practica 3

Segunda ley de Newman (con cobra 4)

Tutor

Estudiantes Laura Viviana Espinosa Garcés Código: 1098708769 Silvio Dayan Sánchez Sánchez Código: 1007326817

Universidad nacional abierta y a distancia

UNAD

Practica 3: segunda ley de Newton (con cobra 4)

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OBJETIVOS Determinar la relación entre la masa y la aceleración en el sistema carro-masa colgante, dejando fija la masa del carro. Verificar la segunda ley de Newton en el experimento a realizar. Identificar y analizar esta ley de Newton de acuerdo a los datos experimentales.

INTRODUCCIÓN  La Segunda Ley de Newton, se apoya en un conjunto de instrumentos (carro, trial, polea, cronometro, masa, etc.), para demostrar con resultados el cumplimiento o no de esta Ley, además de establecer la relación entre fuerza y aceleración cuando la masa permanece constante, de igual forma comprobaremos la relación entre masa y aceleración cuando la fuerza permanece constante. MARCO TEÓRICO Segunda ley de Newton o ley de fuerza La segunda ley del movimiento de Newton dice que: el cambio de movimiento es proporcional a la fuerza motriz impresa y ocurre según la línea recta a lo largo de la cual aquella fuerza se imprime.1 Esta ley explica qué ocurre si sobre un cuerpo en movimiento (cuya masa no tiene por qué ser constante) actúa una fuerza neta: la fuerza modificará el estado de movimiento, cambiando la velocidad en módulo o dirección. En concreto, los cambios experimentados en la cantidad de movimiento de un cuerpo son proporcionales a la fuerza motriz y se desarrollan en la dirección de esta; esto es, las fuerzas son causas que producen aceleraciones en los cuerpos. Consecuentemente, hay relación entre la causa y el efecto, esto es, la fuerza y la aceleración están relacionadas. Dicho sintéticamente, la fuerza se define simplemente en función del momento en que se aplica a un objeto, con lo que dos fuerzas serán iguales si causan la misma tasa de cambio en el momento del objeto.

1

En términos matemáticos esta ley se expresa mediante la relación:

Es la cantidad de movimiento y 'Segunda Ley de Newton' La fuerza total. Bajo la hipótesis de constancia de la masa y pequeñas velocidades, puede reescribirse más sencillamente como:

Que es la ecuación fundamental de la dinámica, donde la constante de proporcionalidad distinta para cada cuerpo es su masa de inercia, pues las fuerzas ejercidas sobre un cuerpo sirven para vencer su inercia, con lo que masa e inercia se identifican. Es por esta razón por la que la masa se define como una medida de la inercia del cuerpo. Por tanto, si la fuerza resultante que actúa sobre una partícula no es cero, esta partícula tendrá una aceleración proporcional a la magnitud de la resultante y en dirección de ésta. La expresión anterior así establecida es válida tanto para la mecánica clásica como para la mecánica relativista, a pesar de que la definición de momento lineal es diferente en las dos teorías: mientras que la dinámica clásica afirma que la masa de un cuerpo es siempre la misma, con independencia de la velocidad con la que se mueve, la mecánica relativista establece que la masa de un cuerpo aumenta al crecer la velocidad con la que se mueve dicho cuerpo. De la ecuación fundamental se deriva también la definición de la unidad de fuerza o newton (N). Si la masa y la aceleración valen 1, la fuerza también valdrá 1; así, pues, el newton es la fuerza que aplicada a una masa de un kilogramo le produce una aceleración de 1 m/s². Se entiende que la aceleración y la fuerza han de tener la misma dirección y sentido. La importancia de esa ecuación estriba sobre todo en que resuelve el problema de la dinámica de determinar la clase de fuerza que se necesita para producir los diferentes tipos de movimiento: rectilíneo uniforme (m.r.u), circular uniforme (m.c.u) y uniformemente acelerado (m.r.u.a). Si sobre el cuerpo actúan muchas fuerzas, habría que determinar primero el vector suma de todas esas fuerzas. Por último, si se tratase de un objeto que cayese hacia la tierra con una resistencia del aire igual a cero, la fuerza sería su peso, que provocaría una aceleración descendente igual a la de la gravedad.

PROCEDIMIENTO 1. Realice el montaje presentado en la figura 5. 2. Utilice la balanza compacta para medir la masa del carro m c con la barra adjunta sobre la que se colocaran las masas adicionales, imán de retención y la aguja con el enchufe (Como se muestra en la figura 6). Registre este valor en la tabla 5. 3. Sobre el carro coloque una masa de 10g con las masas ranura das; registre esta masa en la tabla 5, como mr. 4. Determine el valor de m2, el cual es la suma entre mc y mr registre el valor en la tabla 5. 5. Coloque en la masa colgante m1, de tal manera que se cumpla la relación m 1= mr. 6. Iniciar el PC y Windows. 7. Conectar Cobra4 Wireless Manager en el puerto USB de la PC. 8. Iniciar la medida del software del paquete PC (Software instalado previamente) 9. Encienda el Cobra4 Wireless-Link con conexión en temporizador-Contador Sensor Unidad. El sensor se reconoce automáticamente y se asigna el ID número 01(Como lo muestra la figura 7) que se muestra en la Cobra4 Wire-less-Link monitor. La comunicación entre Cobra4 Wireless Manager y Cobra4 Wireless-Link se muestra a través del dato de la LED. 9. En el momento en que es detectado el contador, aparece un pantallazo como el de la figura 8, donde debe seleccionar “Traslación con rueda incremental” 10. Detener la medición con la () caja antes de que la masa m1 alcanza el piso. Transferir los datos medidos al “Measure”. 11. Transferir los datos medidos al “Measure” (Ver figura 9) 12. Exporte los datos a una hoja Excel. 13. Repita los procedimientos del 4 al 16, para los casos en que m 1 > mr y m1 < y mr registre los datos en la tabla 5. INFORME Valor de la aceleración: Masas(Kg) N o Tiempo(s) 1   2  

m1(Kg)= 0.011 Velocidad(m/s)    

m2(Kg)=0.381 N N Tiempo(s o Tiempo(s) Velocidad(m/s) o ) Velocidad(m/s) 5 9   6       10    

3   4  

 

7   8

 

11   12  

   

1. Determine el valor numérico de la aceleración obtenida experimentalmente, con base a la gráfica obtenida. RESPUESTA: 2. Calcule el valor numérico de la aceleración esperada teóricamente (Según la ecuación obtenida en el numeral 2 del Análisis de resultados). RESPUESTA: 3. Compare la los valores obtenido y esperado de la aceleración y halle el error porcentual de la experimental respecto a la teórica. RESPUESTA: 4. Examine qué fuentes de error hay en el montaje y el procedimiento que puedan justificar el margen de error. RESPUESTA:

∑ F x = T+f

=m 2 a

T =¿ m 2 a−f

∑ F y = T −m1 g= f =1 N

m1 . a

T = m 1 . a+ m1 g m1 . a+ m1 g=¿ m2 a−f m1 . a−¿ m2 a=¿ −m1 g−f a (m¿ ¿1−m2)=−m1 g−F ¿ a=

−m 1 g−F m1−m2 m )−1 N 2 s 0.011 Kg−0.381 Kg

(−0011 Kg∗9.80 a=

a=2.99

m s2

CONCLUSIONES   

El objeto que se utilizo debe seguir esta trayectoria vertical que es dada por la ecuación. Al realizar el experimento se puede deducir que la masa por aceleración es igual a la fuerza que realiza el carro. Las fuerzas siempre aparecen de la interacción de dos o más cuerpos.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Practica 8

Movimiento Uniforme Acelerado (M.U.A.)

Tutor

Estudiantes Laura Viviana Espinosa Garcés Código: 1098708769

Universidad nacional abierta y a distancia Ingeniería Industrial

UNAD 2019

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OBJETIVOS Estudiar el movimiento uniformemente acelerado haciendo uso de las herramientas disponibles en el laboratorio. Seguir paso a paso el procedimiento como se indica en la guía para obtener buenos resultados. Tener la mejor precisión posible para el desarrollo de la practica con el fin de que no se tengan consecuencias en los resultados

INTRODUCCIÓN El movimiento es uno de los fenómenos físicos más obvios por ello, el estudio de las causas físicas de los distintos tipos de movimientos y la descripción de estos fue uno de los primeros trabajos abordados por la física en los inicios de esta ciencia, las disciplinas físicas que estudian el movimiento y sus causas constituyen la mecánica que a su vez se puede dividir en la cinemática, que se encarga de estudiar los distintos tipos de movimientos, la dinámica que estudia las fuerzas como causantes del movimiento y la estática que analiza las condiciones de reposo. En este sentido, cualquier movimiento puede ser descrito a partir de las relaciones de dos magnitudes físicas fundamentales, el espacio y el tiempo. El movimiento se define por los cambios en la posición en el espacio del móvil. De acuerdo a lo anterior, se dice, un cuerpo se desplaza con movimiento rectilíneo cuando las sucesivas posiciones que ocupa se encuentran sobre la misma recta. En este proceso existen dos movimientos, siendo estos los que se manifiestan; El Movimiento Rectilíneo Uniforme (MRU), el cual su velocidad se mantiene constante y E Movimiento Rectilíneo Uniformemente Acelerado (MRUA), su característica es su aceleración constante y su uniformidad en el incremento de velocidad. De igual forma podremos conocer otros tipos de movimiento como El Movimiento Circular Uniforme, El Movimiento Circular Uniformemente Acelerado, La Caída Libre y El Lanzamiento Parabólico, de esta manera el grupo investigador presenta objetivo general y objetivos específicos los cuáles serán las acciones a seguir en el transcurso de la investigación o práctica.  MARCO TEÓRICO El movimiento uniformemente acelerado (MUA) es aquel movimiento donde la aceleración que se ejerce sobre un cuerpo es constante (en magnitud y dirección) en todo el recorrido, es decir, la aceleración es constante. El movimiento uniformemente

acelerado presenta tres características fundamentales: •La aceleración siempre es la misma (es constante) •La velocidad siempre va aumentando, la distancia recorrida es proporcional al cuadrado del tiempo. •El tiempo siempre va a continuar, y no retrocederá debido a que es la variable independiente. Esto significa que aun tiempo doble, la distancia será 4 veces mayor. (2s)2 = 4 veces mayor.

Procedimiento: 1. Con la balanza determine los valores de las masas del carro y la masa colgante, m 1 y m2, respectivamente y registre estos valores en la Tabla 8.1. NOTA: Tenga en cuenta que m1 es la masa del carro más la masa adicional que se le coloque encima de él.

Figura 8.1. Montaje del sistema Carro-Masa colgante. 2. Realice el montaje de la Figura 8.1, con la ayuda del tutor. 3. Coloque el deslizador en la posición inicial y fíjelo al sistema de arranque. En el otro extremo se encuentran las pesas colgantes (m 2) con las que será halado el objeto. Luego, suelte el deslizador y registre con el cronometro el tiempo en que tarda en recorrer una distancia fija de 1.00 m. Repita este proceso en siete ocasiones y registre la información de los tiempos en la Tabla 8.1. No de m1= 80 gr

med ida.

Valor del Error tie Absol mp uto o (EA)

Error

Error Relati vo (ER)

Porcent ual (E%)

m2= 30 gr

Medida No 1

0,91

Medida No 2

0,94

Medida No 3

0,94

Medida No 4

0,87

Medida No 5

1,03

Medida No 6

0,82

Medida No 7

1,00

Promedio s

0,93

0,04

0,043

4,3%

0,11

0,118

11,8%

0,15

0,161

16,1%

0,06

0,064

6,4%

0,05

0,053

5,3%

0,15

0,161

16,1%

0,04

0,043

4,3%

0,085

0,091

Tabla 8.1. Tabla de errores en los tiempos medidos. Análisis de resultados 1. Realice un tratamiento de errores con los tiempos tomados (Tomando como tiempo real, el promedio de los tiempos) en la Tabla 8.1. 2. (OPCIONAL) Teniendo en cuenta que la velocidad promedio en términos del ∆x desplazamiento es ϑ´ x = , demuestre que a partir de las ecuaciones (8.1) y ∆t (8.2) se llega a la ecuación (8.3). 3. Responda las siguientes preguntas 4. ¿Cuál es el grado de confiabilidad de la prueba? Para nosotros el grado de confiabilidad de la prueba de 1 a 10 es 8. 5. ¿Cuáles son las posibles causas para el resultado del error arrojado en la tabla de errores (Tabla 8.1)? Las posibles causas para el resultado del error arrojado en la tabla son la medición y el tiempo, porque arroja resultados diferentes en cada medida. 6. ¿De las mediciones tomadas en la práctica, determine cuál es la medida más exacta. Justifique su respuesta?

De las mediciones tomadas en la tabla la más exacta es la primera, porque es donde inicia la prueba con más exactitud de resto los resultados varían ya sea por demora en parar el tiempo, pero no es mucha la diferencia de las medidas. Conclusiones Se puede concluir que el Movimiento Uniformemente acelerado tiene 3 características: 1. Las velocidades son proporcionales a los tiempos. 2. Los espacios son proporcionales a las aceleraciones. 3. Los espacios recorridos son proporcionales a los cuadrados de los tiempos empleados para recorrerlos. Para concluir el movimiento uniformemente acelerado es aquel que experimenta aumentos o disminuciones y además la trayectoria es una línea recta Por tanto, unas veces se mueve más rápidamente y posiblemente otras veces va más despacio. Cabe mencionar que si la velocidad aumenta el movimiento es acelerado, pero si la velocidad disminuye es retardado.