Apostila Experimental Fisica 3

física III (examinación) - 2°g. __________ ¿Cuándo flota un cuerpo?\n\nEjercicio\nSumerge en agua varios sólidos de distinta densidad y comprueba si flotan o no. Fabrícate un cuerpo hueco de plastilina y comprueba si flota.\n\nMaterial\nVaso de precipitados 600ml\t03615.00\t1\nColumna de aluminio\t03930.00\t1\nColumna de madera\t05980.00\t1\nBola de goma\t03921.00\t1\nPlastilina, 1 unidad de 7g\t03953.00\t1\nUnión en brin de 7g\t03701.00\t1\nTapón de goma, 1 crítrico\t39258.01\t1\nMontaje (ver figura 1)\n\nRealización\n1. Llena aproximadamente 3/4 el vaso de precipitados con agua, y echa en él agua sucesivamente la columna de aluminio, la de madera, la bola de goma, la plastilina, la unión de 7g (plastilina) y el tapón de goma.\n- Observa si flotan o no flotan y anota en Observaciones 1. (Materiales que flotan/Materiales que no flotan).\n\n2. Coloca los dos en el agua y comprueba si se hunden. Pon una cruz en 2.b).\n- Haz con la bola de plastilina 10 bolitas iguales en lo posible, coloca el barquito en el agua y carga poco a poco con las bolitas. Anota lo que observas.\n\nObservaciones\n1. Materiales que flotan:\n\nMateriales que no flotan:\n\n2. Objeto\tFlota\tNo flota\n\na)\tbarquito\nb)\tbarquito vacío\nc)\tbarquito cargado\n\nFigura 1 ¿Cómo se determina la masa de sólidos y de líquidos?\n\nEjercicio\n1. Determina con la balanza la masa de distintos sólidos. \n2. Determina con la balanza la masa de un líquido (agua).\n\nMaterial\nProbeta graduada, 50ml\t36628.00\t1\nVaso de precipitados, 100ml, plástico\t36111.01\t1\nPipeta con punta de goma\t64701.00\t1\nColumna de hierro\t03913.00\t1\nColumna de aluminio\t03993.00\t1\nColumna de madera\t05980.00\t1\n\nBalanza\t03960.88\t1\nPie estático\t02001.00\t1\nVarilla soporte, 250mm\t02201.00\t1\nNuez doble\t02304.03\t1\nPasador\t02349.00\t1\nJuego de pesos, 1-50g\t44017.00\t1\nBalanza LG 100 con armutiguación (44010.11)\n\nMontaje\n- Monta una balanza como la de la figura 1.\n- Coloca la placa con escala sobre el pie estático, de forma que la aguja marque exactamente el punto 0.\n\nRealización\n1. Coloca sucesivamente las 3 columnas en uno de los platillos de la balanza, y determina sus masas m.\n- Anota los resultados en la tabla 1.\n2. Pon el vaso de precipitados seco en uno de los platillos, y determina su masa mc.\n- Utiliza la pipeta para llevar el nivel del agua justo hasta la marca de 30ml.\n- Echa el agua de la probeta en el vaso de precipitados, sin que quede en la probeta sola gota, y determina la masa del vaso de precipitados con el agua.\n- Lleva los valores a la tabla 2.\n\nFigura 1 ¿Se puede determinar la densidad de sólidos mediante el empuje?\n\nEjercicio\n1. Determina el empuje sobre sólidos, por la diferencia de su fuerza por peso en el aire y en el agua.\n2. Calcula la densidad de sólidos a partir del empuje y del volumen del agua desplazada.\n\nMaterial\nPie estático\t02001.00\t1\nVarilla soporte, 600mm\t02037.00\t1\nSoporte soporte con orificio, 100mm\t02920.00\t1\nNuez doble\t02404.00\t2\nDinámometro, 1N\t03065.02\t1\nSoporte para dinamómetros\t03605.00\t1\nColumna de aluminio\t03913.00\t1\nColumna de hierro\t03903.00\t1\nVaso de precipitados, 250ml, plástico\t36101.01\t1\nSujeta\t02089.00\t1\n\nMontaje\n- Ata un trozo de soga en las columnas de hierro y aluminio, haciéndole una lazo para colgarlos.\n- Quita los tornillos de una de las nueces dobles, y drátela igualmente un trozo de soga.\n\nRealización\n1. Cuela sucesivamente en el dinamómetro las columnas de aluminio y de hierro, y la nuez doble, y le su fuerza por peso Fe.\n- Anota los valores en la tabla.\n\nFigura 1 ¿Cómo se comporta el agua un tubo en U?\nME 4.1 A\nEjercicio\nPon agua en un tubo en U, y observa el nivel del agua en los dos brazos cuando mueves uno de ellos.\nMaterial\nPie estativo 02001.00 1\nVarilla soporte, 600mm 02037.00 1\nVaso de precipitados, 100ml, plástico 03611.01 1\nTubo de vidrio, 250cm, 1 unidad de 36971.68 (1)\nSoporte para tubos de vidrio 05971.00 1\nTubo de PVC, D interior 7mm 03985.00 1\nGlicerina, 250ml 30084.25 1\nMontaje\nUna las dos campanas con un tubo de unos 50cm de largo, y llena las dos hasta la mitad con agua (figura 1).\nRealización\nObserva el nivel del agua en las dos campanas, y dibújalo en la figura 2.1. \nQuita la campana derecha del soporte, y colócala en las posiciones indicadas en las figuras 2.2 - 2.4.\nDibuja los niveles del agua.\nQuita la campana izquierda, pon en su lugar el tubo de vidrio, y repite el experimento. Observa el nivel del agua y dibújalo en las figuras 3.1 - 3.4.\n\nFigura 1\n\nFig. 2.1 Fig. 2.2 Fig. 2.3 Fig. 2.4\n\nFig. 3.1 Fig. 3.2 Fig. 3.3 Fig. 3.4\n\nSerie de Escritos PHYW - La Física en Experimentos de Alumnos - Mecánica - PHYW SYSTEME GMBH - D-37070 Göttingen\n16017 1/41 Vasos comunicantes\n¿Como se comporta el agua un tubo en U?\nME 4.1 P\nEn un tubo en U flexible, compuesto de dos campanas de vidrio unidas por tubo de PVC, los alumnos observarán la superficie del agua cuando se cambia la posición relativa de los brazos. \nDespués sustituirán una de las campanas por un tubo de vidrio, y repetirán el experimento..\n\nObservaciones\n1. El agua está siempre al mismo nivel en los dos brazos del tubo en U (ver fig. 2.1, 2.2, 2.3 y 2.4).\n2. Con el tubo de vidrio el fenómeno es el mismo: el agua estará en los dos brazos siempre al mismo nivel, y la superficie del agua está siempre horizontal y no sufre la inclinación del tubo.\n\nEvaluación\n1. El agua está siempre al mismo nivel en los dos brazos del tubo en U.\n2. Al subir o bajar una de las campanas los dos niveles de agua permanecen siempre a la misma altura.\n3. La superficie del agua siempre permanece horizontal.\n4. Cuando dos o más recipientes están comunicados, el nivel del agua contenida en ellos alcanza el mismo nivel.\n5. Una aplicación de este fenómeno es la prensa hidráulica, que se utiliza para controlar alturas a distancias largas.\n6. Los resultados no varían.\n\nNota 4\nEste sólo es válido cuando los recipientes no son bastante estrechos para que se produzca un efecto capilar.\n\nFig. 2.1 Fig. 2.2 Fig. 2.3 Fig. 2.4\n\nFig. 3.1 Fig. 3.2 Fig. 3.3 Fig. 3.4\n\nSerie de Escritos PHYW - La Física en Experimentos de Alumnos - Mecánica - PHYW SYSTEME GMBH - D-37070 Göttingen\n16017 1/51 Al sumergir un cuerpo en agua ¿actúa alguna fuerza sobre él?\nEjercicio\n1. Determina la fuerza por peso de un cuerpo, primero en el aire, y después en el agua.\n2. Determina el volumen de agua des desplazado por un cuerpo al sumergirlo, y su fuerza por peso.\n\nMaterial\nPlato para pesas de rura, 10g 02240.01 1\nPesa de rura, 10g 02205.01 1\nPesa de rura, 50g 02206.01 2\nDinamómetro, 2N 03065.03 1\nVaso de expansión, 250ml 02212.00 1\nVaso de precipitados, 50ml, plástico 03611.01 1\nProbeta graduada, 50ml 36628.01 1\nPipeta con perita de goma 54710.01 1\nBalanza 09601.80 1\nPie estativo 02001.00 1\nVarilla soporte, 250mm 02037.00 1\nNuez doble 02043.01 1\nPasador 03493.00 1\nJuego de pesas, -50g 44017.00 1\n\nCualquier otra balanza, p. ej. Balanza LG 100 con amortiguación (44011.10)\n\nMontaje\n- Monta una balanza como la de la figura 1.\n\nFigura 1\n\nColoca la placa con escala sobre el pie, de forma que el agua marque exactamente el punto cero.\nLlena con agua el vaso de expansión, justo hasta que rebase sobre el vaso de precipitados.\nEspera hasta que deje de gotear, y saca cuidadosamente el vaso de precipitados.\n\nRealización\n1. Determina con la balanza la masa m0 del vaso de precipitados seco, y anota su valor.\n2. Determina con el dinamómetro la fuerza por peso en el aire Fp, de las masas de 10g, 50g y 150g. Anota los valores en la tabla.\n3. Coloca el vaso de precipitados seco debajo del dispositivo de salida del vaso de expansión, y llena el vaso con las masas en la tabla.\n4. Determina la fuerza por peso en el agua Fw, de las masas, y anota los valores de precipitados.\nRepite las mediciones donde mas puedas con 150g. \n\nAnota en la tabla los valores Fpw y m\n\nSerie de Escritos PHYW - La Física en Experimentos de Alumnos - Mecánica - PHYW SYSTEME GMBH - D-37070 Göttingen\n10230 1/61 Al sumergir un cuerpo en agua ¿actúa alguna fuerza sobre él?\n\nResultados de las medidas\n\nm0\n\nmg\nF0,N\nFw,N\nFA,N\nm/g\nm/g\nFw,N\n\nEvaluación\n1. Halfa la diferencia de la fuerza por peso de las masas en el aire y en el agua, y anota los resultados en FA, la parte izquierda de la tabla.\n2. Calcula el volumen de agua desalojada, por la diferencia (m0 - mg) y a partir de esta diferencia, con g = 9.81 m/s2, la fuerza Fw. Completa con los resultados la parte derecha de la tabla.\n3. Compara los resultados FA de 1 con los Fw de 2, ¿Qué encuentras?\n\n4. La fuerza FA se denomina empuje. Es evidente que se puede determinar por dos métodos. Describe estas dos posibilidades con tus propias palabras:\n(1)\n(2)\n5. ¿Qué efecto produce el empuje sobre un cuerpo sumergido?\n\n6. Expresa con fórmulas los dos métodos para determinar el empuje FA:\n(1)\n(2)\nEjercicio complementario\n1. ¿Cuándo flota un cuerpo, y cuándo se hunde?\n\n2. Exprésalo en fórmulas:\n ¿Cómo se comportan líquidos no miscibles en un tubo en U?\n\nEjercicio\n1. Pon en un tubo en U agua y bencina.\n2. Determina la densidad de la bencina a partir del nivel de los líquidos en los brazos del tubo en U.\n\nMaterial\nPie estativo\nVarilla soporte, 250mm\nTubo de vidrio, 250mm, 2 uds. de\nSoporte para tubos de vidrio\nTubo de PVC, de interior 7mm\nVaso de precipitados, 100ml, plástico\nPipeta con pera de goma\nCinta métrica, 2m\nBencina de petróleo, 500ml\nGlicerina, 250ml\nTijeras\nMontaje\n- Monta el tubo en U con los dos tubos de vidrio y el tubo de PVC según la figura 1.\n- Aplica un poco de glicerina a los empalmes de las piezas.\n\nRealización\n- Echa entonces cuidadosamente bencina de petróleo en el brazo izquierdo del tubo en U hasta que la columna de petróleo sea de unas 2cm. Utiliza también la pipeta.\n- Mide (figura 2) la altura de la columna de agua h1 y de la columna de petróleo h2, a partir de la superficie de separación.\n- Añade 2 - 3 veces un poco de petróleo, y mide las alturas h1 y h2.\n- Anota los valores en la siguiente tabla.\n\nResultados de las medidas\nh1/cm\nh2/cm\np2/g cm3\n ¿Cómo se relacionan entre sí presión y volumen en un gas cerrado?\n\nEjercicio\nHaz variar la presión sobre un volumen de aire cerrado en un tubo en U, y mide el desplazamiento de las columnas de líquido que caen.\n\nMaterial\nPie estativo\nVarilla soporte, 600mm\nVarilla soporte, 250mm\nTubo de vidrio de 250mm, 2 uds. de\nTubo de PVC, de interior 7mm\nSoporte para tubos de vidrio\nVaso de precipitados, 100ml, plástico\nJeringuilla 20ml, 1 unidad de\nCinta métrica, 2m\nPie de rey, 250ml\nMontaje\n- Monta el tubo en U con la cinta métrica según la figura 1, y coloca el final del tubo que perdiera 1.5m.\n- Fija el tubo en U a la varilla estativa lo más alto posible.\n- Aplica un poco de aire a la jeringuilla entre los tubos de vidrio y el PVC.\n- Utilizando la jeringa si es necesario, llena de agua el tubo en U hasta los dos tubos de vidrio estén a mitad.\n\nRealización\n- Mide la altura de la columna de aire en el tubo izquierdo, desde la marca (figura 2.1), y anota.\n- Bajar el tubo de vidrio izquierdo, y bajar paso a paso hasta el suelo, y baja hasta el suelo una marca hasta el suelo.\n- Anota, para cada altura (distancia del nivel de agua a la marca, en el tubo izquierdo, figura 2.1), la altura en la tabla 1.\n- Coloca el nivel de aire del gas en el tubo derecho (a la izquierda).\n- Mide la presión atmosférica o pregúntale al profesor.\n\nFigura 2.1\nReducir la presión\nFigura 2.2\nAumentar la presión ¿Cómo se relacionan entre sí presión y volumen en un gas cerrado? \nResultados de las medidas \na = ... cm \nd = ... mm \npo = ... hPa \nTabla 1, reducción de presión \nh/cm \nv/cm³ \np/hPa \np/hPa·cm³ \nh/cm \nv/cm³ \np/hPa \np/hPa·cm³ \n\nTabla 2, aumento de presión \nh/cm \nv/cm³ \np/hPa \np/hPa·cm³ \n\nEvaluación \n1. Reducción de presión \n1.1 Calcula el volumen del gas, a partir de las alturas h + h, según la fórmula V = πr²(h + h). \n1.2 Calcula la presión en el gas, con la fórmula P = Po - ρ·g·h; con g = 9.81 m/s² y ρ = 1g/cm³. \n2. Elección de presión \n2.1 Calcula P(V = v-h). \n2.2 Calcula la presión en el gas, con la fórmula. \n3. Haz los productos P · V y análdios en la tabla 1. Redondea los decimales a un dígito después de la coma. \n4. ¿Cómo es la curva? \n5. Observa los valores de p · V en las tablas 1 y 2. ¿Qué ocurre? \n6. Expresa en una fórmula la relación entre p y V: \n\nFigure 3 \n\n1150 \n1100 \n1000 \n950 \n900 \n850 \n0 \n1.5 \n2.0 \n2.5 \ncm³