Laboratorio de Física I. Replanteamiento práctica Lanzamiento de Proyectiles

Con el propósito de especificar las actividades de laboratorio, mejorar la información de la guía oficial y guíar la elaboración del informe, se hace necesario replantear la práctica: Lanzamiento de Proyectiles, la cual es una experiencia digital. 

Objetivo General

Relacionar el tiempo de vuelo y la velocidad inicial en dos tipos de lanzamientos de proyectiles: el lanzamiento horizontal y el lanzamiento inclinado desde cierta altura.

Objetivos específicos

1. Determinar la ecuación para tiempo de vuelo en función de la velocidad inicial de un lanzamiento inclinado desde cierta altura inicial.
2. A partir de la ecuación anterior, determinar la ecuación para el tiempo de vuelo en función de la velocidad inicial de un lanzamiento horizontal.
3. Comparar el tiempo de vuelo teórico con el tiempo de vuelo experimental para ambos tipos de lanzamiento.

Equipos necesitados

• Lanzador de proyectiles.
• Sensor de fotocompuerta.
• Sensor de tiempo de vuelo.
• Proyectil.
• Base.
• Varilla.
• Cables con conectores.
• Interface.
• Computadora de mesa: Monitor, UCP, ratón, teclado, regulador de voltaje y software DataStudio.

Marco teórico

A partir de los conocimientos previos sobre la teoría del movimiento de proyectiles (Física I, Unidad 5), cumplir los dos primeros objetivos específicos. Apoyarse en la bibliografía recomendada y en los recursos de internet.

Procedimiento

1. Realizar el montaje de la práctica (Ver la guía oficial de la práctica).
2. Preparar el software DataStudio para registrar el tiempo de vuelo y la velocidad inicial.
3. Colocar el lanzador en posición horizontal (ángulo de lanzamiento en 0°)
4. Medir el tiempo de vuelo para tres velocidades iniciales (los tiros corto, medio y largo, del lanzador).
5. Registrar esta información en la tabla de datos de la guía oficial.
6. Medir la altura inicial del lanzamiento con una regla graduada. Registrar el dato.
7. Colocar el lanzador con un ángulo de lanzamiento de 10°.
8. Repetir los pasos 4, 5 y 6.
9. Calcular el tiempo de vuelo teórico para cada lanzamiento, utilizando: la velocidad inicial medida, la altura inicial y el ángulo de lanzamiento, en ambos tipos de lanzamiento (son 6 cálculos).
10. Comparar, para cada lanzamiento, los tiempos de vuelo teórico y experimental, utilizando la ecuación correspondiente (son 6 cálculos).
11. Culminar el informe.

Análisis de resultados

1. Registrar los datos de tiempo de vuelo experimental y velocidad inicial en la tabla ubicada en la guía oficial.
2. Registrar la altura inicial de cada lanzamiento.
3. Calcular el tiempo de vuelo teórico para cada lanzamiento, en los dos tipos.
4. Comparar los tiempos de vuelo teórico y experimental, para cada lanzamiento, en ambas inclinaciones. Esta comparación es el error relativo de la práctica (exactitud).
5. Para ayudar en la redacción de las conclusiones, contestar las siguientes preguntas (obviar las preguntas de la guía oficial):

• ¿Cómo es la relación tiempo de vuelo y velocidad inicial en un lanzamiento horizontal?
• ¿Cómo es la relación tiempo de vuelo y velocidad inicial en un lanzamiento inclinado?
• ¿Cómo afecta el grado de inclinación del lanzamiento al tiempo de vuelo?

Conclusiones

A partir de los datos analizados y la contestación de las preguntas anteriores (las dos primeras son la pregunta implícita en el objetivo general), se completará las conclusiones correspondientes. No olvidar agregar un párrafo sobre las posibles causas de los errores cometidos (desde las comparaciones). Sintetizar las respuestas a las preguntas previas en un solo párrafo. Las conclusiones son individuales.

Notas: Para el procedimiento específico de medición de las variables, utilizar la guía oficial. Cualquier duda: mi e-mail, el twitter, el facebook y presencial en cubículo B3 (miércoles de 9.30 AM a 11:30 AM).

Repito las ubicaciones digitales: ramonfisicaudo@gmail.com, www.twitter.com/ramonhilariomar, www.facebook.com/hilario.zambrano.1

REPLANTEAMIENTO PRÁCTICA INSTRUMENTOS DE MEDIDA. LABORATORIO DE FÍSICA I

La siguiente es la información previa a la práctica de laboratorio titulada: Instrumentos de Medición. Esta práctica queda delimitada a la determinación del volumen de un cuerpo rígido geometricamente definido, así como a la incorporación y delimitación de la práctica correspondiente a la determinación de la densidad de varios cuerpos, en diferentes estados y formas, a la sola determinación de la densidad de este cuerpo. La integración de estos aspectos de ambas prácticas establecidas conduce a la realización de una experiencia que determina la densidad de un cuerpo rígido, geométricamente definido, utilizando la Teoría de Errores, analizada en las introducciones previas.

Objetivo General

Establecer la densidad de un cuerpo rígido geométricamente definido, como resultado de la aplicación de la Teoría de Errores.

Objetivos específicos

1. Determinar la presentación de la masa del cuerpo, a partir de las n mediciones de la misma.
2. Determinar la presentación de cada una de las dimensiones del cuerpo rígido, a partir de las n mediciones de cada una de ellas.
3. Determinar la presentación del volumen a partir de su ecuación y de la construcción de la ecuación de incertidumbre correspondiente.
4. Determinar la presentación de la densidad del cuerpo rígido a partir de la relación de las presentaciones de la masa y el volumen.

Equipos necesitados

• Vernier.
• Palmer.
• Balanza analógica.

Marco teórico

• Teoría de Errores.
• Uso del Vernier.
• Uso del Palmer.

La Teoría de Errores ya fue explicada previamente. Los usos del Vernier y del Palmer, investigarlos de la bibliografía.

Procedimiento

1. Medir n veces la masa del cuerpo, utilizando la balanza analógica.
2. Medir n veces cada una de las dimensiones del cuerpo rígido, utilizando el Vernier y el Palmer.
3. Ubicar la ecuación del volumen del cuerpo rígido escogido.
4. Construir la ecuación de la incertidumbre del volumen a partir del diferencial y el error, esto último de ser necesario.
5. Determinar las presentaciones citadas en los objetivos específicos.
6. Cumplir el objetivo general, analizando la causa de los errores detectados.

Análisis de resultados

1. Realizar las tablas recomendadas utilizadas para la determinar las presentaciones resultantes de las n mediciones.
2. Registrar los datos en dichas tablas y completarlas con cálculos. 
3. Calcular los valores más probables e incertidumbres, de las magnitudes: masa y cada una de las dimensiones del cuerpo rígido..
4. A partir de la ecuación del volumen, construir la ecuación correspondiente de la incertidumbre del volumen.
5. Calcular los valores más probable y la incertidumbre, del volumen.
6. Determinar la presentación de la densidad utilizando la operación de división de cifras significativas con error.

No olvidar las operaciones con cifras significativas en los cálculos con magnitudes.

Conclusiones (Parte individual del informe)

Al menos debe contener:

• Lo establecido en el objetivo general (respuesta a la pregunta implícita en éste).
• Analizar las causas de los errores detectados en la práctica y en los cálculos.

No olvidar que las conclusiones son el resultado del análisis previo, en cumplimiento a lo establecido en los objetivos específicos, y encaminado al cumplimiento del objetivo general.

Guía La Medicion en el Laboratorio

La medición en el laboratorio

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PLAN DE EVALUACIÓN DE LABORATORIO DE FÍSICA I

PLAN DE EVALUACIÓN

La asignatura Laboratorio I de Física presenta el siguiente plan de evaluación:

·         Examen previo.

·         Informe.

·         Apreciación.

El examen previo se ejecutará al ingresar al laboratorio. En él se evaluará los siguientes aspectos:

·         Objetivos de la práctica.

·         Equipos necesitados.

·         Procedimiento.

·         Marco teórico relacionado con los objetivos de la práctica.

Este examen se ejecutará a partir de la práctica N° 2. Su valor es el 30% de la nota de la práctica. La práctica N° 1, llamada Nociones Generales, exceptúa el examen previo, ya que es una introducción teórica. Esta práctica se evaluará con un trabajo grupal.

El informe es un trabajo grupal que será entregado a más tardar una semana después, es decir, si la práctica se realizó el día martes, su informe se entregará, a más tardar, el día martes de la semana siguiente. Su valor es el 60% del valor de la práctica.

Los componentes del informe, y sus respectivos valores, se describen en la siguiente tabla:

Componentes y su valor en el informe.
Parte	Descripción	Observación	Valor
Carátula
Indice
Introducción
Objetivos	Objetivos: general y específicos.	Los objetivos específicos son los pasos conducentes al cumplimiento del objetivo general.	0.50 pts.
Equipos necesitados	Los necesarios para realizar la práctica.	¿Con qué equipos cuenta el laboratorio para el cumplimiento del objetivo general?	0.50 pts.
Procedimiento	Es un resumen de la estrategia conducente al cumplimiento del objetivo general.	Se basa en los objetivos específicos.	0.50 pts.
Marco Teórico	Es la fundamentación teórica que sustenta el cumplimiento del objetivo general	Debe ser específico en lo que respecta a los requerimientos de la práctica	0.50 pts.
Análisis de resultados	Se registran las informaciones solicitadas en los objetivos específicos, y a partir de allí de la estrategia seguida. Se registran: ·                    Tablas. ·                    Gráficos. ·                    Mediciones. ·                    Cálculo de variables. ·                    Teoría de errores. ·                    Comparaciones cualitativas y cuantitativas. ·                    Análisis de la información registrada.	Contesta las preguntas implícitas en los objetivos específicos. En las guías aparecen preguntas que orientan este análisis.	4 pts.
Conclusión	Contesta la pregunta implícita en el objetivo general. Se basa en los resultados analizados en el apartado anterior.	Debe incluir la razón de la incertidumbre obtenida. La conclusión es individual.	4 pts.
Recomendaciones		Serán consideradas.
Bibliografía	Son las fuentes que aportaron al marco teórico de la práctica
Anexos	Información, no contemplada en los objetivos, relevante para el avance de la estrategia seguida.
Total			10 pts.

El informe se basa en el Método Científico Experimental. De allí su estructura.

La apreciación es una nota reservada a la discrecionalidad del profesor. Su valor es del 10% de la nota total de la práctica. Se evalúa:

·         Disciplina.

·         Participación en el grupo.

·         Rendimiento académico.

·         Uso de la bata.

La siguiente tabla resume la evaluación, por práctica, a partir de la práctica N° 2:

Evaluación por práctica.
Evaluación	Característica	%
Examen previo	Al ingresar al laboratorio	30
Informe	Grupal, excepto la conclusión (individual)	60
Apreciación	Reservado al profesor	10
Total		100

La nota definitiva es el promedio de las notas de todas prácticas, es decir, cada práctica realizada en los laboratorios tiene el mismo porcentaje de la nota definitiva.

Otros aspectos que afectan a la evaluación de la asignatura:

·         La asistencia es obligatoria. El reglamento establece una inasistencia máxima del 25%, por semestre. En caso de falta, justificarla debidamente.

·         El uso de la bata, a partir de la práctica N° 2, es obligatoria.

·         Bibliografía:

ü  El libro base es: Serway (Física, tomo I). Pueden usar otra bibliografía, tanto tangible como digital.

ü  Laboratorio de Física I. Prof. Ricardo Nitsche. Utilizarlo para la práctica N° 1, en los siguientes aspectos (estudiar para el trabajo):

o   Método Científico.

o   Medición, unidades, dimensiones.

o   El error en la medida.

o   Métodos gráficos.

ü  La medición en el laboratorio. Prof. Ramón Martínez (Aparece en este blog). Esta guía refuerza a la del Prof. Nitsche, y es específica a las actividades del Prof. Ramón Martínez en el transcurso de la práctica N° 1 (estudiarla en su totalidad para el trabajo).

ü  Guías de laboratorio de cada una de las prácticas (algunas de ellas en este blog).

ü  Guías auxiliares de algunas prácticas. Prof. Ramón Martínez. Guías de apoyo a las guías establecidas (información aparecida en este blog).

·         Consulta de acuerdo a fecha y horas asignadas, en el cubículo B3

 

Laboratorio de Física I. Replanteamiento de la práctica Conservación de la Energía Mecánica Total

Se replantea la práctica Conservación de la Energía Mecánica Total para efecto de mejorar la información suministrada en la guía oficial.

Objetivo General

Verificar el Principio de Conservación de la Energía Mecánica Total en un montaje de montaña rusa.

Objetivos específicos

1. Determinar la energía cinética, la energía potencial gravitatoria y la energía mecánica, en diferentes ubicaciones de la trayectoria de la montaña rusa.
2. Comparar la energía mecánica en diferentes puntos de la trayectoria.

Equipos requeridos

• Pista de montaña rusa con sus accesorios (Rolller Coaster)
• 3 carros de diferentes colores y masas.
• Masas.
• 4 fotocompuertas.
• Regla graduada.
• Balanza analógica.
• Computadora de mesa con sus accesorios.
• Interface.
• Cableado con conectores.

Marco teórico

Agregar a lo explicado en la guía oficial, un análisis del Principio de Conservación de la Energía Mecánica Total a lo largo de la trayectoria del móvil, en la montaña rusa.

Procedimiento

1. Montar la montaña rusa (Ver guía oficial).
2. Completar el montaje anterior con los sensores, la interface y la computadora (Ver guía oficial).
3. Preparar el software DataStudio para el registro de mediciones (Las velocidades en los puntos A, B, C y D). Utilizar medidor digital.
4. Una vez ubicados los sensores de fotocompuerta (Puntos A, B, C y D, de la guía oficial), medir la altura de estos puntos desde el carril a la mesa (Punto de referencia de la energía potencial).
5. Medir la masa de cada carro con la balanza analógica.
6. Lanzar cada uno de los 3 carros de diferentes colores desde el punto A, con velocidad inicial cero (si se puede). Cada color representa una masa diferente.
7. Registrar las velocidades de los puntos A, B, C y D, obtenidos a través del software DataStudio, en la tabla elaborada en la guía oficial. Registrar también las alturas y masas.
8. Realizar los cálculos y comparaciones solicitadas.

Análisis de resultados

1. Registrar las mediciones de las masas de los carros, así como las alturas y velocidades en los puntos A, B, C y D de la montaña rusa, en la tabla ubicada en la guía oficial. Establecer esta tabla, completada, en el informe. ¿Varió el valor de la rapidez, en un mismo punto, para los tres carros?Justificar teóricamente esta observación.
2. Calcular las energías cinética, potencial gravitatoria y mecánica, de los puntos A, B, C y D, a partir de las velocidades, masas y alturas, medidas. Elaborar una tabla con estos resultados. ¿Varió el valor de las energías, a medida que aumentó la masa de los carros? 
3. Comparar las energías mecánicas de los puntos señalados, con la ecuación correspondiente de error porcentual. Registrar los resultados en una tabla elaborada para tal fin.

Conclusiones

Una vez realizada las comparaciones de las energías mecánicas en diferentes puntos de la trayectoria, ¿se puede inferir que se cumple el Principio de Conservación de la Energía Mecánica Total? Los criterios que pueden ayudar a esta verificación, son los siguientes:

• Si la mayoría de las comparaciones dan como resultado un error porcentual menor al 5%, se cumple este Principio.
• Si la mayoría de estas comparaciones dan como resultado un error porcentual mayor al 5%, no se cumple.
• Si los resultados son mixtos, queda de parte del estudiante verificar su cumplimiento. Por supuesto, debe sustentar su punto de vista.

Si no se cumple este Principio, ¿Por qué?. Se manejan tres errores: humanos, sistemáticos y aleatorios. Apartando estos errores, ¿qué otro factor pudiera haber influido para que no se cumpliera el principio de la Conservación de la Energía Mecánica Total?

La conclusión es individual

PROGRAMACIÓN Y CONTENIDO DE LABORATORIO DE FÍSICA I

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PROBLEMARIO DE FÍSICA II

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