Practicas de fisica ii

practicas de fisica

Prácticas de Física II
[ Profesor: Miguel Molina Rivera
Área de Física de Preparatoria
Agrícola de la UACh ]
[Dentro de este documento se muestra como se
realizaron prácticas de laboratorio para demostrar los
principios de Física II]
PRÁCTICAS DE FÍSICA II
2
PRÁCTICA I. TEMPERATURA
OBJETIVO
Manejar el termómetro y el cronometro
INTRODUCCIÓN
La temperatura es una magnitud referida a las nociones comunes de caliente o
frío. Por lo general, un objeto más "caliente" tiene una temperatura mayor, y si es
frío tiene una temperatura menor. Físicamente es una magnitud escalar
relacionada con la energía interna de un sistema termodinámico, definida por el
principio cero de la termodinámica. Más específicamente, está relacionada
directamente con la parte de la energía interna conocida como "energía sensible",
que es la energía asociada a los movimientos de las partículas del sistema, sea en
un sentido trasnacional, rotacional, o en forma de vibraciones. A medida que es
mayor la energía sensible de un sistema, se observa que está más "caliente"; es
decir, que su temperatura es mayor.
La temperatura se mide con termómetros, los cuales pueden ser calibrados de
acuerdo a una multitud de escalas que dan lugar a unidades de medición de la
temperatura. En el Sistema Internacional de Unidades, la unidad de temperatura
es el kelvin (K), y la escala correspondiente es la escala Kelvin o escala absoluta,
que asocia el valor "cero kelvin" (0 K) al "cero absoluto", y se gradúa con un
tamaño de grado igual al del grado Celsius. Sin embargo, fuera del ámbito
científico el uso de otras escalas de temperatura es común. La escala más
extendida es la escala Celsius (antes llamada centígrada); y, en mucha menor
medida, y prácticamente sólo en los Estados Unidos, la escala Fahrenheit.
También se usa a veces la escala Rankine (°R) que establece su punto de
referencia en el mismo punto de la escala Kelvin, el cero absoluto, pero con un
tamaño de grado igual al de la Fahrenheit, y es usada únicamente en Estados
Unidos, y sólo en algunos campos de la ingeniería.
PRÁCTICAS DE FÍSICA II
3
MATERIAL
Termómetro
Vaso de precipitado
Cronometro
Soporte universal
Malla de asbesto
Cerillos
Mechero de bunsen
PROCEDIMIENTO
1. Medir 300 ml de agua en el vaso de precipitado
2. Ponerlo al fuego, pero antes medir la temperatura inicial
3. En lapsos de 10 segundos volver a medir la temperatura y registrar los
datos en la siguiente tabla.
4. Realizar una grafica con los datos obtenidos
Tiempo
(segundos)
Temperatura
(°C)
1 10 23
2 20 28
3 30 35
4 40 36
5 50 38
6 60 39
7 70 40
8 80 41
9 90 43
10 100 45
PRÁCTICAS DE FÍSICA II
4
CONCLUSIONES
Durante la realización de esta práctica pudimos observar los cambios de
temperatura que sufre un liquido al ser expuesto al fuego, en este caso se
utilizo agua. Sin embargo nos dimos cuenta por la tabla que l aumento de
temperatura no era constante, pues a pesar de que entre cada medición
existiera un lapso de diez segundos las medidas no tenían una secuencia
especifica.
PRÁCTICAS DE FÍSICA II
5
PRÁCTICA II. COEFICIENTE DE DILATACION TERMICA
OBJETIVO
Obtener el coeficiente de dilatación lineal térmica para el latón.
INTRODUCCIÓN
Se denomina dilatación al cambio de longitud, volumen o alguna otra dimensión
métrica que sufre un cuerpo físico debido al cambio de temperatura que se
provoca en ella por cualquier medio
El coeficiente de dilatación lineal, designado por αL, para una dimensión lineal
cualquiera, se puede medir experimentalmente comparando el valor de dicha
magnitud antes y después de cierto cambio de temperatura.
La temperatura es una propiedad que gobierna la dirección en que fluye el calor,
es la expresión del grado de agitación de las partículas o moléculas de una
sustancia. Cuando se da calor a un sólido su temperatura cambia y también lo
hacen los espacios intermoleculares, de manera que al aumentar la distancia entre
moléculas y moléculas el sólido se dilata.
 
 OFO
OFO
TTL
L
TTLL






Donde:
 Coeficiente de dilatación lineal [°C-1
]
OL Longitud inicial
OT Temperatura inicial.
FT Temperatura final
PRÁCTICAS DE FÍSICA II
6
MATERIALES
Dilatómetro
Mechero de bunsen
Soporte universal
Malla de asbesto
Barra de latón
Manguera de látex
Anillo de hierro
Matraz enlermeyer
Agua
PROCEDIMIENTO
1) Primero se armo el dispositivo
2) El agua se puso al fuego conectando un extremo de la manguera a la
boquilla del matraz y el otro a la barra de latón
3) Se calibro el indicador de dilatación, dejándolo en cero
4) Se espero a que hubiera una dilatación cercana al milímetro y se tomo nota.
Datos iníciales Datos finales
CTO º25 CTF º39
mmLO 639 mmL 8.0
Aplicando de la formula
 OFO TTL
L



PRÁCTICAS DE FÍSICA II
7
  
5
1094254415.8
º25º39639
8.0 



CCmm
mm

CONCLUSIÓN
Una vez más se comprobó que al aplicar calor a un sólido este se dilata con los
datos obtenidos pudimos concluir que la disolución térmica de un objeto solido,
cuyas dimensiones iníciales se presentan por lo que se dilata en una cantidad
excepto por unas variaciones y errores experimentales, la dilatación lineal es
directamente proporcional al tamaño inicial ( ) y al cambio en la temperatura .
PRÁCTICAS DE FÍSICA II
8
PRÁCTICA III. CALOR ESPECÍFICO
OBJETIVO
Determinar de manera experimental el calor específico del hierro.
INTRODUCCIÓN
El calor específico es una magnitud física que se define como la cantidad de calor
que hay que suministrar a la unidad de masa de una sustancia o sistema
termodinámico para elevar su temperatura en una unidad (kelvin o grado Celsius).
En general, el valor del calor específico depende de dicha temperatura inicial.12
Se
la representa con la letra c (minúscula).
En forma análoga, se define la capacidad calorífica como la cantidad de calor que
hay que suministrar a toda la masa de una sustancia para elevar su temperatura
en una unidad (kelvin o grado Celsius). Se la representa con la letra
C (mayúscula).
Por lo tanto, el calor específico es la capacidad calorífica específica, esto es
m
Cc  donde m es la masa de la sustancia.
Formulas:
 
        
 OF
OFOF
Fe
OF
TTmFe
OHTOHTOCHOmHTTCAlmAl
C
TTCmQ




2222
Donde
FeC Calor especifico del Hierro
mAl Masa del Aluminio
PRÁCTICAS DE FÍSICA II
9
CAl Calor especifico del Aluminio
FT Temperatura final
AlTO Temperatura inicial de Aluminio
OmH2 Masa del Agua
OCH2 Calor especifico del Agua
OHTO 2 Temperatura inicial del Agua
mFe Masa del Hierro
FeTO Temperatura inicial del Hierro
MATERIALES
Vaso de precipitado
Balanza granataria
Calorímetro
Machero de bunsen
Termómetro
Hierro
Anillo de hierro
Malla de asbesto
PROCEDIMIENTO Y ESQUEMA
1. Pesar la masa del hierro
2. Pesar el vaso de precipitado
3. Poner 200 ml de agua en el vaso.
4. Se pesa el vaso con agua y se le resta la masa del vaso para obtener la
masa del agua.
5. Se le mide la temperatura inicial del agua con ayuda del termómetro.
PRÁCTICAS DE FÍSICA II
10
6. Se vierte el agua al vaso de aluminio y se agita, con el termómetro se mide
la que sería la misma que la del agua.
7. Se pone otros 200 ml de agua en al vaso y se pone a calentar sumergiendo
el hierro sí que toque las paredes del vaso con ayuda de un hilo.
8. Con el termómetro se supervisa que la temperatura llegue a y se
apaga el mechero.
9. Se vierte el hierro dentro del agua de vaso de aluminio del calorímetro, se
sumerge el termómetro pasándolo por el orificio de la tapa, se tapa bien y el
calor específico se dará cuando la temperatura en el termómetro ya no
varié.
TABLA DE DATOS
CFeT
gm
COHT
Cg
calOCH
gOmH
CAlT
CT
Cg
calCAl
gmAl
C
O
Fe
O
O
F
Fe
º60
3.128
º24
º
1
2.191
º24
º5.26
º
22.0
5.39
?
2
2
2










PRÁCTICAS DE FÍSICA II
11
Peso o masa del vaso: 183.3
Masa del vaso con agua: 374 g
Masa del hierro: 128.3g
Aplicación de la formula
        
 
       
  
116267842.0
º60º5.263.128
º24º2.26
º
12.191º24º5.26
º
22.05.39
2222

























Fe
Fe
OF
OFOF
Fe
C
CCg
CC
Cg
calgCC
Cg
calg
C
FeTTmFe
OHTOHTOCHOmHTTCAlmAl
C
CONCLUSION
En esta práctica pudimos concluir que el calor fluye de un sistema con un alta
temperatura hacia un sistema que se encuentra en contacto con el a una
temperatura más baja, esta transferencia se da hasta que ambas temperaturas se
equilibran, en este caso el equilibrio se dio a los 26.5 °C, ahí ya no existía flujo de
calor.
PRÁCTICAS DE FÍSICA II
12
PRÁCTICA IV. CALOR LATENTE DE FUSIÓN
OBJETIVO
Determinar el calor latente de fusión del hielo.
INTRODUCCIÓN
El calor es la transferencia de energía entre diferentes cuerpos o diferentes zonas
de un mismo cuerpo que se encuentran a distintas temperaturas. Este flujo
siempre ocurre desde el cuerpo de mayor temperatura hacia el cuerpo de menor
temperatura, ocurriendo la transferencia de calor hasta que ambos cuerpos se
encuentren en equilibrio térmico.
La energía puede ser transferida por diferentes mecanismos, entre los que cabe
reseñar la radiación, la conducción y la convección, aunque en la mayoría de los
procesos reales todos se encuentran presentes en mayor o menor grado.
El calor de cambio de estado, es la energía requerida por una sustancia para
cambiar de estado, de sólido a líquido (calor de fusión) o de líquido a gaseoso
(calor de vaporización). Al cambiar de gaseoso a líquido y de líquido a sólido se
libera la misma cantidad de energía.
Antiguamente se usaba la expresión calor latente para referirse al calor de fusión o
de vaporización. Latente en latín quiere decir escondido, y se llamaba así porque,
al no notarse un cambio de temperatura mientras se produce el cambio de estado
(a pesar de añadir calor), éste se quedaba escondido. La idea proviene de la
época en la que se creía que el calor era una sustancia fluida denominada
calórico. Por el contrario, el calor que se aplica cuando la sustancia no cambia de
estado, aumenta la temperatura y se llama calor sensible.
Cuando se aplica calor al hielo, va ascendiendo su temperatura hasta que llega a
100°C (temperatura de cambio de estado), a partir de entonces, aun cuando se le
siga aplicando calor, la temperatura no cambia hasta que se haya fundido del
PRÁCTICAS DE FÍSICA II
13
todo. Esto se debe a que el calor se emplea en la fusión del hielo.
Una vez fundido el hielo la temperatura volverá a subir hasta llegar a 100 °C;
desde ese momento se mantendrá estable hasta que se evapore toda el agua.
Esta cualidad se utiliza en la cocina, en refrigeración, en bombas de calor y es el
principio por el que el sudor enfría el cuerpo.
Calor latente de algunas sustancias: El agua tiene un calor de vaporización alto ya
que, para romper los puentes de hidrógeno que enlazan las moléculas, es
necesario suministrar mucha energía; también tiene un calor de fusión alto.
 Agua: de fusión: 333,9 kJ/kg (79,9 kcal/kg); de vaporización: 2253 kJ/kg
(539 kcal/kg).
Una de las ventajas del elevado calor de vaporización del agua es que permite a
determinados organismos disminuir su temperatura corporal. Esta refrigeración es
debida a que, para evaporarse, el agua de la piel (por ejemplo, el sudor) absorbe
energía en forma de calor del cuerpo, lo que hace disminuir la temperatura
superficial.
IMÁGENES DEL MATERIAL UTILIZADO
PRÁCTICAS DE FÍSICA II
14
METODOLOGÍA
1.-Tomar un vaso de precipitado y pesarlo en la balanza granataria.
2.- Agregarle 200 gramos de agua al vaso. Ya que esta medida el agua se pone al
fuego hasta que alcance una temperatura de 60ºC.
3.- Con ayuda de un termómetro medir la temperatura del hielo, pesar 50 gramos.
4.- Cuando el agua alcance la temperatura esperada retirar del fuego y agregar los
50 gramos de hielo, esperar a que se derrita y después medir la temperatura final.
FÓRMULA UTILIZADA:
Dónde:
= calor latente de fusión
= masa del vaso del agua
= = calor especifico del agua
= temperatura final
= temperatura inicial del agua
= masa del hielo
Temperatura inicial del hielo
= 200 gramos
PRÁCTICAS DE FÍSICA II
15
Datos:
= =
= 37ºC
= 60ºC
= 50 gramos
=
= 0ºC
Sustitución en la fórmula:
= 55
CONCLUSIÓN
El calor latente del hielo es aquel cuando se le agrega más calor y este sube de
temperatura pero al derretirse por completo este estabiliza su temperatura.
Esto fue lo que paso con el agua y el hielo porque al agregar el hielo al agua
caliente esta descendía de temperatura pero en cuanto el hielo se derritió por
completo la temperatura se quedó estable.
PRÁCTICAS DE FÍSICA II
16
PRACTICA V. ONDAS
OBJETIVO
Determinar los parámetros de una onda.
INTRODUCCIÓN
En física, una onda es una propagación de una perturbación de alguna propiedad
de un medio, por ejemplo, densidad, presión, campo eléctrico o campo magnético,
que se propaga a través del espacio transportando energía. El medio perturbado
puede ser de naturaleza diversa como aire, agua, un trozo de metal o el vacío.
Elementos de una Onda
 Cresta: La cresta es el punto más alto de dicha amplitud o punto máximo de
saturación de la onda.
 Período: El periodo es el tiempo que tarda la onda de ir de un punto de
máxima amplitud al siguiente.
 Amplitud: La amplitud es la distancia vertical entre una cresta y el punto
medio de la onda. Nótese que pueden existir ondas cuya amplitud sea
variable, es decir, crezca o decrezca con el paso del tiempo.
 Frecuencia: Número de veces que es repetida dicha vibración. En otras
palabras, es una simple repetición de valores por un período determinado.
 Valle: Es el punto más bajo de una onda.
 Longitud de onda: Distancia que hay entre dos crestas consecutivas de
dicho tamaño.
PRÁCTICAS DE FÍSICA II
17
FORMULAS
MATERIAL
Soporte universal
Varilla
Embudo
Cartulina negra
Sal
Hilo
Cronometro
METODOLOGÍA
En un soporte universal adaptamos una varilla en la cual atamos un embudo que
se tiene que balancear como un péndulo, en el embudo vertimos sal que conforme
se balaceaba la sal tenía que caer en una cartulina color negro teníamos que
mover en dirección perpendicular al movimiento del péndulo para poder formar
una onda.
PRÁCTICAS DE FÍSICA II
18
Teniendo cuidado de que la sal salga uniformemente de manera que no se
formen grumos o montículos y que las ondas tengan una buena forma para que se
faciliten los cálculos.
RESULTADOS
CONCLUSIONES
En esta práctica aprendimos a calcular los parámetros de una utilizando diferentes
formulas que se nos fueron proporcionados por el profesor, para calcular los
diferentes datos que nos pedían.
PRÁCTICAS DE FÍSICA II
19
PRACTICA VI. ACELERACION DE GRAVEDAD
OBJETIVO
Determinar la aceleración de la gravedad.
INTRODUCCIÓN
La gravedad, en física, es una de las cuatro interacciones fundamentales. Origina
la aceleración que experimenta un objeto en las cercanías de un planeta o satélite.
Por efecto de la gravedad tenemos la sensación de peso, si estamos en un
planeta o satélite. Si no estamos bajo el efecto de otras fuerzas, sufriremos una
aceleración dirigida aproximadamente hacia el centro del planeta.
Aceleración de un cuerpo que cae en el campo gravitatorio de la tierra libremente.
También llamada aceleración gravitatoria.
El péndulo simple es un ente matemático sin representación física posible. No
obstante, una aproximación aceptable consiste en una masa suspendida de un
hilo inextensible y sin peso. Cuando la masa se deja en libertad desde cierto
ángulo inicial con la vertical, comienza a oscilar a un lado y otro periódicamente.
Cuando el ángulo de desviación máximo respecto de la vertical es pequeño el
péndulo oscila con movimiento armónico simple alrededor del punto de equilibrio.
En esta situación el periodo resulta ser independiente del ángulo inicial, es decir,
el ángulo donde se libera el péndulo, y depende únicamente de la longitud del
péndulo y de la aceleración de la gravedad. Debido a la relación entre el periodo T
y la aceleración de la gravedad g, el péndulo simple es un dispositivo preciso y
adecuado para medir la aceleración de la gravedad, puesto que la longitud y el
periodo pueden medirse fácilmente.
PRÁCTICAS DE FÍSICA II
20
MATERIAL
Soporte universal, pinzas
Pelota
Hilo
Metro
Varilla
Cronometro
PROCEDIMIENTO
La pelota se ató al hilo y este de igual forma se ató a una varilla que se sujetó al
soporte universal.
Medimos la longitud del hilo con ayuda del metro que se nos fue proporcionado.
Con ayuda del cronometro medios un periodo de veinte vueltas cuidando que el
ángulo al que se liberaría el péndulo no sobrepasara la longitud de un lapicero.
De la formula
Despejamos
Obtenemos
Para la práctica
l= 50 cm
T= 27.7 seg.
PRÁCTICAS DE FÍSICA II
21
Sustituyendo
Obtenemos:
g= 9.72
CONCLUSIÓN
La conclusión a la que llegamos es que debido a la relación que existe entre el
periodo T y la aceleración de la gravedad g, el péndulo simple es un material
adecuado para medir la aceleración de la gravedad, ya que la longitud y el
periodo son fáciles de medirlos.
PRÁCTICAS DE FÍSICA II
22
PRACTICA VII. SONIDO
OBJETIVO
Determinar la velocidad del sonido e el aire.
INTRODUCCIÓN
La velocidad del sonido es la velocidad de propagación de las ondas sonoras. En
la atmósfera terrestre es de 343 m/s a 20 °C de temperatura. La velocidad del
sonido varía en función del medio en el que se trasmite.
La velocidad de propagación de la onda sonora depende de las características del
medio en el que se realiza dicha propagación y no de las características de la
onda o de la fuerza que la genera. Su propagación en un medio puede servir para
estudiar algunas propiedades de dicho medio de transmisión.
MEDIOS DE PROPAGACIÓN
La velocidad del sonido varía dependiendo del medio a través del cual viajen las
ondas sonoras.
La definición termodinámica de la velocidad del sonido, para cualquier medio, es
s
d
dp
a 







2
es decir la derivada parcial de la presión con respecto de la densidad
a entropía constante.
La velocidad del sonido varía también ante los cambios de temperatura del medio.
Esto se debe a que un aumento de la temperatura se traduce en un aumento de la
frecuencia con que se producen las interacciones entre las partículas que
transportan la vibración, y este aumento de actividad hace aumentar la velocidad.
PRÁCTICAS DE FÍSICA II
23
EL DIAPASÓN
Para realizar experiencias con el sonido se utiliza un instrumento llamado
diapasón, que consiste en una varilla en forma
de U que se puede sujetar por el mango a una
caja hueca y abierta, llamada caja de
resonancia.
Al golpear un diapasón, este vibra emitiendo
ondas sonoras con una determinada frecuencia
y emite un sonido persistente que es amplificado
por la caja de resonancia. Este sonido se produce porque, al vibrar la horquilla
metálica, las partículas de los gases que componen el aire experimentan una
perturbación, que se transmite de unas a otras, originando así zonas con más
partículas y zonas con menos, de manera que, al final, se forma un movimiento
ondulatorio que nuestro tímpano es capaz de recibir. Lo que se propaga en este
caso son las zonas con más y con menos partículas.
Formula
Sustituyendo en la formula
PRÁCTICAS DE FÍSICA II
24
CONCLUSIÓN
En esta práctica nos dimos cuenta de que es muy fácil medir la velocidad del
sonido a temperatura ambiente con ayuda de un diapasón y una caja de
resonancia.
PRÁCTICAS DE FÍSICA II
25
PRACTICA VIII. OPTICA
OBJETIVO
Determinar la distancia focal de lentes.
INTRODUCCIÓN
Una lente es un medio transparente limitado por dos superficies de las cuales al
menos una es curva. Una onda incidente sufre dos refracciones al pasar a través
de la lente.
Una lente delgada es una lente cuyo grosor es pequeño comparado con los radios
de curvatura de sus superficies.
Hay dos tipos de lentes: convergentes y divergentes.
Lente convergente
Son más gruesas en el centro que en los extremos. Se representan
esquemáticamente con una línea con dos puntas de flecha en los extremos.
Lentes divergentes
Estas lentes tiene la característica de ser más delgadas en el centro que en la
periferia y dan imágenes virtuales de objetos reales (cualquiera sea la posición de
éstos), por tal razón no es posible utilizar el mismo método que se usa para lentes
convergentes para determinar su distancia focal.
PRÁCTICAS DE FÍSICA II
26
RESULTADOS
Lente divergente
Lente convergente
PRÁCTICAS DE FÍSICA II
27
PRACTICA IX. OPTICA
OBJETIVO
Determinar el índice de refracción del vidrio y de la mica.
INTRODUCCIÓN
El índice de refracción es una medida que determina la reducción de la velocidad
de la luz al propagarse por un medio homogéneo. De forma más precisa, el índice
de refracción es el cambio de la fase por unidad de longitud, esto es, el número de
onda en el medio (k) será n veces más grande que el número de onda en el vacío
(k0).
El índice de refracción de un material es la característica más importante de
cualquier sistema óptico que utiliza refracción. Se utiliza para calcular la energía
que se enfoca de lentes, y la energía dispersiva de prismas.
Puesto que el índice de refracción es una característica física fundamental de una
sustancia, es de uso frecuente identificar una sustancia particular, confirma su
pureza, o mide su concentración. El índice de refracción se utiliza para medir los
sólidos (los cristales y las piedras preciosas), los líquidos, y los gases. Se utiliza lo
más comúnmente posible para medir la concentración de un soluto en solución
acuosa. Un refractómetro es el instrumento usado para medir el índice de
refracción. Para una solución del azúcar, el índice de refracción se puede utilizar
para determinar el contenido del azúcar.
VIDRIO
El vidrio es un material inorgánico duro, frágil,
transparente y amorfo que se usa para hacer ventanas,
lentes, botellas y una gran variedad de productos. El
vidrio es un tipo de material cerámico amorfo.
PRÁCTICAS DE FÍSICA II
28
Índice de refracción (a 589,3 nm)(3)
1,52
MICA
Las micas son minerales pertenecientes a un grupo numeroso de silicatos de
alúmina, hierro, calcio, magnesio y minerales alcalinos caracterizados por su fácil
exfoliación en delgadas láminas flexibles, elásticas y muy brillantes, dentro del
subgrupo de los filosilicatos.
Formulas
Resultados
Mica
PRÁCTICAS DE FÍSICA II
29
Vidrio

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Practicas de fisica ii

  • 1. Prácticas de Física II [ Profesor: Miguel Molina Rivera Área de Física de Preparatoria Agrícola de la UACh ] [Dentro de este documento se muestra como se realizaron prácticas de laboratorio para demostrar los principios de Física II]
  • 2. PRÁCTICAS DE FÍSICA II 2 PRÁCTICA I. TEMPERATURA OBJETIVO Manejar el termómetro y el cronometro INTRODUCCIÓN La temperatura es una magnitud referida a las nociones comunes de caliente o frío. Por lo general, un objeto más "caliente" tiene una temperatura mayor, y si es frío tiene una temperatura menor. Físicamente es una magnitud escalar relacionada con la energía interna de un sistema termodinámico, definida por el principio cero de la termodinámica. Más específicamente, está relacionada directamente con la parte de la energía interna conocida como "energía sensible", que es la energía asociada a los movimientos de las partículas del sistema, sea en un sentido trasnacional, rotacional, o en forma de vibraciones. A medida que es mayor la energía sensible de un sistema, se observa que está más "caliente"; es decir, que su temperatura es mayor. La temperatura se mide con termómetros, los cuales pueden ser calibrados de acuerdo a una multitud de escalas que dan lugar a unidades de medición de la temperatura. En el Sistema Internacional de Unidades, la unidad de temperatura es el kelvin (K), y la escala correspondiente es la escala Kelvin o escala absoluta, que asocia el valor "cero kelvin" (0 K) al "cero absoluto", y se gradúa con un tamaño de grado igual al del grado Celsius. Sin embargo, fuera del ámbito científico el uso de otras escalas de temperatura es común. La escala más extendida es la escala Celsius (antes llamada centígrada); y, en mucha menor medida, y prácticamente sólo en los Estados Unidos, la escala Fahrenheit. También se usa a veces la escala Rankine (°R) que establece su punto de referencia en el mismo punto de la escala Kelvin, el cero absoluto, pero con un tamaño de grado igual al de la Fahrenheit, y es usada únicamente en Estados Unidos, y sólo en algunos campos de la ingeniería.
  • 3. PRÁCTICAS DE FÍSICA II 3 MATERIAL Termómetro Vaso de precipitado Cronometro Soporte universal Malla de asbesto Cerillos Mechero de bunsen PROCEDIMIENTO 1. Medir 300 ml de agua en el vaso de precipitado 2. Ponerlo al fuego, pero antes medir la temperatura inicial 3. En lapsos de 10 segundos volver a medir la temperatura y registrar los datos en la siguiente tabla. 4. Realizar una grafica con los datos obtenidos Tiempo (segundos) Temperatura (°C) 1 10 23 2 20 28 3 30 35 4 40 36 5 50 38 6 60 39 7 70 40 8 80 41 9 90 43 10 100 45
  • 4. PRÁCTICAS DE FÍSICA II 4 CONCLUSIONES Durante la realización de esta práctica pudimos observar los cambios de temperatura que sufre un liquido al ser expuesto al fuego, en este caso se utilizo agua. Sin embargo nos dimos cuenta por la tabla que l aumento de temperatura no era constante, pues a pesar de que entre cada medición existiera un lapso de diez segundos las medidas no tenían una secuencia especifica.
  • 5. PRÁCTICAS DE FÍSICA II 5 PRÁCTICA II. COEFICIENTE DE DILATACION TERMICA OBJETIVO Obtener el coeficiente de dilatación lineal térmica para el latón. INTRODUCCIÓN Se denomina dilatación al cambio de longitud, volumen o alguna otra dimensión métrica que sufre un cuerpo físico debido al cambio de temperatura que se provoca en ella por cualquier medio El coeficiente de dilatación lineal, designado por αL, para una dimensión lineal cualquiera, se puede medir experimentalmente comparando el valor de dicha magnitud antes y después de cierto cambio de temperatura. La temperatura es una propiedad que gobierna la dirección en que fluye el calor, es la expresión del grado de agitación de las partículas o moléculas de una sustancia. Cuando se da calor a un sólido su temperatura cambia y también lo hacen los espacios intermoleculares, de manera que al aumentar la distancia entre moléculas y moléculas el sólido se dilata.    OFO OFO TTL L TTLL       Donde:  Coeficiente de dilatación lineal [°C-1 ] OL Longitud inicial OT Temperatura inicial. FT Temperatura final
  • 6. PRÁCTICAS DE FÍSICA II 6 MATERIALES Dilatómetro Mechero de bunsen Soporte universal Malla de asbesto Barra de latón Manguera de látex Anillo de hierro Matraz enlermeyer Agua PROCEDIMIENTO 1) Primero se armo el dispositivo 2) El agua se puso al fuego conectando un extremo de la manguera a la boquilla del matraz y el otro a la barra de latón 3) Se calibro el indicador de dilatación, dejándolo en cero 4) Se espero a que hubiera una dilatación cercana al milímetro y se tomo nota. Datos iníciales Datos finales CTO º25 CTF º39 mmLO 639 mmL 8.0 Aplicando de la formula  OFO TTL L   
  • 7. PRÁCTICAS DE FÍSICA II 7    5 1094254415.8 º25º39639 8.0     CCmm mm  CONCLUSIÓN Una vez más se comprobó que al aplicar calor a un sólido este se dilata con los datos obtenidos pudimos concluir que la disolución térmica de un objeto solido, cuyas dimensiones iníciales se presentan por lo que se dilata en una cantidad excepto por unas variaciones y errores experimentales, la dilatación lineal es directamente proporcional al tamaño inicial ( ) y al cambio en la temperatura .
  • 8. PRÁCTICAS DE FÍSICA II 8 PRÁCTICA III. CALOR ESPECÍFICO OBJETIVO Determinar de manera experimental el calor específico del hierro. INTRODUCCIÓN El calor específico es una magnitud física que se define como la cantidad de calor que hay que suministrar a la unidad de masa de una sustancia o sistema termodinámico para elevar su temperatura en una unidad (kelvin o grado Celsius). En general, el valor del calor específico depende de dicha temperatura inicial.12 Se la representa con la letra c (minúscula). En forma análoga, se define la capacidad calorífica como la cantidad de calor que hay que suministrar a toda la masa de una sustancia para elevar su temperatura en una unidad (kelvin o grado Celsius). Se la representa con la letra C (mayúscula). Por lo tanto, el calor específico es la capacidad calorífica específica, esto es m Cc  donde m es la masa de la sustancia. Formulas:             OF OFOF Fe OF TTmFe OHTOHTOCHOmHTTCAlmAl C TTCmQ     2222 Donde FeC Calor especifico del Hierro mAl Masa del Aluminio
  • 9. PRÁCTICAS DE FÍSICA II 9 CAl Calor especifico del Aluminio FT Temperatura final AlTO Temperatura inicial de Aluminio OmH2 Masa del Agua OCH2 Calor especifico del Agua OHTO 2 Temperatura inicial del Agua mFe Masa del Hierro FeTO Temperatura inicial del Hierro MATERIALES Vaso de precipitado Balanza granataria Calorímetro Machero de bunsen Termómetro Hierro Anillo de hierro Malla de asbesto PROCEDIMIENTO Y ESQUEMA 1. Pesar la masa del hierro 2. Pesar el vaso de precipitado 3. Poner 200 ml de agua en el vaso. 4. Se pesa el vaso con agua y se le resta la masa del vaso para obtener la masa del agua. 5. Se le mide la temperatura inicial del agua con ayuda del termómetro.
  • 10. PRÁCTICAS DE FÍSICA II 10 6. Se vierte el agua al vaso de aluminio y se agita, con el termómetro se mide la que sería la misma que la del agua. 7. Se pone otros 200 ml de agua en al vaso y se pone a calentar sumergiendo el hierro sí que toque las paredes del vaso con ayuda de un hilo. 8. Con el termómetro se supervisa que la temperatura llegue a y se apaga el mechero. 9. Se vierte el hierro dentro del agua de vaso de aluminio del calorímetro, se sumerge el termómetro pasándolo por el orificio de la tapa, se tapa bien y el calor específico se dará cuando la temperatura en el termómetro ya no varié. TABLA DE DATOS CFeT gm COHT Cg calOCH gOmH CAlT CT Cg calCAl gmAl C O Fe O O F Fe º60 3.128 º24 º 1 2.191 º24 º5.26 º 22.0 5.39 ? 2 2 2          
  • 11. PRÁCTICAS DE FÍSICA II 11 Peso o masa del vaso: 183.3 Masa del vaso con agua: 374 g Masa del hierro: 128.3g Aplicación de la formula                       116267842.0 º60º5.263.128 º24º2.26 º 12.191º24º5.26 º 22.05.39 2222                          Fe Fe OF OFOF Fe C CCg CC Cg calgCC Cg calg C FeTTmFe OHTOHTOCHOmHTTCAlmAl C CONCLUSION En esta práctica pudimos concluir que el calor fluye de un sistema con un alta temperatura hacia un sistema que se encuentra en contacto con el a una temperatura más baja, esta transferencia se da hasta que ambas temperaturas se equilibran, en este caso el equilibrio se dio a los 26.5 °C, ahí ya no existía flujo de calor.
  • 12. PRÁCTICAS DE FÍSICA II 12 PRÁCTICA IV. CALOR LATENTE DE FUSIÓN OBJETIVO Determinar el calor latente de fusión del hielo. INTRODUCCIÓN El calor es la transferencia de energía entre diferentes cuerpos o diferentes zonas de un mismo cuerpo que se encuentran a distintas temperaturas. Este flujo siempre ocurre desde el cuerpo de mayor temperatura hacia el cuerpo de menor temperatura, ocurriendo la transferencia de calor hasta que ambos cuerpos se encuentren en equilibrio térmico. La energía puede ser transferida por diferentes mecanismos, entre los que cabe reseñar la radiación, la conducción y la convección, aunque en la mayoría de los procesos reales todos se encuentran presentes en mayor o menor grado. El calor de cambio de estado, es la energía requerida por una sustancia para cambiar de estado, de sólido a líquido (calor de fusión) o de líquido a gaseoso (calor de vaporización). Al cambiar de gaseoso a líquido y de líquido a sólido se libera la misma cantidad de energía. Antiguamente se usaba la expresión calor latente para referirse al calor de fusión o de vaporización. Latente en latín quiere decir escondido, y se llamaba así porque, al no notarse un cambio de temperatura mientras se produce el cambio de estado (a pesar de añadir calor), éste se quedaba escondido. La idea proviene de la época en la que se creía que el calor era una sustancia fluida denominada calórico. Por el contrario, el calor que se aplica cuando la sustancia no cambia de estado, aumenta la temperatura y se llama calor sensible. Cuando se aplica calor al hielo, va ascendiendo su temperatura hasta que llega a 100°C (temperatura de cambio de estado), a partir de entonces, aun cuando se le siga aplicando calor, la temperatura no cambia hasta que se haya fundido del
  • 13. PRÁCTICAS DE FÍSICA II 13 todo. Esto se debe a que el calor se emplea en la fusión del hielo. Una vez fundido el hielo la temperatura volverá a subir hasta llegar a 100 °C; desde ese momento se mantendrá estable hasta que se evapore toda el agua. Esta cualidad se utiliza en la cocina, en refrigeración, en bombas de calor y es el principio por el que el sudor enfría el cuerpo. Calor latente de algunas sustancias: El agua tiene un calor de vaporización alto ya que, para romper los puentes de hidrógeno que enlazan las moléculas, es necesario suministrar mucha energía; también tiene un calor de fusión alto.  Agua: de fusión: 333,9 kJ/kg (79,9 kcal/kg); de vaporización: 2253 kJ/kg (539 kcal/kg). Una de las ventajas del elevado calor de vaporización del agua es que permite a determinados organismos disminuir su temperatura corporal. Esta refrigeración es debida a que, para evaporarse, el agua de la piel (por ejemplo, el sudor) absorbe energía en forma de calor del cuerpo, lo que hace disminuir la temperatura superficial. IMÁGENES DEL MATERIAL UTILIZADO
  • 14. PRÁCTICAS DE FÍSICA II 14 METODOLOGÍA 1.-Tomar un vaso de precipitado y pesarlo en la balanza granataria. 2.- Agregarle 200 gramos de agua al vaso. Ya que esta medida el agua se pone al fuego hasta que alcance una temperatura de 60ºC. 3.- Con ayuda de un termómetro medir la temperatura del hielo, pesar 50 gramos. 4.- Cuando el agua alcance la temperatura esperada retirar del fuego y agregar los 50 gramos de hielo, esperar a que se derrita y después medir la temperatura final. FÓRMULA UTILIZADA: Dónde: = calor latente de fusión = masa del vaso del agua = = calor especifico del agua = temperatura final = temperatura inicial del agua = masa del hielo Temperatura inicial del hielo = 200 gramos
  • 15. PRÁCTICAS DE FÍSICA II 15 Datos: = = = 37ºC = 60ºC = 50 gramos = = 0ºC Sustitución en la fórmula: = 55 CONCLUSIÓN El calor latente del hielo es aquel cuando se le agrega más calor y este sube de temperatura pero al derretirse por completo este estabiliza su temperatura. Esto fue lo que paso con el agua y el hielo porque al agregar el hielo al agua caliente esta descendía de temperatura pero en cuanto el hielo se derritió por completo la temperatura se quedó estable.
  • 16. PRÁCTICAS DE FÍSICA II 16 PRACTICA V. ONDAS OBJETIVO Determinar los parámetros de una onda. INTRODUCCIÓN En física, una onda es una propagación de una perturbación de alguna propiedad de un medio, por ejemplo, densidad, presión, campo eléctrico o campo magnético, que se propaga a través del espacio transportando energía. El medio perturbado puede ser de naturaleza diversa como aire, agua, un trozo de metal o el vacío. Elementos de una Onda  Cresta: La cresta es el punto más alto de dicha amplitud o punto máximo de saturación de la onda.  Período: El periodo es el tiempo que tarda la onda de ir de un punto de máxima amplitud al siguiente.  Amplitud: La amplitud es la distancia vertical entre una cresta y el punto medio de la onda. Nótese que pueden existir ondas cuya amplitud sea variable, es decir, crezca o decrezca con el paso del tiempo.  Frecuencia: Número de veces que es repetida dicha vibración. En otras palabras, es una simple repetición de valores por un período determinado.  Valle: Es el punto más bajo de una onda.  Longitud de onda: Distancia que hay entre dos crestas consecutivas de dicho tamaño.
  • 17. PRÁCTICAS DE FÍSICA II 17 FORMULAS MATERIAL Soporte universal Varilla Embudo Cartulina negra Sal Hilo Cronometro METODOLOGÍA En un soporte universal adaptamos una varilla en la cual atamos un embudo que se tiene que balancear como un péndulo, en el embudo vertimos sal que conforme se balaceaba la sal tenía que caer en una cartulina color negro teníamos que mover en dirección perpendicular al movimiento del péndulo para poder formar una onda.
  • 18. PRÁCTICAS DE FÍSICA II 18 Teniendo cuidado de que la sal salga uniformemente de manera que no se formen grumos o montículos y que las ondas tengan una buena forma para que se faciliten los cálculos. RESULTADOS CONCLUSIONES En esta práctica aprendimos a calcular los parámetros de una utilizando diferentes formulas que se nos fueron proporcionados por el profesor, para calcular los diferentes datos que nos pedían.
  • 19. PRÁCTICAS DE FÍSICA II 19 PRACTICA VI. ACELERACION DE GRAVEDAD OBJETIVO Determinar la aceleración de la gravedad. INTRODUCCIÓN La gravedad, en física, es una de las cuatro interacciones fundamentales. Origina la aceleración que experimenta un objeto en las cercanías de un planeta o satélite. Por efecto de la gravedad tenemos la sensación de peso, si estamos en un planeta o satélite. Si no estamos bajo el efecto de otras fuerzas, sufriremos una aceleración dirigida aproximadamente hacia el centro del planeta. Aceleración de un cuerpo que cae en el campo gravitatorio de la tierra libremente. También llamada aceleración gravitatoria. El péndulo simple es un ente matemático sin representación física posible. No obstante, una aproximación aceptable consiste en una masa suspendida de un hilo inextensible y sin peso. Cuando la masa se deja en libertad desde cierto ángulo inicial con la vertical, comienza a oscilar a un lado y otro periódicamente. Cuando el ángulo de desviación máximo respecto de la vertical es pequeño el péndulo oscila con movimiento armónico simple alrededor del punto de equilibrio. En esta situación el periodo resulta ser independiente del ángulo inicial, es decir, el ángulo donde se libera el péndulo, y depende únicamente de la longitud del péndulo y de la aceleración de la gravedad. Debido a la relación entre el periodo T y la aceleración de la gravedad g, el péndulo simple es un dispositivo preciso y adecuado para medir la aceleración de la gravedad, puesto que la longitud y el periodo pueden medirse fácilmente.
  • 20. PRÁCTICAS DE FÍSICA II 20 MATERIAL Soporte universal, pinzas Pelota Hilo Metro Varilla Cronometro PROCEDIMIENTO La pelota se ató al hilo y este de igual forma se ató a una varilla que se sujetó al soporte universal. Medimos la longitud del hilo con ayuda del metro que se nos fue proporcionado. Con ayuda del cronometro medios un periodo de veinte vueltas cuidando que el ángulo al que se liberaría el péndulo no sobrepasara la longitud de un lapicero. De la formula Despejamos Obtenemos Para la práctica l= 50 cm T= 27.7 seg.
  • 21. PRÁCTICAS DE FÍSICA II 21 Sustituyendo Obtenemos: g= 9.72 CONCLUSIÓN La conclusión a la que llegamos es que debido a la relación que existe entre el periodo T y la aceleración de la gravedad g, el péndulo simple es un material adecuado para medir la aceleración de la gravedad, ya que la longitud y el periodo son fáciles de medirlos.
  • 22. PRÁCTICAS DE FÍSICA II 22 PRACTICA VII. SONIDO OBJETIVO Determinar la velocidad del sonido e el aire. INTRODUCCIÓN La velocidad del sonido es la velocidad de propagación de las ondas sonoras. En la atmósfera terrestre es de 343 m/s a 20 °C de temperatura. La velocidad del sonido varía en función del medio en el que se trasmite. La velocidad de propagación de la onda sonora depende de las características del medio en el que se realiza dicha propagación y no de las características de la onda o de la fuerza que la genera. Su propagación en un medio puede servir para estudiar algunas propiedades de dicho medio de transmisión. MEDIOS DE PROPAGACIÓN La velocidad del sonido varía dependiendo del medio a través del cual viajen las ondas sonoras. La definición termodinámica de la velocidad del sonido, para cualquier medio, es s d dp a         2 es decir la derivada parcial de la presión con respecto de la densidad a entropía constante. La velocidad del sonido varía también ante los cambios de temperatura del medio. Esto se debe a que un aumento de la temperatura se traduce en un aumento de la frecuencia con que se producen las interacciones entre las partículas que transportan la vibración, y este aumento de actividad hace aumentar la velocidad.
  • 23. PRÁCTICAS DE FÍSICA II 23 EL DIAPASÓN Para realizar experiencias con el sonido se utiliza un instrumento llamado diapasón, que consiste en una varilla en forma de U que se puede sujetar por el mango a una caja hueca y abierta, llamada caja de resonancia. Al golpear un diapasón, este vibra emitiendo ondas sonoras con una determinada frecuencia y emite un sonido persistente que es amplificado por la caja de resonancia. Este sonido se produce porque, al vibrar la horquilla metálica, las partículas de los gases que componen el aire experimentan una perturbación, que se transmite de unas a otras, originando así zonas con más partículas y zonas con menos, de manera que, al final, se forma un movimiento ondulatorio que nuestro tímpano es capaz de recibir. Lo que se propaga en este caso son las zonas con más y con menos partículas. Formula Sustituyendo en la formula
  • 24. PRÁCTICAS DE FÍSICA II 24 CONCLUSIÓN En esta práctica nos dimos cuenta de que es muy fácil medir la velocidad del sonido a temperatura ambiente con ayuda de un diapasón y una caja de resonancia.
  • 25. PRÁCTICAS DE FÍSICA II 25 PRACTICA VIII. OPTICA OBJETIVO Determinar la distancia focal de lentes. INTRODUCCIÓN Una lente es un medio transparente limitado por dos superficies de las cuales al menos una es curva. Una onda incidente sufre dos refracciones al pasar a través de la lente. Una lente delgada es una lente cuyo grosor es pequeño comparado con los radios de curvatura de sus superficies. Hay dos tipos de lentes: convergentes y divergentes. Lente convergente Son más gruesas en el centro que en los extremos. Se representan esquemáticamente con una línea con dos puntas de flecha en los extremos. Lentes divergentes Estas lentes tiene la característica de ser más delgadas en el centro que en la periferia y dan imágenes virtuales de objetos reales (cualquiera sea la posición de éstos), por tal razón no es posible utilizar el mismo método que se usa para lentes convergentes para determinar su distancia focal.
  • 26. PRÁCTICAS DE FÍSICA II 26 RESULTADOS Lente divergente Lente convergente
  • 27. PRÁCTICAS DE FÍSICA II 27 PRACTICA IX. OPTICA OBJETIVO Determinar el índice de refracción del vidrio y de la mica. INTRODUCCIÓN El índice de refracción es una medida que determina la reducción de la velocidad de la luz al propagarse por un medio homogéneo. De forma más precisa, el índice de refracción es el cambio de la fase por unidad de longitud, esto es, el número de onda en el medio (k) será n veces más grande que el número de onda en el vacío (k0). El índice de refracción de un material es la característica más importante de cualquier sistema óptico que utiliza refracción. Se utiliza para calcular la energía que se enfoca de lentes, y la energía dispersiva de prismas. Puesto que el índice de refracción es una característica física fundamental de una sustancia, es de uso frecuente identificar una sustancia particular, confirma su pureza, o mide su concentración. El índice de refracción se utiliza para medir los sólidos (los cristales y las piedras preciosas), los líquidos, y los gases. Se utiliza lo más comúnmente posible para medir la concentración de un soluto en solución acuosa. Un refractómetro es el instrumento usado para medir el índice de refracción. Para una solución del azúcar, el índice de refracción se puede utilizar para determinar el contenido del azúcar. VIDRIO El vidrio es un material inorgánico duro, frágil, transparente y amorfo que se usa para hacer ventanas, lentes, botellas y una gran variedad de productos. El vidrio es un tipo de material cerámico amorfo.
  • 28. PRÁCTICAS DE FÍSICA II 28 Índice de refracción (a 589,3 nm)(3) 1,52 MICA Las micas son minerales pertenecientes a un grupo numeroso de silicatos de alúmina, hierro, calcio, magnesio y minerales alcalinos caracterizados por su fácil exfoliación en delgadas láminas flexibles, elásticas y muy brillantes, dentro del subgrupo de los filosilicatos. Formulas Resultados Mica
  • 29. PRÁCTICAS DE FÍSICA II 29 Vidrio