atencion estudiantes de grado 11, en esta guia se encuentran las experiencias de laboratorio que vamos ha desarrollar en esta primera parte

1. I.E.M. ESCUELA NORMAL SUPERIOR DE PASTO
AÑO ESCOLAR 2012
NIVEL MEDIA JORNADA MAÑANA
GRADO ONCE PERIODO SEGUNDO
AREA CIENCIAS NATURALES Y EDUCACION AMBIENTAL ASIGNATURA FISICA
PROFESOR LUIS CARLOS RUIZ BENAVIDES
ESTANDAR DE COMPETENCIA: Identifico aplicaciones de diferentes modelos físicos en procesos
industriales y en el desarrollo tecnológico, analizando críticamente las aplicaciones de su uso.
LOGRO: Proporcionar explicaciones formalizadas, mediante modelos matemáticos acerca de los
conceptos de trabajo, potencia, energía y a partir de ellos emitir juicios acerca del funcionamiento
de las máquinas al explicar las leyes de conservación tanto de la energía como del momentum
lineal a fin de poder resolver problemas de situaciones que suceden en nuestra vida.
EXPERIENCIAS DE LABORATORIO (COSERVACION DE LA ENERGIA)
Experiencia No 1
LOGRO ESPECÍFICO: Analizar y aplicar los conocimientos aprendidos sobre la energía potencial
Materiales: 1 lata de café o de leche, 2 tapas de plástico, goma elástica o resorte de amarrar
billetes, 2 palos o astillas de madera pequeños, tijeras, cinta pegante, 2 pesos pequeños (piedras
pequeñas de igual tamaño, pilas secas viejas)
Procedimiento:
• utiliza un abrelatas para abrir los extremos de la lata de café
• con las tijeras haz un orificio mediano en cada tapa de plástico
• realiza un nudo de tal forma que se obtenga un número ocho con la goma de plástico
• con la cinta pegante ata a la goma de plástico los dos pesos pequeños, tratando de
colocarlos estos al centro de la goma
• ubica la goma elástica con los pesos atados en la lata de café
• coloca los dos pedazos de palo atravesando las dos tapas de plástico previamente situadas
en la lata de café, de tal manera que estos trozos sirvan de sostén de la goma
Cuando todo el procedimiento esté ya realizado haz rodar dicha lata
Actividad 1.
• Describe lo que observas
• ¿Por qué la lata se regresa?
• ¿Qué tipo de energía se presenta?
• Complementa tus ideas observando el siguiente video: http://www.youtube.com/watch?
v=zljMGEWYIqI&feature=related

2. I.E.M. ESCUELA NORMAL SUPERIOR DE PASTO
AÑO ESCOLAR 2012
NIVEL MEDIA JORNADA MAÑANA
GRADO ONCE PERIODO SEGUNDO
AREA CIENCIAS NATURALES Y EDUCACION AMBIENTAL ASIGNATURA FISICA
PROFESOR LUIS CARLOS RUIZ BENAVIDES
ESTANDAR DE COMPETENCIA: Identifico aplicaciones de diferentes modelos físicos en procesos
industriales y en el desarrollo tecnológico, analizando críticamente las aplicaciones de su uso.
LOGRO: Proporcionar explicaciones formalizadas, mediante modelos matemáticos acerca de los
conceptos de trabajo, potencia, energía y a partir de ellos emitir juicios acerca del funcionamiento
de las máquinas al explicar las leyes de conservación tanto de la energía como del momentum
lineal a fin de poder resolver problemas de situaciones que suceden en nuestra vida.
Experiencia No 2
LOGRO ESPECÍFICO: Analizar y aplicar los conocimientos aprendidos sobre la conservación de la
energía térmica en mecánica
Materiales: 1 matraz, 2 tubos de vidrio o de plástico, 1 tapón con dos orificios, 1 taza de agua, 1
mechero de alcohol, 1 metro de alambre dulce, 3 barras de plastilina, fósforos o encendedor, 1
soporte metálico.
Procedimiento:
• Ata el matraz con el alambre dulce al soporte metálico de tal forma que el matraz quede
suspendido en el aire.
• Agrega la taza de agua al matraz
• Coloca los 2 tubos de vidrio en el tapón de tal manera que estos formen una hélice.
• utiliza el tapón para cubrir el matraz, para que no haya fuga de aire cubre con plastilina
tanto el matraz como los 2 tubos de vidrio.
• Acerca el mechero al matraz y prende este con el encendedor
Cuando todo este procedimiento esté ya ejecutado responde a la siguiente actividad
Actividad 2:
• Realiza una explicación de lo observado
• ¿Cómo explicas la conversión de la energía térmica en energía mecánica?
• ¿Cuál ley de Newton se aplica en este experimento? ¿Por qué?
• Realiza la consulta sobre la máquina de vapor denominada “LA AELOPIA DE
HERÓN”
• Complementa tus ideas observando el siguiente video:
http://raulquijano.nixiweb.com/Fuerza-Energia/IndiceConoEnergia.html

3. I.E.M. ESCUELA NORMAL SUPERIOR DE PASTO
AÑO ESCOLAR 2012
NIVEL MEDIA JORNADA MAÑANA
GRADO ONCE PERIODO SEGUNDO
AREA CIENCIAS NATURALES Y EDUCACION AMBIENTAL ASIGNATURA FISICA
PROFESOR LUIS CARLOS RUIZ BENAVIDES
ESTANDAR DE COMPETENCIA: Identifico aplicaciones de diferentes modelos físicos en procesos
industriales y en el desarrollo tecnológico, analizando críticamente las aplicaciones de su uso.
LOGRO: Proporcionar explicaciones formalizadas, mediante modelos matemáticos acerca de los
conceptos de trabajo, potencia, energía y a partir de ellos emitir juicios acerca del funcionamiento
de las máquinas al explicar las leyes de conservación tanto de la energía como del momentum
lineal a fin de poder resolver problemas de situaciones que suceden en nuestra vida.
Experiencia No 3
LOGRO ESPECÍFICO: Analizar y aplicar los conocimientos aprendidos sobre la conservación de la
energía mecánica
Materiales: 1 manguera transparente de aproximadamente
2 m de largo y 1 pulgada de grosor, 1 balín, soporte metálico
de 70 cms, 3 pinzas para soporte, silicona, 1 metro, 1 metro
de PVC, 2 codos de PVC de 1 pulgada, tabla de madera de
120 cm
Con los materiales anteriores realizo el diseño del esquema
propuesto de tal manera que el balín ruede por la manguera,
la altura inicial de donde se deja rodar el balín es de 65 cms,
la pequeña montaña que se observa debe estar a una altura de 45 cms y el pequeño círculo que se
forma con la manguera debe estar a una altura de aproximadamente 20 cms de la base.
Actividad 3:
• Realiza una explicación de lo observado
• ¿Cómo explicas la conservación de la energía mecánica?
• ¿Cómo calculo la velocidad mínima con que llega el balín al final de su
trayectoria?
• Complementa tus ideas observando el siguiente video:
http://www.youtube.com/watch?v=Cb7kxZqHPvM&feature=related

4. ENERGÍA POTENCIAL Y CINÉTICA (CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA)
1. OBJETIVO.
Estudiar la ley de la conservación de la energía mecánica.
2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS
a. Observar la variación de la energía cinética en función de la energía potencial gravitacional de una partícula.
b. Observar la variación del alcance horizontal en función de la energía cinética inicial en un tiro parabólico de una partícula.
c. Efectuar medidas de pendientes en una gráfica realizada en papel milimetrado.
d. Determinar indirectamente la ley de la conservación de la energía mecánica.
3. SISTEMA EXPERIMENTAL
3.1 Material Requerido
• Hilo
• Balín de acero
• Cuchilla de afeitar
• Regla
• Papel carbón
• Soporte vertical
• Plano metálico
3.2 MONTAJE EXPERIMENTAL
En el montaje de la figura, el péndulo está formado por un balín suspendido de un hilo de coser y la cuchilla de afeitar se dispone
exactamente en el punto A, con el filo dispuesto, de tal forma que corte el hilo cuando el balín llegue a ese punto, después de
soltarse desde una altura h.
I
3.3 CHEQUEO INICIAL Y MINIMIZACIÓN DE ERRORES SISTEMÁTICOS
El soporte vertical así como la guía del plano metálico deben estar fijos a la mesa. Verifique que la nuez que asegure la varilla de la
cual va a pender el hilo esté bien ajustada. Asegúrese que el plano metálico se coloque de tal forma que el plano del movimiento
del balín coincida con él. Esta verificación debe hacerse cada vez que va a liberar el balín desde una altura h.
4. CONSIDERACIONES TEORICAS
Empecemos recordando que la suma de la energía cinética y potencial gravitacional de un objeto de masa m que se encuentra en
un campo gravitacional g se conserva en el tiempo y se conoce como energía mecánica, esto es E = K + U; donde K la energía
cinética dada por K = mv2/2, y v la velocidad del objeto. U es la energía potencial dada por U = m*g*h; donde g es la aceleración de
la gravedad, esto es la magnitud del campo gravitacional g y h la altura a la cual se encuentra el objeto, medida desde el nivel de
referencia que se use para determinar la energía potencial.

5. I
Entonces para un objeto que pasa de una situación inicial (i) a una final (f), es posible aplicar la ley de la conservación de la
energía en la forma Ki + Ui = Kf + Uf, Esto es
m*Vi2/2 + m*g*hi = m*Vf2/2 + m*g*hf
Como Usted habrá observado a medida que h se incrementa, el alcance horizontal del balín, x, también aumenta. De igual manera
es posible que usted haya percibido que cada vez que se aumenta h, es decir, cada vez que aumenta la energía potencial
gravitacional del balín, también aumenta la velocidad con que éste abandona el punto A. Esto significa que x crece con la
velocidad del balín en ese punto. Entonces si x crece con la velocidad del balín en el punto A, usted podría pensar que x crece con
la energía cinética que el balín ha adquirido en A.
La ley de la conservación de la energía establece que la energía cinética del balín en el punto A, mv 2/2, es igual a la energía
potencial gravitacional del balín antes de ser liberado, m*g*h, medida desde la horizontal que pasa por A, esto es
m*g*h = m*V2/2. (1)
Además, usted recuerda que cuando una partícula describe un movimiento semiparabólico la trayectoria es parabólica y por
tanto, el alcance horizontal, x, está dado por x = v*t, donde v es la componente horizontal de la velocidad inicial (velocidad del
balín cuando pasa por el punto A) y t es el tiempo de vuelo de la partícula, mientras que y, es la altura que desciende la partícula
desde el punto A (borde de la mesa), en el caso que nos ocupa, está dado por y = g*t 2/2, donde g es la aceleración de la gravedad y
t como se mencionó antes es el tiempo de vuelo de la partícula. De estas dos ecuaciones se puede obtener una expresión para v2
v2 = g*x2/(2y)
Reemplazando esta expresión para v2 en la ecuación (1) usted obtiene una expresión algebraica para h,
I
h = x2/4(y)
PROCEDIMIENTO Y ANÁLISIS.
Laboratorio de Energía Potencial y cinética. Conservación de la energía
Fecha: Profesor:
Nombre y código de los integrantes del grupo:
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Se suelta el balín desde una altura h y cuando pasa por el punto A, la cuchilla corta el hilo y el balín sigue hasta tocar el suelo en
el punto x, tal como se muestra en la figura 1. Recuerde que el plano del movimiento del balín debe ser paralelo al del plano
metálico, donde Usted determinará la altura h de la cual se libera el balín.
PREGUNTA: Qué tipo de trayectoria sigue el balín después de abandonar el punto A?
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• Usted puede determinar la altura h, desde la cual suelta el balín, en la
hoja de papel que adhiere al plano metálico coincidente con la trayectoria
del balín desde que lo suelta hasta que llega al punto A. Cuál es la medida
de h? (Tabla 1).
• Para un mismo valor de h, libere el balín al menos tres veces y determine
el valor de x. Observa alguna dispersión en el valor de x? Cuál es la medida
de x?.
• Tome al menos 6 valores diferentes de h y repita el procedimiento
anterior. (Tabla 1).
I
PREGUNTA: ¿El alcance horizontal depende de y?
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A partir de sus datos, ahora es posible encontrar una relación matemática entre h y x, h = f(x) para este propósito realizo la
gráfica en papel milimetrado de h en función de x. ¿Qué relación encuentro?
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A partir de sus datos, ahora encuentro una relación matemática entre h y x2, esto es h = f(x2). Realizo la gráfica de esta y

6. encuentro la expresión matemática correspondiente
PREGUNTA: Cuál es el valor de la pendiente de esta curva?
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PREGUNTA: Para h = f(x2) a partir de sus mediciones experimentales está de acuerdo con la ley de la conservación de la energía?.
Calcule y
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PREGUNTA: Cuál es el porcentaje de error de su resultado?
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PREGUNTA: Cuáles son las causas de error?
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CONCLUSIONES:
Nota: Adjuntar los cálculos realizados.