tecnica de medicion de variables fisicas 2

TECNICA DE MEDICION DE VARIABLES FISICAS 2

UNIVERSIDAD COOPERATIVA DE COLOMBIA - Profesor: Jaime Malqui Cabrera Medina – Neiva 2021

Contenido

Introducción ........................................................................................................ 3

Indicadores de Competencias………………………………………………………………………………………4

Marco Teórico………………………………………………………………………………………………………………5

Actividad Motivadora………………………………………………………………………………..……………………6

Materiales……………………………………………………………………………………………………………….…………7

Procedimiento…………………………………………………………………………………………………….…….……..8

Análisis de los Resultados ............................................................................. ….9

Aplicaciones ....................................................................................................... 10

Conclusiones……………………………………………………………………12

Enlaces de Apoyo .............................................................................................. 13

Bibliografía......................................................................................................... 14

Webgrafía .......................................................................................................... 15

Para Reflexionar……………………………………………………………..…16

GUÍA DE LABORATORIO # 1 – RELACION FUNCIONAL - LINEAL –

EXCEL - USO DE SIMULADORES

Relación funcional - lineal – Uso de Excel -

Simuladores



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Introducción

Excel es un software, o lo que es lo mismo un programa informático, que sirve

para realizar cálculos numéricos o matemáticos.

Es una hoja de cálculo para el registro de números, datos y texto. Si bien sus

utilidades y funciones son muy amplias, ya que con Excel puedes realizar

desde una simple suma, hasta resolver integrales, pasando por crear gráficos,

ordenar y agregar información no numérica, resolver programas matemáticos

y un largo etcétera.

En la presente guía se utilizará Excel para realizar el tratamiento de datos

experimentales obtenidos a partir de un simulador los cuales permitirán la

elaboración de tablas, gráficas y la obtención de la ecuación matemática que

rige el fenómeno en estudio, se estudiara la relación lineal entre variables

físicas.

"Un simulador es quizá la aplicación que más aprovecha las especificaciones

de la computadora como recurso de aprendizaje y que cada día se extiende

más en áreas de la educación".

El simulador permite al estudiante aprender de manera práctica, a través del

descubrimiento y la construcción de situaciones hipotéticas. Un simulador

tiene la ventaja de permitirle al estudiante desarrollar la destreza mental o

física a través de su uso y ponerlo en contacto con situaciones que pueden ser

utilizadas de manera práctica. Si son usados en trabajo colaborativo,

estimulan el trabajo en equipo al estimular la discusión del tema.



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Indicadores de Competencia

• Adquiere habilidades y destrezas en el manejo de datos experimentales

haciendo uso de Excel – tablas, gráficas y ecuaciones.

• Reconoce la relación existente entre dos variables físicas a partir de la

curva obtenida al graficarlas y deducir la expresión matemática que las

relaciona.

• Valora la importancia de las herramientas disponibles en la web –

simuladores – para apoyar procesos de enseñanza – aprendizaje.

• Colabora activamente con los compañeros de equipo, y valora y

demuestra habilidades en el uso de simuladores, en la toma de medidas

y en el manejo de los datos.



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Marco Teórico

Consulte los temas dados a continuación para la buena realización de la

práctica de laboratorio:

• ¿Qué se entiende por función lineal, gráfica y ecuación?

• ¿Cuándo se dice que dos cantidades físicas son directamente

proporcionales o simplemente proporcionales?

• ¿Porque la gráfica entre dos variables fiscas que están relacionadas

linealmente siempre es una línea recta?

• Se puede calcular la velocidad del sonido en el aire a una temperatura T

(°C) mediante la expresión 𝑣 = 331,5 𝑚

𝑠+ (0,6

𝑚

𝑠.°𝐶) . 𝑇 , realice un

gráfico de velocidad contra temperatura e indique el significado físico

de las constantes que aparecen en la ecuación.



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Actividad Motivadora

Link video: https://www.youtube.com/watch?v=RfcwvRYPOKs

Después de observar el video complete la siguiente ficha de video.

Titulo:

Objetivo:

Resumen:

Conclusiones:

https://www.youtube.com/watch?v=RfcwvRYPOKs



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Materiales

Para desarrollar este laboratorio solamente necesitas una computadora que

tenga instalado Excel y con acceso a internet.

Para la toma de datos experimentales se va a hacer uso del simulador

http://www.educaplus.org/game/ley-de-hooke-v2 desarrollado por la

organización educaplus – Explórelo para poder tomar datos más adelante.

Para el estudio de la relación lineal se usará el simulador oscilador armónico

simple, en el cual podrás observar de manera didáctica e interactiva el

comportamiento de la deformación de un resorte a medida que se le

suspenden masas.

Figura 1 – Simulador Ley de Hooke v2

Derechos de Autor: http://www.educaplus.org/game/ley-de-hooke-v2

Proyecto: Organización Educaplus

Haz clic sobre la palabra simulador para acceder a todos los simuladores –

proyecto PhET

SIMULADOR PROYECTO EDUCAPLUS

http://www.educaplus.org/game/ley-de-hooke-v2





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Procedimiento

Relación lineal:

1. Entre al simulador por medio del link otorgado anteriormente.

2. Relaciónese con los controles.

3. Fije un resorte de trabajo, por ejemplo, muelle 1 (juegue durante 5

minutos).

4. Fije la posición inicial o de equilibrio del resorte (Resorte sin peso),

registre su valor (𝑦0 = _________)

5. Cuelgue el portapesas y registre masa, posición final y elongación en la

tabla 1. Calcule valores de fuerza y constante elástica del resorte.

6. Repita el experimento para cinco masas diferentes y registre valores en

tabla 1.

Tabla 1. Deformación de un resorte

Masa m (Kg)

Posición final 𝒚 (𝒎)

Fuerza (𝑭 = 𝒎. 𝒈) (N)

Elongación (𝑒 = 𝑦 − 𝑦0) (m)

Constante elástica del

resorte (𝒌 =𝑭

𝒆) (𝑵/𝒎)

Observación: para obtener valores de masa halle el valor de la pesa

de color azul y el valor de la pesa de color verde y luego realice

combinaciones.



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Análisis de los Resultados

Relación lineal

1. Realice en Excel la gráfica de Fuerza aplicada contra elongación producida.

(atendiendo las normas para la construcción de gráficos en Excel).

2. Escriba la ecuación que relaciona a las variables Fuerza aplicada y

elongación producida. (copie y pegue a partir de Excel).

3. Escriba el valor de la constante de proporcionalidad con sus respectivas

unidades. ¿De acuerdo con las unidades de la constante de proporcionalidad

que nombre recibe dicha constante? – Observe la última línea de la tabla 1.

4. Aplique la teoría de mínimos cuadrados para hallar el modelo matemático

empírico que relaciona a la fuerza con la elongación (no olvide el cambio de

variables en el modelo lineal de la forma 𝒚 = 𝒎𝒙 + 𝒃). ¿De acuerdo con las

unidades de la pendiente que cantidad física representa?, ¿de acuerdo con las

unidades del intercepto que cantidad física representa? Escriba el modelo

matemático en termino de las variables en estudio.

5. Compare la ecuación que relaciona a la fuerza aplicada con la elongación

producida en el resorte obtenida al aplicar Excel con el modelo matemático

obtenido al aplicar la teoría de mínimos cuadrados. ¿Que concluye?

6. Utilice el modelo matemático hallado en el punto (4) y determine:

• La fuerza que hay que aplicar para que el resorte se elongue una

distancia de 200 𝑐𝑚

• La elongación del resorte cuando se cuelga una masa de 𝟐𝟎𝟎 𝒈.

Recuerde que: (𝟏 𝑲𝒈 = 𝟏𝟎𝟑 𝒈 , 𝒒𝒖𝒆 𝟏 𝒎 = 𝟏𝟎𝟐 𝐜𝐦)

7. Enuncie y escriba la ley que relaciona a la fuerza aplicada, con la elongación

producida en el resorte (utilice letras adecuadas).



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Aplicaciones

• Un modelo físico consta de un tubo acrílico de menos de un centímetro de

diámetro y de 180 cm de largo, sellado por uno de sus extremos y el otro

extremo abierto a la atmosfera. En el tubo se hacen marcas cada 20 cm, se

llena completamente de aceite, se dejan caer balines de acero y con ayuda

de un cronometro se toman los tiempos de caída al pasar por cada marca

(ver imagen). Los datos obtenidos se registraron en la tabla 1.

Tabla 1. Distancia y tiempo – caída de un balín en

aceite.

Distancia h (cm) Tiempo t (s)

0,0 0,0

20,0 5,0

40,0 9,8

60,0 15,2

80,0 19,9

100,0 25,0

120,0 30,0

140,0 35,2

160,0 40,0

Se pide:

• En Excel construya la grafica que relaciona la distancia h con el tiempo t (no

olvide aplicar técnicas vistas para presentar gráfico y su respectiva

ecuación).



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• Escriba la ecuación que relaciona a la distancia recorrida con el tiempo

empleado por el balín en caer (utilice Excel).

• Escriba el valor de la constante de proporcionalidad en número más

unidades, de acuerdo con las unidades que nombre recibe la constante.

• Utilice la técnica de mínimos cuadrados para encontrar el modelo

matemático que relaciona a la distancia recorrida con el tiempo empleado

por el balín en caer. Compare el modelo matemático encontrado con la

ecuación arrojada por Excel. ¿Que concluye?

• Utilice el modelo matemático hallado por técnica de mínimos cuadrados y

calcule:

o La distancia “h” recorrida por el balín cuando el tiempo transcurrido

de caída es de 𝟐𝟖 𝒔𝒆𝒈𝒖𝒏𝒅𝒐𝒔.

o El tiempo de caída “𝒕” empleado por el balín en caer en aceite una

distancia “𝒉” igual a 𝟏𝟑𝟕 𝒄𝒎.



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Conclusiones

• Escriba aquí las conclusiones. Las conclusiones deben estar de acuerdo con

los indicadores de competencias, graficas, modelos matemáticos, …



13

Enlaces de Apoyo

Virfismat.com

https://www.dropbox.com/sh/nmszwpffp8ubtz9/AABgbF5zYZaVlfQglpVnvReTa?dl=0

https://www.youtube.com/channel/UCpDz88X8Uz1ZNvEyt47MNPQ

mailto:[email protected]

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https://www.facebook.com/LabFisVir/

http://www.labvirfis.com/



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Bibliografía

Bauer, W., & Westfall, G. (2014). Física para Ingeniería y Ciencias con Física

Moderna (Segunda ed., Vol. 1). México D.F.: McGraw Hill Education.

M., A., & Finn, E. J. (1995). Física. México D.F.: Addison-Wesley Iberoamericana.

Resnick, R., Halliday, D., & Krane, K. S. (2001). Física (Cuarta ed., Vol. 1). México

D.F.: Grupo Patria Cultural.

Serway, R. A., & Jewett, J. W. (2014). FÍSICA para ciencias e ingeniería (Novena

ed., Vol. 1). México D.F.: Cengage Learning Editores.

Tipler, P. A., & Mosca, G. (2006). Física para la ciencia y la tecnología (Quinta

ed., Vol. 1). Barcelona: Reverté.

Toledo López, P. H. (2010). Experimentos Virtuales de Física. Bogotá: Ediciones

Fundación Universidad Central.

Young, H. D., & Freedman, R. A. (2013). Física Universitaria (Décimo Tercera

ed., Vol. 1). México D.F.: Pearson Educación de México.

Cabrera, J. M. & Otros. (2016). MANUAL DE PRÁCTICAS DE LABORATORIO DE FÍSICA. primera ed., Neiva - Huila.



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Webgrafía

• http://www.educaplus.org/game/ley-de-hooke-v2

• https://www.youtube.com/watch?v=MyroA57vj1g&t=192s

• https://www.youtube.com/watch?v=RfcwvRYPOKs


https://www.youtube.com/watch?v=MyroA57vj1g&t=192s

https://www.youtube.com/watch?v=RfcwvRYPOKs



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Para reflexionar…

“La variedad de desastres que pueden ocurrirnos es tan enorme que tendemos

a preservar nuestra cordura al no pensar en la mayoría de ellos”

Robert Hooke (1635 – 1703)

• Robert Hooke: (Freshwater, Inglaterra, 1635 - Londres, 1703) Físico y

astrónomo inglés. Aunque principalmente es conocido por sus estudios

sobre la elasticidad, fueron notables asimismo sus descubrimientos

astronómicos y sus aportaciones a la biología.



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