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TitleGuias Experimentacion Fisica I
TagsPhysics & Mathematics Measurement Sampling (Statistics) Confidence Interval Normal Distribution
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Page 1

Experimentación F́ısica I

Revisión y modificación

diego peña lara

orlando zuñiga escobar

universid ad del valle
f acul t ad de ciencias naturales y exa ct as

depar t amento de f ��sica

Page 2

�INDICE GENERAL

Prólogo a la edición revisada ii

Prólogo a la primera edición iii

1. La calidad del dato en f́ısica experimental y su interpretación en la toma de deci-
siones 1-1

2. Métodos de análisis gráfico 2-1

3. Método de mı́nimos cuadrados 3-1

4. Medición de tiempos 4-1

5. Determinación de la constante π 5-1

6. Medición de la gravedad 6-1

7. Carril de aire y fotodetector 7-1

8. Determinación experimental de una trayectoria 8-1

9. Colisiones 9-1

10.Coeficiente de fricción 10-1

11.Fuerzas concurrentes 11-1

12.Comportamiento de la enerǵıa mecánica 12-1

13.Enerǵıas potencial gravitacional y cinética (Salón 1014 B) 13-1

14.Péndulo baĺıstico 14-1

15.Momentos de fuerzas (Salón 1014 A) 15-1

16.Movimiento rotacional (Salón 1014A) 16-1

17.Movimiento de rotación y traslación 17-1

A. Manejo cronómetro programable (Aslab 1) A-1

i

Page 52

7-2

Figura 7.1: Esquema ilustrativo del montaje experimental y sus principales elementos.

7.3.1 Chequeo inicial y minimización de errores sistemáticos

✍ El compresor de aire (no indicado en la fig. 7.1) debe estar enchufado a una toma de 110 V. Su
salida de aire debe estar conectada a un extremo del carril mediante una manguera flexible.

✍ Cerciórese que la superficie superior del carril no presente irregularidades de ninguna ı́ndole y
esté totalmente limpia. Si requiere limpieza, solicite un trapo limpio y alcohol.

✍ Encienda el compresor y verifique que no haya los pequeños orificios de la superficie superior del
carril no se encuentren obstruido.

✍ El herraje, que sostiene la polea en el extremo del carril, debe estar bien ajustado y la polea
debe rotar con facilidad (muy poca fricción).

✍ El carrito debe estar limpio, en especial por su parte inferior, por donde se acaballa al carril. Los
bordes y esquinas del carrito no deben presentar deformaciones o asperezas. En caso de haber
alguna, informe al instructor para solucionar la irregularidad.
precauci�on: Procure no deslizar el carrito sobre el carril sin estar encendido el compresor para
no tupir los orificios y no deteriorar las superficies.

✍ Con el compresor funcionando, ubique el carrito en varios lugares a lo largo del carril y compruebe
que éste esté nivelado. De no estarlo, nivélelo mediante el tornillo de ajuste que se encuentra en
la parte inferior del carril.

✍ Un extremo de la cuerda debe estar atado al borde ((delantero)) del carrito y el otro extremo
al gancho del portapesas. La longitud de la cuerda debe permitir que el portapesas caiga desde
una altura cercana a la polea cuando el carrito está próximo al extremo opuesto.

✍ Inmovilice el carrito al carril por medio de la cuerda que está unida en el borde ((trasero)) del
carrito, mientras se establece el ((colchón de aire)).

✍ En la parte superior del carrito hay 11 perforaciones, prácticamente equidistantes, en las que
porta 11 pequeños ((postes)). Verifique que los postes estén insertados en los orificios, firmes y
paralelos entre śı.

✍ El cronómetro digital programable debe estar alimentado por una pequeña fuente de voltaje dc
que debe conectarse al tomacorriente.

✍ El fotodetector funciona en conjunto con un cronómetro programable (ver apéndices A y B para
el funcionamiento de los cronómetros aslab y science first, respectivamente), al cual debe
estar conectado.

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7-3

7.3.2 Funcionamiento del cronómetro programable y del fotodetector

☎ La �g. 7.2 ilustra esquem�aticamente las partes frontal y lateral de un fotodetector, el cual consta
de un soporte r��gido y en su parte superior est�a montado un fotoemisor e, y frente a �el, a unos
cuantos cent��metros de separaci�on, hay un fotorreceptor r.

☎ e emite un estrecho haz continuo de luz infrarroja enfocado a r. Si un objeto opaco cualquiera
se interpone en la trayectoria e interrumpe el haz de luz, a�un cuando sea por unos pocos micro-
segundos, r sufre un cambio de estado que genera una se~nal de control y �esta es percibida por
el cron�ometro digital.

Lateral Frontal

e r

Figura 7.2: Esquema del fotodetector.

☎ El fotodetector debe estar dispuesto como se sugiere en la �g. 7.1, de tal forma que los postes lo
atraviesen y corten el haz de luz, mientras pasa el carrito en su trayecto de un extremo al otro
del carril.

☎ El borde delantero del primer poste inicia el conteo de tiempo en el cron�ometro. El borde
delantero del segundo poste hace que el cron�ometro registre el tiempo transcurrido hasta ese
momento, con una precisi�on del orden de las diezmil�esimas de segundo. As�� mismo ocurrir�a con
los dem�as postes; es decir, para cada poste se registra el intervalo de tiempo transcurrido desde
que se inici�o el cron�ometro hasta que pasa el poste respectivo. El cron�ometro tiene 10 memorias
en las que registra los 10 intervalos de tiempo correspondientes al paso de los 11 postes.

7.4 Consideración teórica

El sistema consta de 4 cuerpos: el carrito de masa M , la masa colgante m, la cuerda liviana y la
polea liviana de baja fricci�on.

Una posible aproximaci�on te�orica al problema del movimiento de dicho sistema comienza con las
siguientes consideraciones:

❍ La cuerda se asume inextensible y liviana, e. d., se despreciar su masa. Con esto, su �unico papel
es el de unir las masa M y m, haciendo que se muevan en una direcci�on.

❍ La polea por ser liviana se puede despreciar su momento de inercia y por ser de baja fricci�on no
presenta di�cultad para rotar.

❍ Como el carrito se desplaza sobre un ((colch�on de aire)), la fricci�on se reduce a niveles despreciables
y el carril solo sostiene el carrito, ejerciendo una fuerza normal N.

Con estas simpli�caciones se puede modelar el sistema considerando s�olo el carrito M y el objeto
colgante m, por tanto, act�uan s�olo tres fuerzas externas sobre el sistema, cuyas magnitudes son: los
pesos Mg, mg y N . A lo largo del eje del movimiento, mg no se equilibra y, por tanto, acelera al
sistema.

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A-2

Opc. 3: # memories: Para escoger el número de memorias a usar en los registros de tiempo (10).
Opc. 4: Tranfer data: Para transferir los datos registrados a una computadora (no se requiere).
Opc. 5: Memory clear: Para limpiar el contenido de las memorias y dejarla en cero.
Use la tecla a para escoger cualquier opción. Comience escogiendo la opción 3 (# memories). Use
la tecla ➂ para incrementar el número a 10 y use la tecla a para aceptar la entrada y regresar al
menú principal.

Ahora escoja la opción 2: decimals. Podrá observar que está en 4 por defecto. No requiere cambio,
pulse la tecla ➀ para regresar al Menú Principal.

Ahora escoja la Opción 5: Memory clear; acepte la opción con la tecla a.
Ahora escoja la Opción 1: Experiments. Use la tecla 3 para avanzar en los diferentes experimentos

hasta llegar a Picket Fence 2; acepte la opción con la tecla a. Ahora, en la pantalla aparece:
Indicando que el cronómetro está preparado para tomar los datos. El asterisco (⋆) indica que el

fotodetector está siendo alimentado
Indicando que el cronómetro está preparado para tomar los datos, ⋆) indica que el fotodetector

está siendo alimentado
Ahora pulse la tecla a y, a continuación, en la pantalla aparece:
⋆ se ha reemplazado por m, indicando que el cronómetro está ahora en la fase de medición.
Con esto, el cronómetro está listo para registrar los intervalos de tiempo.
Verifique su funcionamiento cortando el haz, con el dedo ı́ndice, once veces. Aunque no parezca, el

cronómetro está midiendo. Sólo después de haber cortado el haz las once veces el cronómetro termina
su función y en la pantalla aparece:

Mostrando el contenido de la memoria 10, o sea el décimo intervalo de tiempo registrado. Para
revisar los demás intervalos pulse, consecutivamente, las teclas ➁ y ➂ para retroceder o avanzar.

Pulse la tecla ➀ para regresar al Menú Principal. Elija la Opción 5: Memory clear para limpiar
todos los registros. Ahora elija, de nuevo, el experimento Picket Fence 2 y repita el proceso hasta
dejarlo listo para registrar los intervalos de tiempo del experimento.

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Modelo de informe
N. Apellido, Nombre Apellido1 y N. Apellido2

Abstract—Descripción con brevedad de los objetivos del
trabajo (fenómeno, propiedad estudiada), el método (sus-
tancia, sistema f́ısico y técnicas experimentales) empleado
y los resultados obtenidos. Sirve para que el lector decida si
quiere leerlo completo. Generalmente se usa la voz pasiva

I. Introducción

EN esta parte se proporciona la informaci¶on necesariapara situar el problema; es decir, se menciona el por
qu¶e se pens¶o que val¶‡a la pena resolverlo, cu¶ales son las
ideas vigentes al respecto, los modelos aplicables al re-
specto y las consecuencias de su aplicaci¶on. Tambi¶en debe
decirse cu¶al es el resultado que se busca y las t¶ecnicas o
m¶etodos experimentales que se utilizan en el experimento.
Aqu¶‡ se plantea la motivaci¶on y los objetivos del trabajo
as¶‡ como el contenido de cada aparte del mismo

II. Discusión teórica

Se ampl¶‡an y desarrollan las ideas presentadas en la in-
troducci¶on respecto a formas y modelos aplicables para
afrontar o resolver el problema por la comunidad cient¶‡flca.
En forma resumida se deflnen las cantidades que van
a ser medidas as¶‡ como el \modelo" de las expresiones
matem¶aticas a emplear y/o corroborar. Tenga en cuenta,
si utiliza expresiones obtenidas de textos, art¶‡culos o gu¶‡as
de laboratorio hacer la correspondiente referencias bibli-
ogr¶aflcas. Si la deducci¶on de las expresiones se hace ex-
tensa, realice un ap¶endice y traiga s¶olo las expresiones de
inter¶es.

Las ecuaciones est¶an centradas y se enumeran entre
par¶entesis (¢¢¢), p. ej.,. . . la relaci¶on entre el periodo T
y la masa m+mef est¶a dada por:

T = 2π



m + mef
κ

(1)

Si hay alguna cita bibliogr¶aflca, ¶esta se debe referenciar
de la forma [1] la cual se encuentra en la ¶ultima p¶agina

III. Procedimiento experimental y resultados

En la descripci¶on del experimento se har¶an saber las
partes que se consideren importantes del procedimiento ex-
perimental, con el fln de ayudar a otros investigadores a
reproducirlo si lo consideran conveniente; se proporcionan
tambi¶en los datos necesarios para evaluar la precisi¶on en
las medidas y la concordancia del experimento con las su-
posiciones del modelo o hip¶otesis de trabajo. Sintetice el
procedimiento experimental haciendo una descripci¶on del
equipo, y los pasos realizados.

Las tablas deben tener sus r¶otulos, p. ej., Los r¶otulos
de la tabla I deben \hablar" de la tabla, no basta escribir
Tabla I.

N. Apellido: Universidad del Valle, Cali, AA 25360. Phone: ,
e-mail:

TABLE I

Datos de la temperatura T y la resistencia R.

T R

10 12,3
20 12,9
30 13,6
40 13,8
50 14,5
60 15,1
70 15,2
80 15,9

De igual forma, las flguras deben rotularse: la flgura (o
flg.) 1 es la gr¶aflca de la tabla I.

Fig. 1. Gráfica de los datos de la tabla I

IV. Análisis de resultados y discusión

En esta parte debe consignar la interpretaci¶on de
los resultados obtenidos, su relaci¶on con lo esperado
te¶oricamente y los errores as como la justiflcaci¶on de las
discrepancias que surjan (si compara con otros autores
debe citarlos para llevarlos a las referencias). Para lo an-
terior son ¶utiles las preguntas que se formulan dentro de la
gu¶‡a.

V. Conclusiones

En las conclusiones se debe contestar la pregunta
planteada inicialmente o establecer por qu¶e no se puede
responder. Tambin se a~nadir cualquier comentario que se
juzgue conveniente. Las expresiones los objetivos del
laboratorios se cumplieron no es una conclusi¶on. En
lo posible use prrafos separados y sin enumerar.

References

[1] Alonso Marcelo y Finn Edward J., “F́ısica I: Mecánica”, Addison-
Wesley, USA (1967).

[2] Sears F. W. y Zemansky M. W., “F́ısica Universitaria, Novena
Edición”, Addison-Wesley Iberoamericana, Mexico (1998).

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