PRÁCTICA 8: EXPERIMENTOS CON LA PRESIÓN HIDROSTÁTICA Y ATMOSFÉRICA

Objetivo:

Comprobar mediante varios experimentos que la presión hidrostática y la presión atmosférica existen.

Fundamento teórico:

Cualquier objeto sumergido en un fluido (puede ser un líquido o un gas), experimenta una fuerza sobre sus paredes que será mayor, cuanto mayor sea la profundidad a la que se encuentre sumergido.

Se denomina presión hidrostática a la presión que ejerce el líquido sobre un determinado punto sumergido en dicho líquido. La presión hidrostática depende de la densidad del líquido (d), la gravedad (g) y la profundidad o altura a la se encuentra ese punto medido desde la superficie del líquido (h):

P = d · g · h 

Nota: la densidad del agua es d = 1000 kg/m³; g = 9,8 N/kg ; la altura (h) se mide en metros; las unidad de presión (P) en el sistema internacional es el Pascal (Pa), cuya equivalencia es 1 atm = 101325 Pa.

El aire es un fluido y se comporta de forma parecida a un líquido. La presión atmosférica es el peso de la columna de aire que hay encima de nuestras cabezas. Es como si estuviésemos sumergidos en el fondo de un océano enorme de aire. La presión atmosférica a nivel del mar es 1 atmósfera, que equivale a 101325 Pascales.

Material:

·         Una botella de plástico de 2 L.

·         Un tubo de goma.

·         Varios recipientes.

·         Cinta adhesiva, cerillas, algodón, globo.

Procedimiento:

1. El profesor prepara varios experimentos y debes predecir lo que va a suceder intentando explicar por qué.
2. Se realiza el experimento y comprueba si lo que ha sucedido es lo mismo que habías predicho. Explica científicamente que ha sucedido.

 Informe de laboratorio:

a)      Experimento 1: Botella con tres pequeños agujeros a distintas alturas. Los agujeros se encuentran tapados con cinta adhesiva. Se llena de agua la botella y se le pone el tapón. ¿qué sucederá al retirar el la cinta adhesiva de los agujeros?

 ¿Qué ha sucedido en el experimento?. Indica la explicación científica.

b)      Experimento 2: Se coloca en un barreño agua y un pequeño recipiente con algún material que flote y una mecha que pueda arder. ¿Qué pasará si ponemos al encender la mecha ponemos encima un recipiente boca abajo que cubra la superficie del agua que hay alrededor de la mecha? 

¿Qué ha sucedido en el experimento?. Indica la explicación científica.

c)      Experimento 3: Calienta el interior del aire que hay en un recipiente de vidrio que tenga la boca totalmente lisa. Sitúa un globo inflado junto a la boca del recipiente de vidrio y deja un tiempo hasta que se enfríe el aire del interior del recipiente. ¿Qué sucederá? 

¿Qué ha sucedido en el experimento?. Indica la explicación científica.

  

d)      Entra en el blog de la asignatura ( https://iesvaduslatus-proyectointegrado.blogspot.com/ ) y deja un comentario en la Práctica 8, con tu nombre, lo que has aprendido y valora esta práctica con el cuestionario que aparece al final de la práctica en el blog.

PRÁCTICA 7: DETERMINACIÓN EXPERIMENTAL DE “g” POR CAÍDA LIBRE

Objetivo:

Determinar experimentalmente el valor de la constante de la gravedad, g, cuyo valor teórico exacto es 9,80665 m/s² y que coincide con el valor de la aceleración a la que están sometidos todos los objetos con masa que hay sobre la superficie de la Tierra.

Fundamento teórico:

Todo cuerpo situado sobre la superficie de la Tierra experimenta la acción continua de una fuerza constante "su peso". Esto hace que un cuerpo en caída libre se mueva con un movimiento rectilíneo uniformemente acelerado (MRUA).

La velocidad de los cuerpos en caída libre se incrementa en forma constante; es decir, se mueven con una aceleración constante, que se conoce con el nombre "aceleración de la gravedad", y se nombra con la letra “g”.

Consideremos un cuerpo que se encuentra en reposo (v = 0 m/s) a una altura h. Soltamos dicho cuerpo y comienza a caer. Transcurrido un tiempo t el cuerpo habrá recorrido la distancia h llegando hasta el suelo con una velocidad v. La relación entre la distancia recorrida (h) y el tiempo empleado en recorrerla (t) está dada por la siguiente ecuación:

h = 1/2·g·t²

Nota: la anterior ecuación procede de la ecuación general:   x_f = x₀ + v₀·t + ½·a·t²    (donde h = x_f – x₀)

Material:

·         Un cronómetro digital.

·         Varios objetos de igual tamaño y distinta masa.

·         Una balanza

·         Una cinta métrica.

Procedimiento:

1. Determina con la balanza las masas de dos objetos de igual forma y tamaño y diferentes masas.
2. Mide con la cinta métrica la longitud h que va a recorrer el objeto en caída libre.
3. Soltar el objeto desde la posición inicial y medir el tiempo que tarda en llegar a la posición final (repetir la medida del tiempo 3 veces para cada masa y obtener un valor medio).
4. Cumplimenta la tabla de datos con las masas, tiempos t  y distancia h recorridas. Calcula el valor de g en cada caso.

Informe de laboratorio:

a)      Recopilación de datos medidos y cálculo del valor de la aceleración de la gravedad, g:

Masa 1. Experiencias  Nº	Distancia recorrida h (m)	Tiempo (s)	Masa 1 (kg)	Aceleración de la gravedad, g (m/s2)
1
2
3
Valor medio de la constante de la gravedad, g
Masa 2. Experiencias  Nº	Distancia recorrida h (m)	Tiempo (s)	Masa 2 (kg)	Aceleración de la gravedad, g (m/s2)
4
5
6
Valor medio de la constante de la gravedad, g

b)      ¿El valor experimental de g que has obtenido para cada masa, se parece al valor teórico g = 9,80665 m/s²?. ___________________________

¿En caso de que sea muy diferente, explica por qué crees que no has obtenido el valor 9,80665 m/s²?.

c)      Con los resultados que has obtenido, ¿crees que el cambio de masa influye en el valor de g que has obtenido en cada caso?. ¿Qué conclusión puedes sacar?

PRÁCTICA 6: MEDIDA DE LA FUERZA DE ROZAMIENTO

Objetivo:

Medir la fuerza de rozamiento (F_r) de un bloque al deslizarse sobre una superficie horizontal, observar que factores influyen y hallar el coeficiente de rozamiento (µ).

Debes saber que: La fuerza de rozamiento se opone siempre al sentido del movimiento. Su intensidad es directamente proporcional a la fuerza normal que actúa sobre el cuerpo.

El coeficiente de proporcionalidad entre la fuerza de rozamiento (F_r) y la fuerza normal (N) se denomina coeficiente de rozamiento, µ (es un valor numérico sin unidades).

F_r = µ · N 

El valor del coeficiente de rozamiento, µ, depende de las superficies que estén en contacto durante el movimiento.

Material:

·         Una cuerda,

·         Una polea y un soporte de polea,

·         pesas de valor conocido (en N) y un porta pesas,

·         un cronómetro,

·         una balanza,

·         una cinta métrica.

Procedimiento:

1. Se realiza un montaje como el de la figura.
2. Determina con la balanza la masa m₁ del objeto 1.
3. Mide la longitud x que va a recorrer el objeto (debe ser inferior a la altura de la mesa.
4. Coloca la/s pesa/s hasta que el objeto comience a deslizarse por la superficie horizontal. En ese momento pon en marcha el cronómetro, y mide el tiempo t que tarda en recorrer la distancia x.
5. Anota el tiempo t y la masa m₂ (incluyendo el portapesas). Repite tres veces la medición de t para obtener un valor medio (experiencias A, B y C de la tabla).
6. Utilizando la misma superficie de rozamiento y manteniendo la distancia x, realiza tres nuevas mediciones, cambiando la masa m₂, y mide de nuevo el tiempo t, (experiencias D, E y F de la tabla).

Conocimientos teóricos que debes saber:

La fuerza resultante, ΣF _resultante, que actúa sobre el objeto 1, es el resultado de la suma del peso (P₁), la normal (N), la tensión de la cuerda (T) y la fuerza de rozamiento (F_roz). Como la P₁ y N se anulan entre si, la fuerza resultante será:

ΣF _resultante = T – F_roz

La fuerza T es igual a la fuerza peso P₂. Podemos calcular la fuerza peso P₂. (P₂ = m₂ · g)

ΣF _resultante =  T – F_roz  =  P₂ – F_roz  =  (m₂ · g) – F_roz

La 2ª ley de Newton dice que la fuerza resultante, ΣF, que actúa sobre un cuerpo de masa m ejerce una aceleración a sobre dicho cuerpo (ΣF = m · a). Sustituyendo ΣF en la anterior ecuación, obtenemos:

m₁ · a = (m₂ · g) – F_roz      despejamos la fuerza de rozamiento  →     F_roz = (m₂ · g) – (m₁ · a)

También debes saber que podemos calcular la aceleración a la que se mueve un objeto si conocemos la distancia recorrida, x, durante un tiempo, t. Con la fórmula:  x_f = x_i + v_i·t + 1/2·a·t²  (siendo x_i = 0 ; v_i = 0)

a = 2·(x/t²)

Informe de laboratorio:

a)      Recopilación de datos medidos:

Experiencia	Distancia recorrida x (m)	Tiempo (s)	Masa 1 (m1) (kg)	Masa 2 (m2) (kg)	Aceleración, a (m/s2)	Fuerza de rozamiento, Froz (N)
A
B
C
Valor medio de la Froz 1 =
D
E
F
Valor medio de la Froz 2 =

b)      Compara los resultados obtenidos para la Fuerza de rozamiento 1 y 2. ¿Cuál de los dos es mayor?

c)      Si la masa 1 (m₁) aumenta, la fuerza de rozamiento ¿aumenta o disminuye?, ¿por qué? 

d)   Si sabemos que la F_roz = μ·N, (sabemos que la normal es igual al peso, N = P₁ = m₁·g), ¿puedes calcular el coeficiente de rozamiento en ambos casos? 

e)      Deja un comentario en la Práctica 6, con tu nombre y lo que has aprendido en esta práctica.

f)       Por favor, valora esta práctica con el cuestionario que aparece a continuación.