UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA NACIONAL FRANCISCO MORAZÁN.

FÍSICA GENERAL I

PRACTICA No 1

“PROPIEDADES DE LAS SUSTANCIAS”

Estudiante: Christian Yamil Quezada Hernández 0801199125045.

Ingeniero: Cristian Ordoñez.

Fecha de publicación: 24 de junio del 2013.

RESUMEN.

El presente trabajo detalla específicamente la elaboración de la primera práctica de física general denominada “propiedades de las sustancias”. Donde se realizaran mediciones directas de masa, altura y diámetro en un objeto en forma cilíndrica.

INTRODUCCIÓN

El siguiente, es un reporte de laboratorio que trata sobre la práctica número uno; donde se aborda el tema de propiedades de la sustancia.

En el mismo se dará a conocer medidas de incertidumbre (masa, longitud, densidad y altura) de algunos cilindros; haciendo uso de la balanza, pie de rey y fórmulas matemáticas.

Tomando en cuenta que la medición es un proceso mediante el cual, cuantificamos nuestras experiencias del mundo exterior; por tanto, en la realización del experimento nos vemos obligados de cualquier manera a ejecutar mediciones para interpretar los resultados obtenidos; de ahí que se hace referencia a la importancia de la medición tanto directa como indirecta.

OBJETIVO GENERAL

Aprender a calcular las incertidumbres de las mediciones, de forma directa e indirecta.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Calcular la incertidumbre absoluta de las mediciones realizadas a los cilindros.

Despejar la forma de la densidad, para luego calcular la misma de algunos cilindros dados.

Calcular la incertidumbre absoluta de la densidad de cada uno de los cilindros.

MARCO TEÓRICO.

La Medición: Medición directa e indirecta

En la descripción física cuantitativa de la naturaleza la medición juega un papel importante. La medición es el proceso mediante el cual cuantificamos nuestra experiencia del mundo exterior. Teniendo un conocimiento adecuado de la naturaleza del proceso de medición estamos en posibilidades de alcanzar un nivel satisfactorio de competencia para decidir.

La medición puede realizarse de forma directa o indirecta según sea el caso:

Medición directa

Una medición directa es aquella que realizamos utilizando un instrumento diseñado, construido y calibrado para cuantificar apropiadamente la cantidad que nos interesa. El valor de la medida se obtiene a partir de una escala o una pantalla asociada al instrumento de medición.

Medición Indirecta.

Una medición indirecta es aquella en la cual la magnitud a medir en realidad se calcula mediante una relación matemática.

Valor Central e Incertidumbre Absoluta

Cualquiera que sea la forma de medir, directa o indirecta, la medición debe ser una acción planificada y atenta. No obstante, por mucho que nos esforcemos para realizar una medición cuidadosa, la medida no puede aceptarse como un verdad absoluta sino como una información que contiene cierto grado de incertidumbre.

Incertidumbre absoluta

Alrededor del valor central, hay una cantidad que determina los límites del intervalo de valores donde confiamos está el valor real de la medida. A esta cantidad le llamamos incertidumbre absoluta de la medida ( o error absoluto) y su

valor es usado frecuentemente para establecer la precisión de la medida y en cálculos separados de incertidumbres.

En consecuencia, la manera de representar matemáticamente el resultado de cualquier medición es expresándolo de la forma siguiente:

X=<x>+

Donde <X> es el valor central de la medida y X la incertidumbre absoluta. Esta forma de expresar el resultado de una medición tal como se presenta en la ecuación (1), se le conoce como forma de error absoluto, porque la incertidumbre absoluta tiene las mismas unidades que el valor central.

CUESTIONARIO

1.- ¿Qué es una propiedad?

R/: es el atributo propio de la materia que puede ser estudiada usando los sentidos o algún instrumento especifico de medida.

2.- Proporcione el nombre de algunas propiedades que se asocien a los objetos y otras que se asocien a las sustancias:

R/: a). propiedades físicas:

Son las que se pueden observar sin cambiar la composición de las sustancias.-color-sabor-olorb). propiedades químicas:

Son las que se pueden observar, solo cuando hay un cambio en la composición.-combustión-oxidación-punto de ebullición-punto de fusión- electrolisis

3.- ¿Qué es la densidad?

R/: Es una medida utilizada por la física y la química para determinar la cantidad de masa contenida en un determinado volumen, la ciencia establece dos tipos de densidades: la densidad absoluta o real y la densidad relativa.

4.- ¿Cómo se formula la densidad en términos matemáticos?

R/: densidad=m/v; donde d= densidad m=masa

v=volumen

5.- ¿Cuál es la expresión matemática para calcular el volumen de un cilindro en términos de su altura (h) y su diámetro?

R/: v= π (D/2) ¨2

Dónde: D=2r y r=D/2

π= 3.1416…….

r=radio

h= altura

D= diámetro

6.- ¿Que fórmula matemática se obtiene si se sustituye la expresión anterior en la ecuación presentada en el inciso d?

R/: Densidad=4m/ πD´2h

7.- ¿Qué es incertidumbre instrumental?

R/: es la duda encontrada en la medición de un objeto, debido a la falta d precisión y/o exactitud del instrumento.

MATERIALES Y EQUIPO.

MATERIALES Dos cilindros materiales cada uno de distinto material.

INSTRUMENTOS Balanza de triple brazo, mono plato y pesas móviles, con capacidad

de medida mayor que cien gramos y 0.1 g la mínima división de la escala.

Pie de rey.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

Durante la práctica de laboratorio “propiedades de las sustancias” que fue realizada el día cinco de junio del año dos mil trece, de 3:00 PM a5:00PM, con el Lic. Cristian Ordoñez; se realizaron los siguientes pasos:

Explicación previa al experimento por parte del profesor el tema de “Mediciones e Incertidumbres” en un lapso de tiempo corto.

Dio respuestas de algunas dudas planteadas por parte de los alumnos, referentes al tema.

MONTAJE EXPERIMENTAL:

Entrega de materiales e instrumentos. El profesor entrego los materiales por grupos de trabajo.

Balanza Dos cilindros metálicos Pie de rey

El profesor dio una breve introducción cerca del uso de los materiales para lograr una práctica exitosa.

Se calibro la balanza, teniendo en cuenta que todos los contrapesos se encontraran en cero.

Se trabajó con el primer cilindro, colocamos el mismo en el plato y desplazamos los contra pesos hasta que el puntero señalo nuevamente la posición cero.

Efectuamos la lectura de las masas y las anotamos en el cuadro 1.1 (tabla de datos).

Realizamos la medición del primer cilindro con el pie de rey teniendo en cuenta la longitud del diámetro y la altura del cilindro y consecuentemente las anotaciones en el cuadro 1.1.

Se realizó exactamente el mismo procedimiento, con el segundo cilindro.

Después de la práctica: Se prosiguió con realizar los cálculos procedimentales, haciendo uso de las

fórmulas matemáticas.

TABLA DE DATOS DEL EXPERIMENTO.

Cantidad medida Cilindro 1 Cilindro 2

Masa del cilindro

m(g)

238.2 g 0.05 g 65.6 g 0.05 g

Altura del cilindro h(cm)

5.6 cm 0.01 cm 5.4 cm 0.01 cm

Diámetro del cilindro D(cm)

2.5 cm 0.01 cm 2.5 cm 0.01 cm

Densidad g/cm3 8.66 g/cm3 0.09 g/cm3 2.5 g/cm3 0.02 g/cm3

Cuadro control

CÁLCULOS.

Presente aquí los cálculos efectuados (o un resumen de ellos) para determinar el

valor de la densidad del material que constituye al cilindro y la incertidumbre

absoluta de la medida.

Formula:

Masa del cilindro #1 (Bronce) 4m

π D2h D=2.5cm

h=5.6cm

238.2g±0.05 g

(238.2g+0.05 g )=238.25 g

(238.2g−0.05 g )=238.15g

4 (238.2 )π (2.5cm )2 (5.6cm )

= 952.8 g109.95cm

=8.66 g /cm3

D=2.5cm±0.09 h=5.6cm±0.09cm

DMaximo=2.5+0.01=2.5/cm hMaxima=5.61cm

DMinimo=2.5−0.09=2.49cm hMinima=5.59cm

Densidad Máxima Densidad Mínima

4 (238.25g )π (2.49 )2 (5.59 )

4 (238.15g )π (2.51 )2 (5.61 )

¿ 953 g

108.88cm3=¿ 952.6 g

119.0350

Densidad máxima = 8.7527 Densidad mínima= 8.5792

cilindro¿1=8.7527−8.57922

cilindro¿1=0.08675≈0.09g /cm3

Cilindro #1 (Aluminio)

Valor central

65.6 g±0.05g=¿

(65.6 g+0.05 g )=65.65g Diámetro = 2.5

(65.6 g−0.05g )=65.55 g Altura = 5.3

Densidad del valor central

4 (6+65.6g )π (2.5 )2 (5.3cm )

= 262.4 g

104.06 cm3=2.5216 g /cm3

Diámetro Máximo: 2.55 cm + 0.01= 2.56 h=(5.3cm±0.09cm )

Diámetro Mínimo: 2.55cm-0.01=2.54 alturamaxima=5.3+0.01cm=5.31

alturaminima=5.3−0.09cm=5.29

Densidad Máxima Densidad Mínima

4 (65.65g )π (2.54 )2 (5.29 )

4 (65.55 )π (2.56 )2 (5.31 )

262.6 g

107.2193cm3262.2 g

109.3263cm3

¿2.4491g /cm3 ¿2.3983 g/cm3

cilindro¿2=2.4491−2.3983

2

cilindro¿2=0.0254≈0.03 g/cm3

CONCLUSIONES

1.- ¿Cuál es el valor de la densidad del material delos cilindros que les proporcionaron y con qué precisión se efectuó la medida/:

8.66 g/cm3 0.09 g/cm3 (Densidad del cilindro de bronce)

2.5 g/cm3 0.02 g/cm3 (Densidad del cilindro de aluminio)

No hay precisión, ya que el valor de la incertidumbre tiene como resultado un valor aproximado del valor real de la medida.

2.- ¿De qué material se trata según la información que aparece en las tablas de densidades públicas en los libros de referencia?

R/: el cilindro 1: es de bronce.

El cilindro 2: es de aluminio.

3.- ¿Se resolvió satisfactoriamente el problema planteado en la introducción de esta práctica de laboratorio? Explique.

R/: si se resolvió, al determinar las propiedades escalares del objeto (cilindro) (masa, longitud y diámetro), logramos obtener los elementos para determinar la densidad del objeto:

Densidad= 4m/piD´2h

Y encontrando la densidad del objeto, se hace comparación con la densidad del elemento o compuesto que determino el material.

4.- De manera general; ¿Basta con medir una sola propiedad para identificar completamente una sustancia?

R/: no, se necesita más de una, ya que una sola propiedad no determina el material del sujeto o sustancia.

REFERENCIAS

Suazo, M., " Introducción a las mediciones e incertidumbres ", Material de lectura/ Medición directa e indirecta, Incertidumbre instrumental, Propagación de errores.

Serway R.A., " Física”, 3a edición (Mc Graw-Hill, 1993), capítulo 15, sección 2/ Densidad y Presión.

Giancoli Douglas, C., " Física General ", Volumen I, (Prentice Hall Hispanoamericana, 1988), capítulo 12, sección 1/ Densidad específica y relativa.