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La estática estudia el equilibrio de los cuerpos bajo la acción de fuerzas. Para comprender esta práctica, se deben manejar conceptos básicos de fuerza, sus unidades y efectos sobre los cuerpos.

La Ley de Hooke explica los fenómenos elásticos: la deformación de un cuerpo es proporcional a la fuerza aplicada, siempre que no se supere su límite de elasticidad. Robert Hooke (1635–1703) formuló que “la fuerza que devuelve un resorte a su posición de equilibrio es proporcional al desplazamiento de dicha posición”.

En esta practica se buscó comprobar esta relación y analizar cómo la masa aplicada influye en el estiramiento y en el periodo de oscilación del sistema masa–resorte.

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Determinar la constante elástica de un resorte y verificar la relación entre el periodo de oscilación y la masa suspendida, comprobando experimentalmente la Ley de Hooke.

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Saber construir gráficas a partir de datos e inferir más información de esto es una habilidad fundamental para un biólogo puesto que constantemente se hacen mediciones y es necesario saberlas agrupar e interpretar, por lo cual hay métodos y herramientas que permiten una mejor ejecución y comprensión del tema; con base en lo anterior ¿Cómo quedan y que información relevante se extrae de las gráficas hechas a partir de unas tablas de datos ya dadas?

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El ejemplo mas común de movimiento con aceleración constante en el que un cuerpo cae hacia la tierra. No habiendo resistencia sobre el cuerpo, independientemente de su forma, peso, tamaño o composición. En otras palabras si la resistencia del aire es despreciable todos los cuerpos caen con la misma aceleración desde cierta altura sobre la superficie terrestre, y este movimiento ideal se llama caída libre

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General: analizar el movimiento de caída libre de un cuerpo utilizando el método de registro en cinta cronográfica, para determinar experimentalmente la aceleración de la gravedad y verificar la relación entre posición, velocidad y tiempo

Específicos: 1) Medir la distancia entre las marcas del papel para identificar la posición del cuerpo a través del tiempo

2) Determinar la aceleración del cuerpo y compararla con la aceleración teórica de la gravedad

3) Graficar las relaciones de Posición vs tiempo, velocidad vs tiempo, aceleración vs tiempo y Tiempo al cuadrado vs posición

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La densidad es una propiedad de la materia del tipo intensiva la cual se puede usar para determinar de qué están hechos los objetos, ya sea que esten en estado sólido o líquido; se puede calcular de diferentes formas, unas con una mayor precisión que otras. Teniendo en cuenta lo anterior ¿De qué manera ciertos métodos experimentales nos sirven para caracterizar de forma correcta algunos sólidos y líquidos cuya composición no conocemos?

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1. Comprender y emplear algunos métodos experimentales para determinar la densidad de una serie de objetos en el laboratorio.

2. Comparar los valores de la caracterización de los sólidos y líquidos analizados por cada método para saber cual es el más exacto.

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Si bien se usará más de una forma para hacer las mediciones cada una con su metodología específica, se espera que los resultados de estas sean similares, teniendo en cuenta que los objetos a analizar por cada una de ellas serán los mismos.

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Para hacer el análisis se usará el método de la probeta y el método geométrico.

1. Método geométrico: Para este caso, usar el micrómetro o el pie de rey para medir las dimensiones de cada uno de los objetos, ya sean sus caras o su diámetro, y para el peso usar la balanza.

2. Método de la probeta: llenar con agua la probeta y anotar el peso y volumen de esta, ir metiendo los sólidos e ir anontando los nuevos valores que arrojan ambos instrumentos, teniendo en cuenta que el volumen final de un sólido es el volumen inicial del siguiente.

3. Medición de líquidos: Se anotó el volumen de estos, y se pesó la probeta, para saber su masa

Nota: Todos los instrumentos usados tenian cierto grado de incertidumbre, la cual podia ser de ± 0.01 o ± 0.02 o ± 0.2, en sus respectivas unidades como mm, g, o mL.

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1. Para hallar la densidad, se utiliza la siguiente fórmula : d = m / v, donde m es la masa del objeto o sustancia y v el volumen que este ocupa.

2. Ya sean sólidos cúbicos o rectangulares, como los del laboratorio, para hallar la variable de volumen lo que se hace es multiplicar cada uno de sus lados, es decir V = a * b * c, donde cada letra es el valor de sus caras.

3. En el caso de las esferas, lo que se necesita es su diámetro, pues de este se obtiene el radio al dividirlo por 2, y con este se saca el volumen de la esfera que es usando la fórmula V = 4/3 pi r³, donde r es el radio

# data[].attributes.body
Un cuerpo que cae libremente desde el reposo bajo la acción de la gravedad, su movimiento será uniformemente acelerado, de manera que la distancia recorrida será proporcional al cuadrado del tiempo transcurrido y la aceleración experimental obtenida estará cercana al valor teórico de la gravedad terrestre

# data[].attributes.body
1) Materiales : pesa, cinta de papel, maquina cronográfica, cinta métrica

2)Procedimiento: - ubicar el papel en la pesa y luego en la maquina cronográfica

Suelta la pesa sin empujar

Recoge la cinta

Identifica las marcas en el papel y mide sus distancias

Procesa los datos en Excel

Análisis de resultados y tratamiento de errores

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Hay varias páginas que nos permiten comprender mejor conceptos como este por medio de simulaciones en donde se puede ir variando el volumen, la masa o incluso el elemento en sí, y de esta forma ver como se comportaria si estuviese en la vida real. Ir a la página.

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Tabla N°1 : Contiene los datos recolectados de las mediciones de los sólidos hechas por el pie de rey, el micrómetro y la balanza.

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Tabla N°2: Esta contiene los datos recolectados por el método de la probeta.

# data[].attributes.body
Tabla N°1: resultados obtenidos a partir de las mediciones hechas con el método geométrico.

# data[].attributes.body
Tabla N°2: resultados obtenidos de las mediciones por el método de la probeta.

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Tabla N°3: Líquidos en las probetas

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Antes de comenzar, se debe tener en cuenta el principio de Arquímedes, pues este explica como funciona el método de la probeta; ahora, ya con esto claro, se pueden analizar los resultados, comparando entre los dos métodos, se observa como el geométrico tiene menor porcentaje de error en general debido a que se usaron instrumentos con una mayor precisión, sin embargo, estos no captaban todos los aspectos de los sólidos como lo podía ser la porosidad, esto explica como con el método de la probeta, se obtuvo un resultado con un porcentaje de error mucho menor que el geométrico para el cubo amarillo; en sí, es importante tener en cuenta los errores sistemáticos, como lo pueden llegar a ser, la falta de datos tomados por parte de los estudiantes o la calidad con la que estos se hallan medido, pues teniendo en cuenta que los intrumentos en general tenian un nivel de incertidumbre muy bajo, se puede atribuir una buena parte del porcentaje de errores obtenidos al propio estudiante; a pesar de los contratiempos, se pudo caracterizar los objetos y líquidos en el laboratorio utilizando estos métodos para medir la densidad

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1. Se comprendió como funcionaban algunos métodos para hallar la densidad para de esta forma ser usados en la caracterización de una serie de objetos y líquidos en el laboratorio.

2. En general el método geométrico resultó mucho más preciso que el de la probeta debido al uso de instrumentos de precisión, aun así, estas medidas no se salvaron del error humano.

3. Para los líquidos el método usado fue sencillo pero eficiente; a pesar de los errores presentados durante la medición, se pudo concluir la tarea y se obtuvieron resultados con un porcentaje de error aceptable.

# data[].attributes.body
1. https://www.aeim.org/index.php/clasificacion-de-maderas-comerciales-segun-sus-caracteristicas/

2. https://www.canada.ca/en/conservation-institute/services/conservation-preservation-publications/canadian-conservation-institute-notes/metal-density.html

3. https://labexco.com/product/probeta-graduada-base-hexagonal/

4. https://www.uaeh.edu.mx/scige/boletin/prepa4/n3/m4.html

# data[].attributes.body
1. La fuerza aplicada sobre el resorte es directamente proporcional a su estiramiento.

2. El periodo de oscilación de la masa-resorte depende de la masa. Por lo tanto, al aumentar la masa, el periodo también aumentará.

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Tabla de los datos experimentales obtenidos al dejar caer el peso 

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Grafica#1 Posición vs tiempo (# de clicks) 

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la curva parabólica indica que la posición aumenta cada vez mas rápido con el tiempo

La aceleración no es cero y es aproximadamente constante

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La velocidad crece linealmente con el tiempo

La aceleración es aproximadamente constante

se observa que la velocidad inicial es cero

La pendiente es 987,84 casi idéntica al valor teórico de la gravedad

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hay dispersión de los puntos pero al rededor de una banda horizontal

muestra una aceleración aproximadamente constante pero con ruido importante

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Presenta una relación lineal entre t2 y posición

Concuerda con la ecuación x=(1/2)gt2

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1. Parte Estática (Ley de Hooke): Se colgó el resorte y se midió su longitud inicial. Luego, se añadieron las 8 pesas de forma sucesiva. Para cada masa, se midió la nueva longitud del resorte con la regla para calcular el estiramiento (Δx).

2. Parte Dinámica (Oscilación): Para cada configuración de masa, se desplazó ligeramente el sistema (Aproximadamente 7 cm) y se soltó para hacerlo oscilar. Finalmente, se utilizó el photogate para medir automáticamente el periodo (T) de cada oscilación.

3. Análisis: Con los datos de fuerza y estiramiento, se graficó Fuerza vs Estiramiento; además de, Periodo vs Masa. La pendiente de la recta obtenida es la constante elástica k. Con los datos de periodo y masa, se analizó la relación entre T² y la masa para verificar la relación matemática basada en un modelo físico.

Materiales:

Resorte helicoidal

Juego de masas (8 piezas de diferentes pesos)

Soporte universal con gancho

Regla milimetrada

Photogate

Balanza digital

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1. La Ley de Hooke establece que la fuerza aplicada a un resorte es directamente proporcional a su deformación, siempre que el material trabaje dentro del límite elástico. Donde F es la fuerza aplicada (N), x el estiramiento (m) y k la constante elástica del resorte (N/m).

2. En el experimento, se colgaron distintas masas del resorte y se midió su estiramiento. Luego se calculó la fuerza ejercida por cada masa.

Al graficar fuerza (F) en el eje vertical frente al estiramiento (x) en el eje horizontal, se obtuvo una línea recta con pendiente que corresponde a la constante elástica del resorte, e indica la rigidez con que éste se opone a la deformación.

3. Posteriormente, se analizó el movimiento armónico simple (MAS) del sistema masa–resorte, con el periodo de oscilación (T).

4. Con los datos experimentales, la gráfica del periodo (T) frente a la masa (m) se genera una ecuación de tendencia lineal, una herramienta estadística que modela la relación entre dos variables con una línea recta, usando la fórmula de la regresión lineal.

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Explica las relaciones entre fuerza aplicada, la fuerza del resorte, constante del resorte, el desplazamiento y la energía potencial.

Describe como el conectar dos resortes en serie o en paralelo afecta a la constante de resorte efectiva y las fuerzas del resorte.

Predice cómo la energía potencial almacenada en el resorte cambia a medida que lo hacen también la constante del resorte y el desplazamiento.

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Video: Toma de datos experimentalmente por medio del photogate.

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Foto: Toma de datos peso de piezas por medio de balanza digital.

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Video: Toma de datos estiramiento con uso de reglas.

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Con los datos de la tabla, se aplicaron las fórmulas de la Ley de Hooke (F = k·Δx) para calcular la constante elástica a partir de la relación lineal entre Fuerza (F = m·g) y Estiramiento. También, usando la ecuación del Movimiento Armónico Simple (T = 2π√(m/k)), se analizó la relación entre el Periodo (T) y la Masa (m), la cual posteriormente se va a linealizar.

# data[].attributes.body
Ahora se debe saber la precisión del estudio y para esto veremos en error porcentual entre el valor real de la gravedad y el dado experimentalmente

Ep= (((987.38cm/s2)-(980.665cm/s2))/(980.665cm/s2))*100%

Ep=0,68%

lo que indica que nuestras mediciones están muy cercanas al valor teórico

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Resultados: Gráfica Fuerza vs Estiramiento

# data[].attributes.subject
Resultados: Gráfica Fuerza vs Estiramiento

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Se encontró la constante elástica (k) a partir de la gráfica Fuerza vs Estiramiento, también se obtuvo una pendiente de 2.54 N/m, lo que representa la rigidez del resorte. Además, la relación entre fuerza y elongación se evidencian en la gráfica que mostró una línea recta, confirmando la proporcionalidad directa establecida por la Ley de Hooke.

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La relación entre periodo y masa se demostró en la gráfica, que presentó una tendencia lineal con ecuación T = 0.0069m + 0.550, indicando que el periodo aumenta al incrementar la masa. Además con la ecuación teórica se confirmó la dependencia cuadrática del periodo respecto a la masa.

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El experimento realizado nos permitió verificar la ley de movimiento uniformemente acelerado

Las graficas resultantes nos mostro que la aceleración es constante y cercana a la gravedad, respaldando el comportamiento teórico esperado

El valor experimental de g se aproxima a 9,8m/s2

El método de cinta cronográfica es confiable y efectivo para el estudio del movimiento uniformemente acelerado de caída libre

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Los resultados confirman la Ley de Hooke, mostrando una relación lineal entre la fuerza y la elongación. La gráfica del periodo vs masa evidenció que el periodo aumenta al incrementar la masa, en concordancia con la teoría del Movimiento Armónico Simple.

Además, como señalan Cozzarín et al. (2023) en “Ley de Hooke: un punto de encuentro entre Matemática A, Física I y Materiales”, este principio representa un punto de unión entre distintas áreas del conocimiento, mostrando cómo la física y la matemática se complementan en la comprensión de los fenómenos elásticos.

Finalmente, la dispersión de los puntos en la gráfica Periodo vs Masa se debe principalmente a errores experimentales acumulados durante la toma de datos, intervención de la fricción, resistencia o poco equilibrio. Por otro lado, la constante elástica experimental fue de 2.54 N/m, se podría conocer el porcentaje de error si se supiera el valor teórico del resorte, por ejemplo, dado por el fabricante o calculado idealmente.

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Se verificó experimentalmente la Ley de Hooke, cumpliéndose la relación de proporcionalidad directa entre fuerza y estiramiento (F ∝ Δx), con una constante elástica de k = 2.54 N/m. Simultáneamente, se observó que el periodo de oscilación aumentaba con la masa según la relación T = 2π√(m/k), lo que confirma tanto el comportamiento elástico del resorte como la validez del modelo de movimiento armónico simple para el sistema masa-resorte.

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https://elfisicoloco.blogspot.com/2014/04/ley-de-hooke.html

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Ley de Hooke: un punto de encuentro entre Matemática A, Física I y Materiales

# data[].attributes.attachment_link.description
En el año 2018 en forma presencial y en el 2021 en forma virtual se realizaron dos actividades áulicas similares, en las cuales se vincularon conceptos estudiados en las asignaturas Matemática A y Materiales (Cozzarín, Trípoli y Feloy, 2021). A su vez, desde el año 2015 se vienen realizando actividades de articulación en donde se vinculan conceptos que se estudian en Matemática A y Física I (Devece, Di Domenicantonio, Torroba, y Trípoli, 2015; Torroba, Devece, Trípoli, y Aquilano, 2016; Trípoli, Torroba, Devece y Aquilano, 2019; Torroba, Trípoli, Devece y Aquilano, 2019; Torroba y Trípoli, 2021). Las actividades mencionadas se realizaron en clases de Matemática A, con estudiantes inscriptos en una de las comisiones que tiene la materia. En dichas clases participaron, además de los docentes de matemática, docentes de las otras asignaturas involucradas en las propuestas. El propósito de las actividades fue motivar a los alumnos y alumnas en el estudio de la matemática, por ser una herramienta indispensable en la formación del ingeniero, y además, colaborar con las y los estudiantes en vincular notaciones y lenguajes propios de cada disciplina.
En los trabajos antes mencionados ya se fundamentó la necesidad de diseñar clases en las cuales las y los estudiantes puedan observar la vinculación entre distintas disciplinas motivando de esta manera el estudio, en particular de la matemática, en un momento de la carrera en la cual recién ingresan a la Facultad, no han cursado materias específicas y por lo tanto muchas veces no pueden llegar a comprender que los conceptos que estudian en matemática, que además les resultan complejos, son parte esencial en su formación básica.
Las actividades realizadas anteriormente nos motivaron a trabajar en forma conjunta, entre docentes de Matemática A, Física I y Materiales. Así, partiendo de las experiencias previas, nos planteamos diseñar una propuesta que vincule temas de las tres asignaturas mediante algún concepto común que las atraviese. En este trabajo relatamos de manera resumida el diseño de la actividad, contamos lo que las y los estudiantes manifestaron sobre la misma y realizamos una conclusión de la experiencia desarrollada.

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1. Saber graficar en escala log-log

2. Aplicar el ajuste por mínimos cuadrados para determinar los parámetros de la recta.

3. Obtener la ecuación de la recta a partir de este ajuste.

# data[].attributes.body
Se espera que usando el ajuste por mínimos cuadrados se pueda realizar correctamente una linealización de los datos y por consiguiente se pueda hallar la correcta ecuación de la recta a partir de la información proporcionada.

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Para hacer la actividad, se tomarán los datos de una tablas provenientes de una guía proporcionada por el profesor, y se emplearán hojas log-log teniendo precaución al momento de graficar los valores, luego usando el programa de Sheets, se hará el respectivo análisis

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En una gráfica hay diferentes elementos, uno de ellos es la pendiente, la cual es una medida de la inclinación de la recta que puede ser lineal, polinómica o exponencia, respecto al eje horizontal, otro elemento muy importante es la ecuación de la recta que es: Y = mx + b, y que es la expresión que describe el comportamiento de esta en el plano cartesiano, y que se puede obtener por diferentes métodos; una herramienta usada para linealizar una relación de potencias, en este caso usando logaritmos y que funciona para hallar la ecuación de la recta es el ajuste por mínimos cuadrados y es justo lo que se empleará en este caso.

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Tablas proporcionadas por el profesor de laboratorio y con las que se hicieron las gráficas

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Gráfica hecha con los datos de la tabla 1 en el papel log-log

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Gráfica hecha en el programa de Sheets para la linealización de los datos de la gráfica 1, para esto, a los datos de la tabla se les aplicó logaritmo.

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Segunda gráfica hecha en papel log-log de la tabla 2 de datos

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Gráfica hecha con el programa Sheets para la linealización de los datos de la gráfica 2, para hacerla se le aplicó logaritmo a los datos de la tabla.

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Las tablas de datos provienen de una medición que corresponde a el tiempo de vaciado de un tanque respecto a una altura que es constante o un diámetro, al momento de graficarlas en papel log-log se logra una línea recta, puesto que graficando de forma normal se obtendría una curva y no sería conveniente para su análisis, ahora, usando el ajuste por mínimos cuadrados, se logra obtener de una forma más precisa la ecuación de la recta, algo importante a tener en cuenta es que en este caso, si bien con el ajuste se obtuvo una expresión, esta fue dentro de lo logarítmico, por lo que para tener la ecuación normal es necesario una transformación de esta, además de que corresponde a una del tipo de ley de potencia puesto que una variable depende de otra que está elevada a un exponente, es decir, de este tipo: Y= kX^a, haciendo las respectivas transformaciones las ecuaciones encontradas serían: gráfica 1: t = 945 * D⁻². Gráfica 2: t = 80.9 * h⁰⁵ (a la 0.5); para la gráfica 1, el -2 significa que a medida que aumenta el diámetro, el tiempo de vaciado disminuye y rápido; mientras que para la segunda, el exponente indica que a mayor altura, mayor el tiempo de vaciado

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Se aprendió a usar el ajuste por mínimos cuadrados y gracias a esto se logró realizar un análisis adecuado de como funcionan esas relaciones entre las variables y como cambian cuando una varía pero otra se mantiene estable, también se aprendió a graficar usando un papel de tipo log-log

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1. https://www.statisticshowto.com/power-law/

2. http://prepa8.unam.mx/academia/colegios/matematicas/paginacolmate/applets/matematicas_V/Applets_Geogebra/pendienterecta.html

3. https://www.datacamp.com/es/tutorial/least-squares-method

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Tanto el equilibrio traslacional como rotacional son conceptos fundamentales dentro de la física que permiten explicar diferentes fenómenos como el torque o cómo funcionan ciertos sistemas en donde no hay cambios en el movimiento lineal y que tienen que ver directamente con la primera y la segunda ley de Newton.

Hay varias formas en las que se pueden calcular, pero todas ellas tienen algo en común, y es la cancelación mutua de todas las fuerzas. Ahora, ¿Se podrá de forma experimental y analítica demostrar las condiciones de equilibrio?

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Comprobar tanto de forma experimental como analítica la condición de equilibrio traslacional y rotacional por medio de un montaje en el laboratorio que permita hacer el análisis correspondiente de estos principios básicos de la física.

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Sea que se haya hecho el análisis de forma experimental, los resultados, específicamente los del traslacional deben ser iguales a los hallados por medio de la forma analítica a fin de demostrar que se cumple la condición de equilibrio.

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La práctica se llevó a cabo en dos partes, la primera para lo del equilibrio traslacional y la otra para el rotacional:

1. Traslacional: Se puso el disco con los ángulos en el centro del tablero metálico, luego se dispusieron las poleas (2) en lugares aleatorios en el plano y finalmente se colgaron las pesas elegidas con un hilo que pasaba por cada una de las poleas, se tomaron los datos de las masas de cada pesa, su posición en el tablero y el ángulo formado por el hilo.

2. Rotacional: Se tomó el dato del peso de la barra de metal, seguidamente se pusieron de nuevo las poleas con las cargas en el tablero, variando el peso o la posición de estas en la barra hasta que esta última quedase en equilibrio, finalmente se tomaron los respectivos datos.

Análisis: Con los respectivos datos se realizaron los cálculos correspondientes para finalmente ser comparados y poder comprobarse tanto la hipótesis planteada como el objetivo.

Materiales:

1. Poleas

2. Hilos

3. Juego de masas

4. Barra para equilibrio.

5. Tablero metálico para poner las poleas

6. Transportador para la medición de los ángulos.

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1. Traslacional: El equilibrio traslacional se alcanza cuando la sumatoria de los vectores de todas las fuerzas es 0, para lo cual es necesario descomponer sus componentes en X y en Y (Fcos theta, F sen theta) ; por último, la resultante será igual a la equilibrante pero en sentido opuesto.

2. Rotacional: Se dará este equilibrio si la suma de todos los torque en el sistema es igual a 0, por otro lado, el torque es la capacidad de una fuerza para generar rotación, los torques que van en cierto sentido, deben ser compensados exactamente por otros que giran en sentido opuesto

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Por medio de páginas web se pueden simular estos principios para entenderlos también de una forma más experimental, son muy útiles en caso de que no se pueda realizar un montaje y permiten observar los diferentes factores que se ven involucrados en el sistema, en este caso, la simulación se centra en el equilibrio rotacional y se puede acceder a este por medio de este link.

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Traslacional:

1. Fuerza 1(derecha): ubicada en la posición (13, 11), con un ángulo de 45° y una masa de 18 g.

2. Fuerza 2(izquierda): ubicada en la posición (-11, 14), con un ángulo de 127° y una masa de 22 g.

3. Equilibrante (abajo): ubicada en la posición (0,-16), con un ángulo de 270° y una masa de 27 g.

Rotacional:

1. Equilibrante(derecha): a 19 cm del centro de rotación y con una masa de 4 g.

2. Fuerza 1(derecha): a 13 cm del centro y con una masa de 15 g.

3. Fuerza 2(izquierda): a 15 cm del centro y con una masa de 20 g.

4. Fuerza 3(izquierda): a 18 cm del centro y una masa de 10 g

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Traslacional:

1. Forma experimental:

Magnitud resultante = 0.2646 N

Ángulo de la resultante = 90°

Visualmente en equilibrio

2. Forma analítica:

Componentes en X = -0.0043 N

Componentes en Y = 0.0322 N

Magnitud resultante = 0.2968

Ángulo de la resultante = 90.83°

Porcentaje de error de la magnitud = 10.85 %

Porcentaje de error del ángulo = 0.31%

Rotacional:

Torques de cada fuerza:

1. F1 = 0.019110 N * m

2. FE = 0.007450 N * m

3. F2 = 0.029400 N * m

4. F3 = 0.017640 N * m

Sumatorias:

1. Sentido horario = 0.026560

2. Sentido antihorario = 0.047040

3. Torque neto = 0.020480 N * m

El sistema se vio en equilibrio

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Fuerza que se opone al movimiento entre dos superficies en contacto y existen dos tipos principales

1) Fricción estática: impide que un objeto en reposo empiece a moverse

2) Fricción cinética: actúa sobre objetos en movimiento y se opone a su deslizamiento

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- Calcular los coeficientes de fricción estática y cinética entre dos superficies.
- Reconocer la fricción como un fenómeno real.
- Aplicar las leyes de Newton a un objeto que se mueve en un plano inclinado un ángulo tetha. Dibujo el plano inclinado con las fuerzas que actúan sobre el objeto.
- Utilizar herramientas al alcance de todos para caracterizar fenómenos físicos.

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El bloque comenzará a moverse cuando la fuerza aplicada, ya sea mediante una cuerda horizontal, una masa colgante o la componente del peso en un plano inclinado, supere la fricción estática entre el bloque y la superficie. Por lo tanto, el coeficiente de fricción entre el bloque y la superficie se puede determinar a partir del ángulo crítico del plano inclinado, de la fuerza aplicada horizontalmente o de la masa colgante necesaria, y se espera que los valores obtenidos por los tres métodos sean similares dentro de un margen de error experimental

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En este experimento, se haló el bloque sobre la superficie horizontal con una cuerda, aumentando la fuerza hasta que comenzó a moverse. La fuerza medida justo antes del movimiento permitió calcular la fricción estática del bloque. Este método relaciona directamente la fuerza aplicada con la fuerza normal mediante la expresión μs=Faplicada/mg

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Plano inclinado: el plano inclinado se utilizó para determinar el coeficiente de fricción estática del bloque sobre la superficie. Se fue aumentando el ángulo hasta que el bloque comenzó a deslizarse, lo que permitió identificar el ángulo crítico. A partir de este ángulo, se calculó μs=tan⁡θ

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En este experimento, el bloque se conectó a una cuerda que pasaba por una polea, sosteniendo una masa colgante. Se fue aumentando la masa hasta que el bloque comenzó a moverse, lo que indica que la fuerza ejercida por la masa colgante superó la fricción estática. El coeficiente de fricción se calculó como μs=mcolgante/mbloque

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Durante este laboratorio en la parte de equilibrio traslacional, en general se logró una alta precisión por medio de la parte experimental comparada con la analítica pero con algunas discrepancias; en la parte de los ángulos es donde se vió un mejor resultado puesto que solo difirió del analíitico 0.83°, es decir, un error del 0.31%, sin embargo, fue al momento de comparar las magnitudes en donde hubo diferencias a pesar de la precisión angular, y cuyo error fue del 10.85%, en este caso, esto pudo deberse a la fricción por las poleas en el montaje y que no fue compensada, causando finalmente ese desequilibrio.

Ahora, en la parte del equilibrio rotacional, hubo errores significativos, puesto que el resultado hallado es demasiado grande en comparación con lo que cercanamente deberia ser, lo cual resulta bastante contradictorio puesto que en la práctica así como en la imágen, si se logra ver una aproximación muy cercana al equilibrio en el sistema montado, aun así se sospecha que el causante de esto fue la masa de 20 g que generaba la mayor parte del torque, por lo que se deduce que en realidad el bloque usado debió pesar menos de lo que se pensaba aunque también pudo haber errores al momento de tomar los datos

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Los valores obtenidos fueron dispares, lo que indica errores de medición, fricción de la polea, imperfecciones en las superficies entre otros posibles errores experimentales

El bloque se empieza a mover cuando la fuerza aplicada supera la fricción estática

el método de plano inclinado permite calcular la fricción estática de manera directa, mientras que los otros métodos miden la fricción cinética de manera aproximada

Para mejorar la consistencia en los resultado se recomienda repetir los experimentos varias veces, usar superficies limpias y uniformes, además de minimizar el rozamiento de la polea

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1. Las leyes de los equilibrios pudieron ser comprobadas de forma experimental, sin embargo, al momento de hacerlo de forma analítica surgieron varios errores que no concordaban con lo obsevado en el montaje.

2. En general se logró una alta precisión en la determinación de las direcciones, pero una baja exactitud al momento de de determinar las magnitudes de fuerza y torque.

3. En el equilibrio traslacional la principal fuente de error más probable fue la fricción que pudo haber en el sistema debido al uso de poleas, mientras que en el equilibrio rotacional, la principal fuente de error fue el registro incorrecto de la masa de 20 g, que finalmente causó esa gran falla al momento de realizarse los cálculos.

# data[].attributes.body
1. miniphysics.com/rotational-equilibrium.html

2. https://belver.clavijero.edu.mx/cursos/nme/semestre5/ts_fisica_1/s1/contenidos/tipos_de_equilibrio.html

# data[].attributes.body
La ley de la conservación de la energía es una de las leyes más importantes que hay puesto que establece que esta nunca se destruye o crea sino que esta se transforma y que implica que en un sistema siempre habrá la misma cantidad a menos que se le añada más y en donde lo que hará esta será transferirse a los distintos cuerpos en este; ahora ¿Por medio de esta ley se podrá caracterizar diferentes sólidos teniendo en cuenta el calor específico de cada uno?

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A través del montaje hecho en el laboratorio identificar los 3 sólidos propuestos usando como base las ecuaciones y fórmulas de la ley de la conservación de la energía teniendo en cuenta sobre todo el concepto de calor específico.

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1. Cada cuerpo tendrá un calor específico que permitirá identificarlo.

2. Se verá y probará la ley de la conservación de la energían en acción por medio del montaje realizado.

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Hacer el montaje del calorímetro y tomar los pesos y temperaturas de los objetos a estudiar.

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1. Calor específico: Hace referencia a la capacidad térmica de un objeto o sustancia para elevar su temperatura en un grado celcius, es una propiedad intrínseca de cada material y por eso se pueden caracterizar diversos objetos gracias a esta propiedad.

2. Para poder solucionar esto se usan las ecuaciones correspondientes de las leyes de la termodinámica que incluyen la del calor específico.

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En las columnas de masa y temperatura se puede ver la incertidumbre de las herramientas usadas que fueron la balanza y el termómetro.

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Tabla con todos los datos recolectados en la sesión

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Luego de hacerse los respectivos cálculos con los datos recolectados y empleándose las respectivas fórmulas se obtuvieron los resultados mostrados en la tabla incluyendo los porcentajes de error.

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La viscosidad es aquella medida que nos permite saber que que tanta fricción interna hay en un fluido, es decir, que tan lento o rápido será el movimiento de diferentes cuerpos a través de él debido a la oposición de este, el valor varía entre cada fluido siendo algunos más viscosos que otros como la miel en comparación con el agua, ahora ¿Por medio de un montaje en el laboratorio donde se toman las medidas del radio de diferentes esferas, se halla su densidad y se toma el tiempo de caída de estas se podrá determinar el coeficiente de viscosidad del fluido por donde caen para así caracterizarlo?

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Cuando una esfera cae en un fluido viscoso, actúan sobre ella el peso, el empuje del fluido y la fuerza viscosa; al alcanzarse la velocidad terminal, la fuerza neta es cero y el movimiento es uniforme. Bajo estas condiciones, la ley de Stokes describe la fuerza viscosa y permite calcular la viscosidad del fluido, siempre que el flujo sea laminar, el fluido homogéneo e incompresible y la esfera sea rígida y lisa.

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En las columnas radio y masa de la tabla se pueden observar las incertidumbres de los equipos usados para medir, que fueron la balanza y el micrómetro.

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Los datos experimentales utilizados corresponden a esferas de distintos radios, masas y densidades medidas por los grupos 1 y 2. En el grupo 1 se emplearon esferas con radios cercanos a 0.019 m, masas alrededor de 0.90 g y velocidades de caída promedio entre 1.96 y 2.12 m/s, con densidades cercanas a 252 kg/m³. Por su parte, el grupo 2 utilizó esferas de radios más pequeños, entre 0.0016 m y 0.0087 m, con masas variables entre 0.1 g y 21.7 g, velocidades de caída comprendidas entre 0.11 y 0.95 m/s y densidades que oscilaron aproximadamente entre 6200 y 9000 kg/m³, lo que permitió ampliar el rango experimental de análisis.

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Durante la práctica hecha, se logró observar que la temperatura de equilibrio no dependía de la masa del objeto, y que en realidad, esto va de la mano de su propiedad intrínseca: el calor específico, por ejemplo, el aluminio que tuvo una masa intermedia, fue el que más calentó el sistema, demostrando esa capacidad para guardar y transferir energía; y a pesar de que el plomo que fue el más pesado tuvo el calor específico más bajo y menor temperatura del sistema, esto no sirve para demostrar lo contrario puesto que si fuera cierto esa dependecia con la masa, el cobre habría sido el que mayor temperatura hubiera tenido puesto que era el más liviano, pero resulta que quedó en segundo lugar, lo que demuestra que hay otros factores que juegan un papel acá como lo puede ser su capacidad de conducir calor.

Los colores jugaron un papel importante en su caracterización puesto que eran fáciles de asociar a objetos con los que ya se había trabajado anteriormente que eran de ese mismo material, aparte de que por sí eran muy característicos.

Por último, los porcentajes de error obtenidos no son inesperados en este tipo de montajes debido a los diversos factores que pueden intervenir como lo son la transferencia de calor al ambiente o un calorímetro no ideal entre otros.

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El análisis experimental se basó en la ley de Stokes, expresada como Fv​=6πηrv, donde η es el coeficiente de viscosidad, r el radio de la esfera y v la velocidad terminal. Al igualar fuerzas en régimen estacionario, se obtuvo la expresión para la viscosidad del fluido.

Además, la velocidad de caída se calculó experimentalmente donde d corresponde a la distancia recorrida por la esfera y t al tiempo de caída medido.

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A través de este montaje y usando los conceptos de calor específico así como sus respectivas fórmulas, se logró caracterizar con éxito a los 3 objetos del laboratorio. También se comprobó experimentalmente que el calor específico es una propiedad intrínseca de la materia e independiente de la masa y por último, el aluminio demostró ser el material más eficiente para elevar la temperatura del sistema en comparación con el cobre y el plomo, apoyando el hallazgo de su calor específico más alto que el de los demás, aparte de que los errores obtenidos son aceptables teniendo en cuenta las condiciones de laboratorio en las que se realizó la práctica.

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Gráfica del coeficiente de viscosidad en función del radio de la esfera

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Gráfica del coeficiente de viscosidad en función del radio de la esfera

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La gráfica obtenida de r^2 en función de la velocidad de caída mostró una relación aproximadamente lineal, con un coeficiente de determinación R2=0.854, lo que indica una buena correlación entre las variables. Esta linealidad confirma la proporcionalidad directa entre la velocidad terminal y el cuadrado del radio de la esfera, tal como predice la ley de Stokes, y respalda la validez del régimen laminar durante el experimento.

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Sears, F. W., & Zemansky, M. W. (2013). Física Universitaria con Física Moderna (13ª ed., Vol. 1). Pearson Educación. (

Tipler, P. A., & Mosca, G. (2010). Física para la ciencia y la tecnología: Termodinámica, estructura de la materia (6ª ed., Vol. 1). Editorial Reverté.

Serway, R. A., & Jewett, J. W. (2018). Física para Ciencias e Ingeniería (10ª ed., Vol. 1). Cengage Learning. (

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Se confirma la validez de la Ley de Stokes, ya que la gráfica de velocidad (v) frente al radio al cuadrado (r^2) presenta una tendencia lineal con coeficiente de correlación R^2 =0.854,demostrando que la velocidad limite es directamente

proporcional a la geometría de la esfera. La pendiente obtenida (m = 10481) permite caracterizar el fluido como una sustancia de alta fricción interna, con una viscosidad aproximadamente de 1. 38 Pa*s, valor coherente con líquidos como la glicerina o aceites

pesados. No obstante, se observan ligeras desviaciones en las esferas de mavor tamaño, lo cual se atribuye al "efecto de pared" provocado por la proximidad de los limites del tubo, sumado al error sistemático reflejado en la ordenada al origen (0, 252) debido al tiempo de reacción humana en la toma de tiempos.

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Tomando en cuenta el valor teórico de la glicerina, este sería nuestro porcentaje de error respecto al valor teórico, el cual es bastante bueno.

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El experimento fue en general aceptable al demostrar la dependencia

cuadrática entre el radio y la velocidad. La viscosidad obtenida es consistente con fluidos de alta fricción interna, y las desviaciones observadas son propias de las limitaciones geométricas del montaje experimental (diámetro del tubo).

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Haynes, W. M. (2014). CRC Handbook of Chemistry and Physics (95th ed.). CRC Press.