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¿Cómo influye el tamaño de una gota de aceite en la velocidad con la que cae en agua, y cómo se puede usar esta relación para medir la viscosidad del agua o del aceite en aplicaciones industriales, como el diseño de lubricantes o procesos de filtración?

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¿Cómo influyen los campos magnéticos en distintos sistemas naturales y tecnológicos, y de qué manera su comprensión puede mejorar el desarrollo científico y práctico?

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Determinar la viscosidad de un líquido desconocido utilizando el método de caída de esferas de diferente radio

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Las ondas son perturbaciones que viajan a través de un medio, transfiriendo energía sin que haya un desplazamiento neto de la materia del medio. Existen diferentes tipos de ondas, entre ellas, las ondas transversales y las ondas longitudinales, que se pueden observar en medios como cuerdas y resortes.

En este experimento, se estudiará el comportamiento de las ondas en dos tipos de medios: una cuerda tensa y un resorte, comparando cómo varían las características de las ondas en función de diferentes parámetros físicos, como la tensión en la cuerda o la elongación del resorte.

1. Cuerda Tensa: Se generarán ondas transversales a lo largo de una cuerda, que estará tensa entre dos puntos fijos. Se observarán los efectos de la tensión en la velocidad de propagación de la onda y la influencia de la frecuencia y la amplitud de la onda en su comportamiento.

2. Resorte: Se generarán ondas longitudinales en un resorte, donde la deformación ocurre a lo largo de la misma dirección de propagación de la onda.

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1. Calcular la permeabilidad magnetica en el vacio.

2. Comprobar la dependencia con la corriente y la distancia del campo magnético cerca de una corriente recta.

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¿De qué manera el comportamiento lineal de las resistencias se diferencia del comportamiento no lineal en términos de conservación de energía?

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● Comprobar las leyes de Kirchhoff para un circuito en paralelo y en serie.

● Comprobar las leyes de conservación de la energía y de la carga eléctrica en un circuito

● Determinar la dependencia de la magnitud de la resistencia con respecto al aumento en la temperatura.

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Cuando se ajusta y modifica el voltaje mientras se mantiene constante la corriente en un circuito en serie, se logra conservar la energía. Es importante destacar que las resistencias exhiben un comportamiento lineal, en contraste con los bombillos conectados en circuitos en serie, los cuales muestran un comportamiento no lineal.

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Tabla 1. Datos teóricos y experimentales de resistencias de acuerdo a las franjas de colores.

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Tabla 2. Datos experimentales de voltaje y corriente para circuito en serie.

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Tabla 3. Datos experimentales de corrientes para cada resistencia del circuito en serie.

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Tabla 4. Datos experimentales circuito en serie conectado a un bombillo de Tungsteno.

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Ve cómo la forma de la ecuación de la ley de Ohm se relaciona con un circuito simple. Ajuste el voltaje y la resistencia y ve el cambio de corriente de acuerdo con la ley de Ohm.

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Simulación de construcción de circuitos para ley de Kirchoff

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Kit de Construcción de Circuitos CA - Laboratorio Virtual

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¿Te gusta el Kit de Construcción de Circuitos: CA, pero quieres utilizar sólo amperímetros en línea? ¡Esta es la simulación para ti! Experimenta con un kit de electrónica. Construye circuitos con fuentes de voltaje de CA, baterías, resistencias, condensadores, inductores, fusibles e interruptores.

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Tabla 5. Resultado voltaje fuente experimental obtenido con la ley de mallas y porcentaje de error.

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Tabla 6. Variación de la resistencia y resistividad para el bombillo según la temperatura.

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Gráfico 4. Variación de la resistividad con la temperatura.

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La confirmación de la ley de Ohm se llevó a cabo mediante el análisis del comportamiento de un resistor y un bombillo. Se observó que el resistor mantiene una relación lineal entre el voltaje y la corriente aplicada, lo que indica una constancia en su resistencia. Por el contrario, el bombillo no presenta un comportamiento lineal a altas corrientes, lo que sugiere una variación en su resistencia, influenciada por la temperatura. Al aplicar un voltaje elevado, la temperatura del bombillo aumenta, resultando en un incremento de su resistencia.

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Se comprobó satisfactoriamente las leyes de Kirchoff para circuitos en serie, por medio de medidas de resistencias, corrientes y voltajes.

Se determinó y se comprobó la dependencia de la magnitud de la resistencia con respecto al aumento en la temperatura, donde en Los resultados obtenidos de las gráficas confirman la validez y fiabilidad de los datos recopilados. Finalmente, se observa cómo varía la resistencia en función del aumento de temperatura provocado por un incremento en el suministro de voltaje. La Gráfica 4 muestra que a mayor temperatura, mayor es la resistencia y la resistividad, evidenciando así la relación directa entre temperatura y resistencia. Este enfoque metodológico ha demostrado ser efectivo al cumplir el objetivo de extraer las temperaturas a las que se sometió la resistencia del bombillo.

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La velocidad terminal de la esfera es directamente proporcional al radio de la esfera.

Se basa en la Ley de Stokes.

La viscosidad del líquido no depende del material de la esfera.

El método de caída de esferas proporciona una medida precisa de la viscosidad del líquido.

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La ley de la viscosidad relaciona la resistencia al flujo con el gradiente de velocidad. La ley de Stokes describe la fuerza de arrastre sobre una esfera en un fluido, complementando el estudio de la viscosidad.

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Video ilustrativo de la practica realizada.

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Tabla 1,0. Datos obtenidos experimentalmente.

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η glicerina = 1,35 Pa. s

%error = 9,2% tomando el valor teórico de viscosidad para la glicerina a 20° = 1,49 Pa. s

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El error porcentual obtenido del 9,2% sugiere que el método utilizado es confiable para determinar la viscosidad del fluido, aunque no está exento de imprecisiones. Este nivel de error puede atribuirse a factores como:

Instrumentos de medición: Los radios, masas y tiempos medidos pueden tener incertidumbres asociadas al equipo utilizado, lo que afecta la exactitud de los cálculos.

Condiciones experimentales: Variaciones de temperatura, posibles turbulencias en el fluido o impurezas podrían influir en los resultados.

Limitaciones del modelo: La ecuación de Stokes asume flujo laminar y condiciones ideales, que podrían no cumplirse completamente en el experimento.

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1. A mayor corriente eléctrica en un conductor, mayor será la intensidad del campo magnético generado a su alrededor.

2. El campo magnético generado por un imán o un conductor disminuye a medida que aumenta la distancia desde la fuente.

3. Un campo magnético variable puede generar una corriente eléctrica en un conductor cercano, como en un generador

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·         Fuente de poder.

·         Bobina o solenoide

·  Multímetro (medir corriente en el circuito).

·         Amperímetro

·         Brújula

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Líneas de campo magnético alrededor de un conductor que transporta corriente

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Magnetic field lines around current carrying conductor

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Se observa que el valor de la permeabilidad no varía significativamente al alterar la distancia al campo magnético.

El coeficiente de correlación R2 entre el campo magnético generado por el conjunto de espiras de cobre y la corriente eléctrica que lo atraviesa es de 0.9994, lo que indica una relación lineal perfecta entre estas dos variables. Esto significa que el campo magnético B es directamente proporcional a la corriente eléctrica

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Medir la propagación de las ondas en la cuerda y en el resorte en función de la tensión (en la cuerda) y de la elongación (en el resorte).

Comparar las características de las ondas transversales en la cuerda con las longitudinales en el resorte.

Observar las propiedades físicas del medio (tensión, elongación, masa) y las características de la onda (frecuencia, amplitud,etc).

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Se espera que en la cuerda, a mayor tensión, la propagación de la onda aumente, y que en el resorte, a mayor elongación, la propagación también sea mayor debido a una mayor rigidez.

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Video 2. Experimento de ondas en una cuerda.

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Dato 2. Masa de la pesa para ondas en un resorte

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Waves in spring When the left end of the spring vibrates, the vibration is transmitted to the other end. A spring can vibrate horizontally or vertically. Fixed-end reflection When a wave reflects off a fixed-end, the phase of the wave is reversed. Free-end reflection On the other hand, when a…

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Tabla 1.0 Datos obtenidos experimentalmente.

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Tabla 2.0 Datos necesarios para cálculos. 

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Tabla 3.0 Resultados obtenidos para los tres primeros modos de una cuerda.

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1. La corriente influye en el campo magnético, pero la distancia tiene un efecto mínimo sobre él.

2. Los campos magnéticos son clave en tecnologías como motores eléctricos, generadores, transformadores y resonancia magnética en medicina, revolucionando la industria y la vida cotidiana.

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1. Richard Fitzpatrick (2007). «Ley de Ampère».

2. Oersted, H. C. (1820). «Experimentos sobre el efecto de una corriente eléctrica en

las agujas magnéticas». En Baldwin, Craddock, Joy, ed. Anales de

Filosofía (Londres) 16: 273.

3. H. A. M. Snelders, "El descubrimiento del electromagnetismo por Oersted"

en Cunningham, Andrew Cunningham; Nicholas Jardine (1990). CUP Archive,

ed. El Romanticismo y las Ciencias. p. 228.

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Video 1. Experimento de ondas en un resorte

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La velocidad en la cuerda no depende intrínsecamente de la frecuencia.

La tensión y la densidad lineal de masa se consideran constantes y solo existe relación inversamente proporcional entre la longitud de onda y la frecuencia,es decir que al aumentar la frecuencia la longitud de onda disminuye,pero la velocidad en la cuerda permanece constante.

Los sobre tonos evaluados son armónicos de orden 2,para el primer sobre tono y de orden 3 para el segundo sobre tono ,las frecuencias de los sobre tonos son múltiplos enteros de la frecuencia fundamental.

La cuerda no es dispersiva para las frecuencias utilizadas, ya que la velocidad de propagación de la onda en la cuerda es la misma independiente de la longitud de onda.

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La cuerda no es dispersiva ,por lo tanto al cambiar la frecuencia,la velocidad de propagación de la onda en la cuerda no cambia.

Una onda en la que la perturbación es perpendicular a la dirección de propagación,se denomina onda transversal.

Si las frecuencias asociadas son altas,las velocidades de las ondas también lo serán.

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1. Einstein A. (n.d.).

https://www.frro.utn.edu.ar/repositorio/catedras/basicas/fis

ica2/files/Termodinamica_2011.pdf

2. Corredor J, Instituto de Química, Universidad de

Antioquia. Protocolo Laboratorio deFisicoquímica, (2022)

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Recuperado de:

https://imamagnets.com/blog/ley-de-kirchhoff/

Recuperado de:

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/electric/o hmlaw.html#:~:text=La%20intensidad%20de%20corrien te%20el%C3%A9ctrica,fuera20del%20punto%20de%2 0uni%C3%B3n