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Definir la densidad de distintos materiales por dos métodos 

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Definir la densidad de distintos materiales por dos métodos 

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La densidad es una propiedad intensiva de la materia, lo que implica que no depende de la masa. Esta magnitud resulta fundamental para la caracterización de sólidos y líquidos desconocidos, ya que puede determinarse a partir de la relación entre la masa y el volumen. En este laboratorio se calculará la densidad de distintos materiales con diferentes formas, empleando dos métodos experimentales: el método geométrico y el método de desplazamiento con probeta. Tambien se calculara por el método de la probeta la densidad de la leche y como esta varia al aumentar su volumen en este caso al añadir agua.

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Cubo de Hierro (zinc)

Cubo de Aluminio

Cubo de Bronce

Cubo de Madera

Esfera de Vidrio

Esfera de Acero

Liquido 1 etanol

Liquido 2 aceite

Liquido 3 glicerina

Leche comercial

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Imagen tomada de Julian Guapacha, Valentina Gaviria 

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Balanza ± 0,1 g

Probeta ± 0,1 mL

Micrómetro ± 0,001 mm

Pie de rey ± 0,02 mm

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1. Método de la probeta

Para sólidos

Pesar y sumergir el sólido en la probeta la cual debe contener un volumen de agua. Anotar el volumen de agua desplazado.

Para líquidos

Pesar una probeta limpia y seca. Adicionar un volumen conocido del líquido problema, pesar nuevamente el conjunto y el peso del liquido es la diferencia entre la masa de la probeta seca y la probeta mas liquido.

2. Método geométrico.

Pesar el sólido y medir sus dimensiones con el micrómetro y calcular su volumen.

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Datos obtenidos por ambos métodos.

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Datos obtenido por el método de la probeta para solidos.

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El péndulo consiste en una masa suspendida a un hilo que oscila bajo la gravedad. su movimiento es periódico y depende de la longitud del hilo y la aceleración de la gravedad.

Se desea determinar el valor de la aceleración de la gravedad utilizando el movimiento oscilatorio de un péndulo. para ello se analiza como el periodo varia al cambiar la longitud del hilo que sostiene un peso. Teniendo en cuenta un Angulo de oscilación θ<10

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Datos obtenido por el método de la probeta para líquidos.

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La Ley de Hooke establece que la fuerza que ejerce un resorte es proporcional a su deformación.

En la practica se busca determinar la constante elástica K de un resorte aplicando diferentes fuerzas y midiendo su deformación. Además de verificar la relación entre la fuerza ejercida y el alargamiento del resorte

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La caída libre es un Movimiento uniformemente acelerado en el que un cuerpo solo se ve afectado por una fuerza única, la fuerza de la gravedad.

Se pretende calcular la aceleración de la gravedad observando el movimiento de un cuerpo en caída libre, dejándolo caer desde cierta altura y midiendo su distancia recorrida y tiempo

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se utilizo un hilo delgado con una pequeña masa circular en su extremo, se formo un péndulo cuya longitud fue medida desde el punto de suspensión hasta el centro de la esfera. Se mantuvo un Angulo de oscilación menor a 10° para asegurar que el movimiento fuera armónico simple. con ayuda de un dispositivo que media el periodo se registro el tiempo que tardaba el péndulo en completar una oscilación.

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Se utilizo un resorte colgado verticalmente y un conjunto de pequeñas pesas de masas conocidas. primero se midió la longitud inicial del resorte sin carga y a medida que se le fueron agregando masas de forma progresiva, se fue registrando el alargamiento a partir de la fuerza aplicada.

Además se utilizo un método donde se media el periodo usando la misma metodología, con el cambio de que se ponía en movimiento el resorte

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Para el experimento de caída libre se uso un sistema que marcaba 40 puntos por segundo. una pesa se sujeto al extremo de una tira larga de papel y la cinta se paso por el marcador, dejando una serie de puntos registrados. una vez de completo la caída se midió la distancia entre los puntos registrados.

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*medimos 3 diferentes longitudes con dos repeticiones de sus periodos

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Grafico periodo vs longitud

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Reporte de la fuerza y la constante elástica

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*Se eliminaron algunos datos para coincidir linealidad y no tener un rango de error tan grande

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El valor de la constante elastica es de 0.97N/m

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Datos obtenidos por el método de la probeta

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Resultados del calculo de la densidad y caracterización de los materiales 

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Resultados del calculo de la densidad y caracterización de los materiales 

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Grafico de cambio de a densidad de la leche.

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Grafico de cambio de a densidad de la leche.

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A partir de los datos experimentales se elaboro una tabla donde se comparaba T^2 vs L se obtuvo una relación lineal, tal como lo predice la ecuación que describe el fenómeno. De la pendiente de la recta se calculo el valor experimental de la gravedad, el cual dio 12,3m/s^2 con un error de 25,5%, la diferencia observada pudo deberse al mal uso del aparato para medir el periodo, incluso error de calibración. En general los datos confirman la validez del modelo teórico para oscilaciones pequeñas

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En la prueba del resorte elástico se pudo ver una comparación de como aumentaba la elongación del resorte a medida que se le aplicaba una mayor fuerza al resorte. Además se determino la constante elástica k del resorte, en un sistema estático y uno dinámico, los cuales dieron 5,33 y 0,97 teniendo en cuenta que en la fase experimental de la prueba estática, se tomaron 10 datos, que fueron ajustados a la linealidad para mayor precisión eliminando algunos datos, mientas que en la dinámica, solo hubo tiempo para hacer 3 mediciones, podríamos irnos mas a la segura con el valor de la constante en el sistema estático y mas teniendo en cuenta que pudo influir el material de medición del periodo.

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Usando los datos dados por el sistema, graficamos la distancia recorrida frente al tiempo, se observo una linea creciente, donde los intervalos de los datos estaban alejándose cada vez por caracterizando un movimiento uniformemente acelerado. a partir de los datos usando la ecuación descrita junto a la regresión lineal, se calculo un valor cercano al de la gravedad "7,3m/s^2". diferencia que podría atribuírsele a error de medir las distancias entre puntos. los resultados además demuestran que la caída libre es un movimiento con aceleración constante

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Análisis de resultados de los solidos y líquidos 

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Análisis de resultados de los solidos y líquidos 

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Durante el laboratorio se observo la densidad de varios materiales tanto solidos como líquidos con relativa precisión alrededor de un 10% de error promedio del esto puede deberse a que los instrumentos empleados no fueron los mas precisos, como el método de la probeta que tiene una incertidumbre de 0.1 mL y la balanza empleada que tiene una incertidumbre de 0.1g; para valores de densidad cuya variación es de centésimas 0.1 de incertidumbre es un valor representativo para la medida, e influye de gran manera en esta.

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Al compara el valor calculado para la leche antes de agregar agua con el valor publicado en la literatura la cual es de 1,030 pudimos observar, que esta tenia una densidad 1,015 lo cual nos lleva a pensar que esta ya estuviera diluida. pudimos observar una tendencia a disminuir la densidad conforme se añadía agua hasta alcanzar el valor de densidad del agua el cual es de alrededor de 1g/cm^3.

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1. Calcular la densidad de líquidos como solidos por método geométrico y empleando una probeta

2. Calcular la densidad de la leche y observar como esta cambia al agregar un agua.

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Medina Sierra, M. (s. f.). Tabla densidades. Física de fluidos y termodinámica. Recuperado de https://mauriciomedinasierra.wordpress.com/primer-corte/conceptos/densidad/tabla-densidades