Aplicación y demostración de algunos de los principios de la física

Autor: Marco Barrera

Mejores prácticas

12-2005

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INTRODUCCIÓN

La física es la ciencia de la naturaleza. Estudia las propiedades de la materia, la energía, el tiempo, el espacio y sus interacciones. Por lo tanto un amplio rango de campos y fenómenos naturales, desde las partículas subatómicas hasta la formación y evolución del Universo así como una multitud de fenómenos naturales cotidianos.

Para su estudio la física se puede dividir en dos grandes ramas, la Física Clásica y la Física Moderna. La primera se encarga del estudio de aquellos fenómenos que tienen una velocidad relativamente pequeña comparada con la velocidad de la luz y cuyas escalas espaciales son muy superiores al tamaño de átomos y moléculas. La segunda se encarga de los fenómenos que se producen a la velocidad de la luz o valores cercanos a ella o cuyas escalas espaciales son del orden del tamaño del átomo o inferiores y fue desarrollada a partir del siglo XX.

Dentro del campo de estudio de la Física Clásica se encuentran la:

· Mecánica
· Termodinámica
· Ondas mecánicas
· Óptica
· Electromagnetismo: Electricidad | Magnetismo

Dentro del campo de estudio de la Física Moderna se encuentran:

· Relatividad
· Mecánica cuántica: Átomo | Núcleo | Física química | Física del estado sólido
· Física de partículas

INTEGRANTES DEL EQUIPO

Ignacio Tovar (Experimento # 1 Densidad)
José Luis Guevara (Experimento # 2 Conductividad)
Marco Barrera (Experimento # 3 Electrostática)
Gabriel Morante (Experimento # 4 Transmisibilidad)
Dario Magallanes (Experimento # 5 Almacenamiento Interno de Energía )
Esmeralda Perales (Experimento # 6 Fricción y Momento de Inercia)
Esmeralda Perales (Documentación del Proyecto)

Experimento No. 1 Densidad del Agua (Realizado por I. Tovar)

Material necesario

· 3 vasos grandes ,un huevo ,agua ,sal
Procedimiento
· Llena dos vasos con agua
· Añádele a uno de ellos sal poco a poco. Revolviendo con una cuchara, trata de disolver la mayor cantidad posible. En un vaso de 200 cm3 se pueden disolver unos 70 g de sal.
· Coloca el huevo en el vaso que tiene solo agua: se irá al fondo.
· Colócalo ahora en el vaso en el que has disuelto la sal : observarás como queda flotando.
· Pon el huevo y agua hasta que lo cubra y un poco más, en el tercer vaso. Añade agua con sal, de la que ya tienes, hasta que consigas que el huevo quede entre dos aguas (ni flota ni se hunde).
· Si añades en este momento un poco de agua, observarás que se hunde. Si a continuación añades un poco del agua salada, lo verás flotar de nuevo. Si vuelves añadir agua, otra vez se hundirá y así sucesivamente.

Explicación

Sobre el huevo actúan dos fuerzas, su peso (la fuerza con que lo atrae la Tierra) y el empuje (la fuerza que hace hacia arriba el agua).

Si el peso es mayor que el empuje, el huevo se hunde. En caso contrario flota y si son iguales, queda entre dos aguas.

El empuje que sufre un cuerpo en un líquido, depende de tres factores :

· La densidad del líquido
· El volumen del cuerpo que se encuentra sumergido
· La gravedad

Al añadir sal al agua, conseguimos un líquido mas denso que el agua pura, lo que hace que el empuje que sufre el huevo sea mayor y supere el peso del huevo : el huevo flota.

Así también se puede explicar el hecho de que sea más fácil flotar en el agua del mar que en el agua de ríos y piscinas.

Ley aplicada: La ley de la gravitación, formulada por vez primera por el físico británico Isaac Newton en 1684, afirma que la atracción gravitatoria entre dos cuerpos es directamente proporcional al producto de las masas de ambos cuerpos e inversamente proporcional al cuadrado de la entre ellos.

En forma algebraica, la ley se expresa como F= G m1 m2

La densidad se define como el cociente entre la masa de un cuerpo y el volumen que ocupa. Así, como en el S.I. la masa se mide en kilogramos (kg) y el volumen en metros cúbicos (m3) la densidad se medirá en kilogramos por metro cúbico (kg/m3). Esta unidad de medida, sin embargo, es muy poco usada, ya que es demasiado pequeña. Para el agua, por ejemplo, como un kilogramo ocupa un volumen de un litro, es decir, de 0,001 m3, la densidad será de:

La mayoría de las sustancias tienen densidades similares a las del agua por lo que, de usar esta unidad, se estarían usando siempre números muy grandes. Para evitarlo, se suele emplear otra unidad de medida el gramo por centímetro cúbico (gr./c.c.), de esta forma la densidad del agua será:
Las medidas de la densidad quedan, en su mayor parte, ahora mucho más pequeñas y fáciles de usar. Además, para pasar de una unidad a otra basta con multiplicar o dividir por mil.

La densidad de un cuerpo está relacionada con su flotabilidad, una sustancia flotará sobre otra si su densidad es menor. Por eso la madera flota sobre el agua y el plomo se hunde en ella, porque el plomo posee mayor densidad que el agua mientras que la densidad de la madera es menor, pero ambas sustancias se hundirán en la gasolina, de densidad más baja.

Densidad: La densidad es una característica de cada sustancia. Nos vamos a referir a líquidos y sólidos homogéneos. Su densidad, prácticamente, no cambia con la presión y la temperatura; mientras que los gases son muy sensibles a las variaciones de estas magnitudes.

Experimento No. 2 Conductividad (Realizado por J.L. Guevara)

ELECTROLITO

Medio líquido (Disolución/Conductividad)

La conductividad en medios líquidos está relacionada con la presencia de sales en solución, cuya disociación genera iones positivos y negativos capaces de transportar la energía eléctrica si se somete el líquido a un campo eléctrico. Estos conductores iónicos se denominan electrolitos o conductores electrolíticos.

Las determinaciones de la conductividad reciben el nombre de determinación conductométricas.

Estas determinaciones tienen muchas aplicaciones, como: en el área industrial la, ya que el consumo de energía eléctrica en la electrólisis depende en gran medida de ella, en los estudios de laboratorios para determinar el contenido de sal de varias soluciones durante la evaporación del agua (por ejemplo en el agua de calderas o en la producción de leche condensada) o también las basicidades de los ácidos pueden ser determinadas por mediciones de la conductividad, para determinar las solubilidades de electrólitos escasamente solubles y para hallar concentraciones de electrólitos en soluciones por titulación.

La base de las determinaciones de la solubilidad es que las soluciones saturadas de electrólitos escasamente solubles pueden ser consideradas como infinitamente diluidas. Midiendo la conductividad específica de semejante solución y calculando la conductividad equivalente según ella, se halla la concentración del electrólito, es decir, su solubilidad.

Un método práctico sumamente importante es el de la titulación conductométrica, o sea la determinación de la concentración de un electrólito en solución por la medición de su conductividad durante la titulación. Este método resulta especialmente valioso para las soluciones turbias o fuertemente coloreadas que con frecuencia no pueden ser tituladas con el empleo de indicadores. 

La estructura de un buen número de sustancias sólidas se mantiene debido al equilibrio entre el conjunto de las fuerzas electroestáticas atractivas y repulsivas que existen entre los iones de que están formadas. Estas cargas mantienen su posición y el cuerpo aparece eléctricamente neutro.

Si lo conectamos entre dos puntos de un circuito, no circulara la corriente.

Para dotar de movilidad a estas cargas, debe desaparecer la estructura de sólido y, por lo tanto, romperse las uniones entre los iones. Si aumentamos su temperatura, se llegará al punto de fusión, y así, las cargas del cuerpo, ahora liquido, gozaran de libertad de movimiento. Del mismo modo, si disolvemos en un líquido adecuado a una porción de sólido, iones procedentes de éste estarán libres para desplazarse por el interior del disolvente. Los cuerpos que realizan estos procesos de producción de cargas libres en los líquidos se denomina electrolitos y, además de los componentes iónicos, pueden ser ácidos, sales, hidróxidos…..

CONDUCCIÓN EN LOS LÍQUIDOS

Un campo eléctrico establecido en una solución electrolítica actuará sobre las cargas libres y producirá un desplazamiento conjunto de ellas, de manera que podremos detectar el paso de corriente a través del líquido. Los electrodos utilizados en una cuba electrolítica se llaman ánodo (+) y cátodo (-), y deben ser químicamente inactivos; los mas usados son hilos de platino.

Una vez establecido el campo, los iones con carga negativa se desplazaran lentamente hacia el ánodo, debido a lo cual se les denomina aniones. Los iones con carga positiva (cationes), se dirigirán en sentido contrario, es decir, hacia el cátodo. Se producirá, pues, una doble corriente.

A menudo cuando un catión llega al cátodo, recibe de este uno o más electrones procedentes del circuito exterior, mientras que los aniones pueden ceder al ánodo aquellos electrones que le sobren para quedar eléctricamente neutros.

Ya en 1833, Michael Faraday observó que el agua pura es aisladora, pero no lo son las disoluciones de ciertas sustancias en agua. Si dos electrodos conectados a los bornes de un generador de corriente continua se introducen en un vaso con agua destilada, no apreciaremos paso de corriente. Bastará con disolver pequeñas cantidades de sal o de ácido sulfúrico para que tengamos oportunidad de observar una cierta intensidad de corriente eléctrica.

El fenómeno de la conducción de la corriente eléctrica por un líquido recibe el nombre de electrólisis y va acompañado por ciertos efectos químicos. Si el electrolito disuelto contiene cationes metálicos, se puede producir una deposición de metal en el cátodo, usando electrodos adecuados.

Experimento No. 3 Electrostática.(Realizado por M. Barrera)

Principio

Electroestatica

Categoría de fenómenos físicos originados por la existencia de cargas eléctricas y por la interacción de las mismas. Cuando una carga eléctrica se encuentra estacionaria, o estática, produce fuerzas eléctricas sobre las otras cargas situadas en su misma región del espacio; cuando está en movimiento, produce además efectos magnéticos. Los efectos eléctricos y magnéticos dependen de la posición y movimiento relativos de las partículas cargadas. En lo que respecta a los efectos eléctricos, estas partículas pueden ser neutras, positivas o negativas. La electricidad se ocupa de las partículas cargadas positivamente, como los protones, que se repelen mutuamente, y de las partículas cargadas negativamente, como los electrones, que también se repelen mutuamente. En cambio, las partículas negativas y positivas se atraen entre sí. Este comportamiento puede resumirse diciendo que las cargas del mismo signo se repelen y las cargas de distinto signo se atraen .

Experimento

Generador Van Der Graaff (VDG)

Patentado en USA el año de 1929 con el numero US1991236

Como Funciona?

El motor hace girar la goma. Esta va alrededor del vidrio y le roba electrones. La banda de goma es más grande que el tubo de vidrio. Los electrones robados del vidrio se distribuyen por toda la banda de goma. La carga positiva del vidrio atrae electrones del cable en el cepillo superior. Estos electrones cargan el aire saliendo de los puntas del cepillo.El aire es repelido por el cable y atraído al vidrio. Pero el aire cargado no puede llegar al vidrio, porque la banda de goma se interpone. El aire cargado llega a la goma y le transfieren electrones. La banda de goma llega al cepillo de abajo. Los electrones en la goma empujana los electrones del cable. Los electrones del cable son alejados y se van a tierra o a la persona que está agarrando el cable. Las puntas del cepillo inferior son ahora positivas y ellas jalan a los electrones de cualquier molécula de aire que las toque. Esta moléculas positívamente cargadas son repelidas por el cable con la misma carga y son atraídas por los electrones de la goma. Cuando llegan a ésta, recoge de nuevo sus electrones y la goma y el aire pierden su carga.

La banda de goma está ahora lista para robar más electrones del tubo de vidrio. El cepillo de arriba está conectado a la lata de soda. Tiene carga positiva y atrae electrones de la lata, las cargas positivas de la lata se alejan unas de otras.

Se transfieren electrones de la lata de soda hacia tierra, usando la banda de goma para esto. En poco tiempo la lata de soda pierde tantos electrones que se vuelve 12 000 voltios más positivo que la conección a tierra. Si la lata fuese más grande se llegaría a un voltaje más alto. El Aire se ioniza en un campo eléctrico de unos 50 000 voltios por centímetro. El aire ionizado conduce la electricidad como un cable. Se puede ver el aire ionizado conduciendo electricidad cuando se calienta tanto que emite luz, en este caso le llamamos chispa eléctrica.

Autor- Biografia

Robert Van Der Graaff

Van de Graaff nació adentro Tuscaloosa, Alabama Tuscaloosa es una ciudad en Alabama central del oeste, en el negro Río del guerrero en el condado de Tuscaloosa. El asiento de Tuscaloosa County6, es la ciudad quinto-ma's grande en el estado con una población de 79.294 (U 2003.S. Censo Estimación De la Oficina).La ciudad ocupa un único localización en la línea de la caída del río negro del guerrero en el límite en medio la montaña apalache y el llano costero del golfo aproximadamente 311 kilómetros. Él era el diseñador del generador Van de Graaff de de la furgoneta el generador es una máquina que utiliza una correa móvil para acumular cargas muy altas en un globo hueco del metal. Las diferencias potenciales alcanzadas en Van moderna de Los generadores de Graaff pueden ser hasta 5 megavolts. Usos para los generadores de alto voltaje exista con los tubos de radiografía de alto voltaje, la esterilización del alimento, y la física nuclear experimentos, un dispositivo que produce alto voltaje qué constituye alto voltaje depende de la situación y del campo de la ciencia o de la industria implicada. Laypeople considera generalmente las cañerías de la casa ser de alto voltaje en gran parte porque son peligrosas y el voltaje más alto que encuentran normalmente. La Comisión electrotécnica internacional define alto voltaje como más que 1000 V, baja tensión como sobre 50 V pero debajo de 1000 V y baja tensión adicional (ELV) como debajo de 50 V. En 1929, Van de Graaff desarrolló su primer generador (que produce 80.000 voltios) en la universidad de Princeton de la universidad de Princeton, situada en Princeton, Nueva-Jersey, es el cuarta mas viejo institución de una educación más alta en los Estados Unidos. A menudo considerado de las primeras universidades de la nación, Princeton tienen, además de su universidad del estudiante y escuela del graduado, escuelas de la arquitectura, el dirigir, y asuntos públicos e internacionales. Él era una investigación nacional Compañero, y a partir la 1931 a 1934 un asociado de la investigación en el Massachusetts El instituto de la tecnología Instituto de Tecnología de Massachusetts, o del MIT, es a investigación e institución educativa situadas en la ciudad de Cambridge, Massachusetts, los E.E.U.U.El MIT es un líder del mundo en ciencia y tecnología, así como en muchos sistemas de la ingeniería, gerencia, economía, lingüística, ciencia política, y filosofía. Entre su más prominente los departamentos y las escuelas son el laboratorio de Lincoln, la informática y Laboratorio de la inteligencia artificial, el laboratorio de los medios del MIT, el instituto de Whitehead y la escuela del MIT Sloan de la gerencia.Él hizo un asociado profesor en 1934 (permaneciendo allí hasta 1960). Durante la Segunda Guerra Mundial, Van de Graaff era director del proyecto radiográfico de alto voltaje. Después De Guerra mundial II, él co-fundo' la Engineering de alto voltaje Corporation (HVEC). Durante los años 50, él inventó el transformador aislador de la base (el producir de alto voltaje corriente directa). Él también desarrolló tecnología en tándem del generador. El Americano La sociedad física le concedió el T. Premio de Bonner (1966) para el desarrollo de aceleradores electrostáticos. Van de Graaff murió en Boston, Massachusetts Boston es el capital y la ciudad más grande de la Commonwealth de Massachusetts en los Estados Unidos. La ciudad es también el asiento de condado del condado de Suffolk. Es el capital oficioso de la región conocida como Nueva Inglaterra así como una de las ciudades más viejas y más ricas de los Estados Unidos, con una economía de acuerdo con la educación, el cuidado médico, finanzas, y alta tecnología.

Formulas

La Serie triboeléctrica

Los Más positivos
(en este extremo pierden electrones)

• asbesto
• pelo de conejo
• vidrio
• cabello
• nylon
• lana
• seda
• papel
• algodón
• goma dura
• goma sintética
• poliester
• plastoform
• orlon
• saran
• poliuretano
• polietileno
• polipropileno
• Cloruro de Polivinilo (tubo PVC)
• teflon
• goma de silicona

Los Más negativos
(en este extremo roban electrones)

Materiales

• Una lata vacía de soda
• un pequeño clavo
• Una liga (banda de goma) grande de 1 o 2 cm de ancho y de 6 a 10 cm de largo
• Un fusible de unos 5x20 millimetros
• Un pequeño motor de corriente contínua (de un juguete)
• Un vaso de plastoform (o de papel parafinado)
• Pegamento instantáneo
• Dos cables de unos 15 cm de longitud
• Dos piezas de tubo de tuberia plástica de 3/4 de pulgada PVC de 5 o 7 cm de longitud
• Acople de 3/4 de PVC
• Un conector T de 3/4 PVC
• Cinta adhesive
• Un bloque de Madera

Diagrama de flujo

Experimento No. 4 Transmisibilidad (Realizado por Gabriel Morante)
Motor de alto voltaje

Un carga eléctrica crea a su alrededor un campo eléctrico. Si la carga se mueve produce además un campo magnético. Se sabe también que toda carga eléctrica que se mueve en el seno de un campo magnético experimento una fuerza. Es decir si se tiene dos cargas eléctricas móviles, no solo están sometidas a las fuerzas electrostáticas que se ejercen mutuamente debidas a su carga , si no que además entre ellas actúan otras fuerzas electromagnéticas que dependen de los valores de la cargas y de las velocidades de estas. En una región del espacio se dirá que existe un campo magnético cuando al penetrar en ella una carga móvil experimenta una fuerza que depende de la velocidad de la carga.

Al igual que los campos eléctricos, los campos magnéticos se pueden materializar mediante líneas de fuerza, que pueden presentar distintas formas, según sea el agente creador del campo.

Como podemos ver en la fotografía anterior ,se trata del campo magnético creado por un imán, las líneas de fuerza salen de una sona del mismo denominada polo norte y vuelven a otra zona que recibe el nombre de polo sur. Y es en las proximidades de estos polos dond mas apretadas se encuentran las lineas de fuerza y, como consecuencia, donde como mayor intensidad se manifiestan los fenómenos magnéticos.

Del mismo modo que en un campo eléctrico, y por análogas razones, las líneas de fuerza de un campo magnético son líneas continuas que no se cortan entre si.

La fuerza que actúa sobre una carga positiva q , que se desplaza dentro de un campo magnético, perpendicularmente a las líneas de fuerza y con una velocidad (v), depende del valor de la carga, de su velocidad y de una característica especifica del campo, denominada inducción magnética.

Inducción magnética de un campo, en un punto del mismo, es la fuerza que actúa sobre una unidad de carga positiva que se desplaza, perpendicularmente a las líneas de fuerza, con una unidad de velocidad. La cual se representa por B.

Si sobre una carga positiva q , que se desplaza perpendicularmente a las líneas d fuerza de un campo magnético con una velocidad v, actúa una fuerza F, la inducción magnética del campo, esto es, la fuerza que actúa sobre cada unidad de carga y por unidad de velocidad, viene determinada por la formula:

Por ser la inducción magnética el coeficiente que resulta de dividir una fuerza entre el producto de una carga por una velocidad, su formula dimensional se obtiene operando con las formulas dimensiónales de cada una de estas magnitudes:

La unidad de inducción magnética en el sistema internacional se denomina tesla. “ Tesla es la inducción de un campo magnético en el que una carga de un culombio que se desplaza perpendicularmente a las líneas de la fuerzas con un velocidad de 1 m/s se ve sometida a una fuerza de un newton.” Se representa por T.

Ya conociendo un poco de la teoría , pongamos en marcha el experimento del motor de alto voltaje, en el cual podemos ver algunas de las aplicaciones de la inducción magnética.

Material :

2 latas de aluminio (de refresco o cerveza)
1 plato desechable
1 vaso desechable
1 pluma
1 metro de papel aluminio
2 clips
pistola de silicón
cinta adhesiva
2 conectores o alambres con punta de lagarto
Corta puma (30cm)

Paso 1

Podemos empezar untando pegamento al vaso, para poder pegar un trozo de papel aluminio en el vaso.

Ya pegado el aluminio en el vaso ,cortaremos dos tiras del aluminio pegado cada tira deberá medir alrededor de media pulgada. Tomando en cuenta que no deben tocarse un con otro.

Paso 2

Cortaremos un extremo de la puma, colocándolo en el centro del baso para poder tener una mayor fricción o movimiento del baso.

Paso 3

Deberemos colocar la pluma en el centro de nuestro plato pegándola con el silicón

Paso 4

Pegaremos las dos latas en el mismo plato, dando lugar al vaso para que alcance a tener su rotación. Como se muestra en la foto anterior.

Paso 5

A cada lata, con la cinta adhesiva, le colocaremos los clips ,en forma que puedan rozar al vaso.

Paso 6

Ahora tomamos el alambre, colocándolo en la lata derecha y el otro extremo a una hoja de aluminio situándola el el monitor o en la pantalla de un televisión.

El otro cable o alambre lo fijaremos en cualquier lugar en donde generemos tierra, podría ser una parte de la computadora.

¿Cómo funcionara?

Ya colocada la hoja de aluminio en el monitor debemos encender la televisión para atraerlo y dar la liberación de electrones, y así poder hacer girar el vaso.

Experimento No. 5 Almacenamiento Interno de Energía (Realizado por Dario Magallanes)

PLANO INCLINADO

Objetos deslizándose o rodando hacia abajo en un plano inclinado se usan para ilustrar la fricción y el momento de inercia

MATERIALES

Tabla lisa y recta de al menos 1 metro de largo
Blocks de varios materiales
Cilindros y esferas variados

PROCEDIMIENTO

Blocks de varios materiales se colocan sobre el plano (uno por uno o simultáneamente), y el plano es elevado a un ángulo en el que el block tan solo empiece a deslizarse. Se ilustra que el ángulo es diferente para diferentes materiales tales como madera o plástico. Muestre que para dado material, el ángulo crítico es independiente de la masa del objeto y del área de contacto. Muestre que el ángulo en el cual un objeto empieza a resbalar es ligeramente mayor al ángulo requerido para seguir deslizándose una ves que el objeto esta en movimiento.

Con el plano inclinado en un ángulo fijo, ruede cilindros, esferas y aros hacia abajo de este. Antes de hacer esto, pregunte a la audiencia cual llegara al fondo más rápido. Repita la operación con objetos de diferente tamaño y misma masa, y de masa igual y masa diferente. Muestre que si el plano esta inclinado muy empinado los objetos se deslizaran en lugar de rodar.

Compare la velocidad de un objeto rodando sin resbalarse y de uno deslizándose sin fricción (simulado con un objeto de mucha masa con ruedas pequeñas). Ambos casos conservan energía mecánica, pero el objeto deslizándose toca el fondo antes que el otro rodando porque toda la energía potencial inicial se convierte en energía translacional sin que ninguna se pierda en la rotación.

ANÁLISIS

La fricción ejerce una fuerza en dirección opuesta a la dirección en la cual algo se esta moviendo o tratando de moverse. La fuerza de fricción es proporcional a la fuerza normal, la cual en este caso es un componente de la fuerza gravitacional en el objeto en una dirección perpendicular al plano. Si el plano inclinado esta inclinado en un ángulo (Theta) con respecto a la horizontal de manera que el objeto se desliza o esta a punto de deslizarse, la fuerza de fricción esta dirigida hacia arriba en el plano y tiene la magnitud de fricción esta dirigida hacia arriba en el plano y tiene la magnitud de

Donde W es el peso del objeto, y µ es el coeficiente de fricción. La cantidad µ esta típicamente en el rango de 0.01 a 1.0 y depende del material y las condición (rugosidad) de las superficies pero no del área de contacto. El coeficiente de fricción depende en cierto modo de la velocidad del objeto y, en particular, es mayor cuando un objeto esta en reposo (fricción estática) que cuando esta en movimiento (fricción cinética).

El block empezara a deslizarse en cuanto el componente de la gravedad en la dirección del plano (W sen (theta)) sea igual a la fuerza de fricción, entonces

Independiente del peso W. La medida del ángulo crítico (θ) en el cual el block empieza a deslizarse entonces nos da una medidicion del coeficiente de fricción. La fricción convierte la energía potencial del block en el plano inclinado en calor mientras el block se desliza cuesta abajo para que este pueda llegar al fondo sin energía potencial o muy poca energía cinética.

RIESGOS

No hay riesgos en esta demostración excepto asegurarse de que cuando los objetos lleguen al fondo del plano inclinado, sean atrapados o detenidos para prevenir cualquier daño por colisión.

Ilustraciones:

Experimento No. 6 Fricción y Momento de Inercia (Realizado por Esmeralda Perales)

La Lata que regresa.

Una lata, cuando es rodada por la mesa, llega a un punto en que esta en reposo y entonces regresa, ilustrando el concepto del almacenamiento interno de energía.

MATERIALES

Lata cilíndrica con tapa removible (opaca)
Banda elástica
Pesa con un orificio al centro

PROCEDIMIENTO

Se construye la lata con la banda elástica atada a través de su centro y pasando de un lado a otro del cilindro y la pesa colgada de la banda por el centro de manera que cuando la lata ruede la banda pueda enrollarse a si misma. La lata llega a un punto de reposo y luego regresa a donde empezó. Puede parecer que la mesa no esta nivelada, pero la lata puede rodarse en cualquier dirección y el resultado es el mismo. Es de ayuda rotar la rata una o dos veces antes de soltarla para compensar la perdidas de fricción al rodar. Una tapa de la lata debe ser de fácil remoción para reveler su contenido y explicar la operación.

ANALISIS

Esta demostración ilustra la conversión de energía cinética en energía potencial y viceversa. La energía potencial es almacenada internamente en la banda elástica enrollada. Se pueden hacer comparaciones similares al darle cuerda a un reloj, llenar el aunque de gasolina de un auto, a la energía almacenada en los átomos y moléculas, y a la energía de la masa misma

Desde el punto de vista de la teoría de la relatividad, la masa de la lata y de su mecanismo interno se incrementa ligeramente a medida que la banda elástica se enrolla, y es este incremento de masa que se convierte en energía cinética cuando la lata empieza a rodar desde el reposo. Uno puede estimar el cambio de masa

Para mostrar como este es normalmente detectable en objetos que viajan lentamente comparados con la velocidad de la luz. Por ejemplo, si la lata tuviera una velocidad inicial de 1 m/s, el incremento fraccional de su masa seria de menos que

RIESGOS

No hay riesgos significativos en esta demostración.

Ilustraciones.

Interior de la Lata:

Se puede ver la forma cilíndrica de la lata y en una vista transparente de la misma se aprecia la banda elástica (rojo) con la pesa (negro) al centro de la misma.

Movimiento de la Lata al rodarse.

1. Empieza a rodar, la banda se tuerce y almacena energía potencial
2. La lata se detiene, llega a un estado de reposo
3. La energía potencial se transforma en energía cinética al desenrollarse la banda elástica, la lata regresa al punto donde empezó a rodar

BIBLIOGRAFÍA

Recursos de red:

www.scitoys.com
www google.com
www.monografias.com
www.wikipedia.com
http://encyclopedia.thefreedictionary.com/ (Robert Van Der Graaff)
http://zip.rincondelvago.com

Enciclopedias:

Encarta 2004
Enciclopedia océano
Enciclopedia Atlas Visual

Libros:

1. T. L. Liem, Invitations to Science Inquiry, Ginn Press: Lexington, Massachusetts (1981).
2. J. P. VanCleave, Teaching the Fun of Physics, Prentice Hall Press: New York (1985).
1. J. S. Miller, Physics Fun and Demonstrations, Central Scientific Company: Chicago (1974).

Nota: Es probable que en esta página web no aparezcan todos los elementos del presente documento. Para tenerlo completo y en su formato original recomendamos descargarlo desde el menú en la parte superior

Marco Barrera

Ignacio Tovar, José Luis Guevara, Gabriel Morante, Dario Magallanes, y Esmeralda Perales Tutor: Alejandro Garza Estudiantes de la Universidad Autónoma del Noereste (UANE) en la ciudad de Piedras Negras estado Coahuila de Zaragoza, en el País de México. MBarreraarrobageneralcable.com

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