fis 2 laboratorio 05 analisis grafico

7/26/2019 Fis 2 Laboratorio 05 Analisis Grafico

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TECSUP P.F.R. Fisica Aplicada

PRCTICA DE LABORATORIO N 05PRCTICA DE LABORATORIO N 05

ANLISIS GRAFICO. CANTIDAD DE CALOR.

1. OBJETIVOS

1) Familiarizarse con el software a utilizar durante las sesiones dela!oratorio.

") Comprender # aplicar los procesos de con$%uraci&n creaci&n #edici&n de e'periencias en F(sica utilizando la PC # los sensores.

) *eri$car los resultados de an+lisis proporcionados por el software conlos modelos matem+ticos dados en clase # esta!lecer las diferencias.

,) -eterminar relaciones matem+ticas entre las aria!les f(sicas /ueinteriene en un e'perimento.

0) Estudiar la cantidad de calor /ue a!sor!e un l(/uido dependiendo delas ariaciones de la temperatura durante un interalo de tiempo.

) Realizar un estudio comparatio de la cantidad de calor a!sor!ido porun l(/uido en funci&n de su masa.

2. MATERIALES

- Computadora personal con pro%rama PASCO Capsto!TM

instalado- 2nterfase US3 4in5- Sensor de temperatura- 3alanza- 6atraz 07ml-

*aso %raduado- Pinza uniersal- 8uez do!le 9")- 6ordaza de mesa 91)- *arillas 91)- Fuente de calor- A%itador.

". F#NDAMENTO TE$RICO

".1. G%&'(os.

4os %r+$cos son una de las principales maneras de representar #analizar datos en Ciencia # Tecnolo%(a. -e!en ser claros # contener unt(tulo e:es escalas unidades # !arra de error. 4as si%uientesrecomendaciones son +lidas tanto para las %r+$cas ;ec;as en papelmilimetrado como en computadora # son re/uisitos necesarios para /ueun %r+$co sea !ien interpretado # sea adem+s realmente


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Fisica Aplicada TECSUP P.F.R.

Por e:emplo en las llamadas %r+$cas de moimientorepresentamos la posici&n elocidad # aceleraci&n s el tiempo #ponemos siempre a la aria!le tiempo en el e:e ' #a /ue es la /uepodemos controlar durante el e'perimento.

Se dice /ue una ima%en ale m+s /ue mil pala!ras # esto esparticularmente cierto en la f(sica donde un %r+$co ale m+s /ue mildatos en una ta!la. El >est+ndar de oro? en la en el campo de las%r+$cas es la l(nea recta #a /ue @sta es la


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Funci&n e'ponencial D A eG

Funci&n potencial D A G3

-onde G e D representan aria!les mientras /ue a ! c A # 3son constantes a determinar. Una ez ele%ida la funci&n se determinalas constantes de manera /ue particularicen la cura del fen&menoo!serado.

".2.1.M:to,o %&'(oEn muc;as situaciones la relaci&n de dos cantidades

f(sicas es una relaci&n lineal. En estos casos se dice /ue lavariable dependiente es proporcional a la variableindependiente con una constante de proporcionalidaddada.

Para utilizar el m@todo %r+$co primero se de!e %ra$carlos puntos e'perimentales # eri$car si la relaci&n entre las dos

aria!les es aparentemente lineal. El se%undo paso es di!u:arla me:or recta es decir la /ue pase cerca o so!re casi todos lospuntos %ra$cados.4ue%o para determinar se u!ica el punto de intersecci&n conel e:e D.Para determinar 9la pendiente) se utiliza la si%uientee'presi&n.

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12

xx

yym

= 14

con lo cual o!tendremos un alor de por cada dos pares depuntos el alor $nal ser+ el promedio simple de todos esosalores encontrados. En la $%ura .".1 podemos apreciar lau!icaci&n de los alores de # .

F*. ".2.1. Recta a:ustada por el m@todo %r+$co.

".2.2.M:to,o ,! 8*os (7a,%a,os.Se utiliza cuando la nu!e de puntos su%iere una relaci&n

lineal entre G e D es decir; < =

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lo /ue se !usca es determinar los alores para la pendiente # la constante en una l(nea recta denominada de a:uste.

4os alores de # se ;allan por medio de las e'presiones

( )

=

22ii

iiii

xxN

yxyxNm

"4

( )

=

22

2

ii

iiiii

xxN

yxxyxb >4

donde Nes el n


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Esta!leciendo una dependencia de la temperatura con eltiempo se puede escri!ir

tmc

QT =

4

donde

0

QT t T

mc= +

L 4

(a7a< 1 Ca) 6 C < >1? J 6 C

4a ecuaci&n 9M) muestra la relaci&n lineal /ue e'iste entre latemperatura en el sistema # el tiempo.

Nota El calor espec($co puede ser considerado constante en la

e'periencia puesto /ue su ariaci&n con la temperatura es mu#pe/uea.

>. 12PROCEDIMIENTO

>.1 M:to,o ,! )os 8*os (7a,%a,os.

Tomemos como e:emplo a;ora la relaci&n entre la deformaci&n #fuerza aplicada a un resorte 94e# de Noo5e). 6edimos la deformaci&n/ue produce el peso de 0 masas diferentes a partir de la posici&n dee/uili!rio 9' 7) de un resorte. Se o!tuieron los si%uientes datos.

TABLA >.1. -eformaci&n de un resorteP!so N4 D!o%a(*+

47., O1.1 11.0 "1".1 "K.O ,M

Usando el m@todo de m(nimos cuadrados ;alle los alores de # .

TABLA >.2.Ta!la de m(nimos cuadradosGi Di GiDi Gi"

Gi Di GiDi Gi"

< 4

0


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.2 #so ,!) Capsto!TM.

F*7%a. >.1. PASCOCapsto!TM

2n%rese al pro%rama Capsto!TM al in%resar al sistema lo reci!ir+ laentana de !ienenida si%uiente

F*7%a. >.2.*entana de !ienenida del Capsto!TM


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Na%a clic so!re el icono de Ta!la # %ra$co e introducir datos # se%uidamentein%resar+ los si%uientes datos

A;ora tomemos como e:emplo el moimiento en una dimensi&n conaceleraci&n constante.

TABLA >.". 6oimiento en una dimensi&n con aceleraci&nconstante

T*!po s4 Pos*(*+ 47.77 7.O0 "."0 17.077.10 7.O0 ".,7 1,.707.7 7.07 ".00 1"."0

7.,0 1.O0 ".K7 10.177.7 1.7 ".O0 1.77.K0 .00 .77 1K.07.M7 ".70 .10 1M.M01.70 0.7 .7 "7."71."7 ,.0 .,0 "".,71.0 0.17 .7 "".01.07 .,M .K0 "0.01.0 0.O7 .M7 ",.M71.O7 M.7, ,.70 "O.O01.M0 M."0 ,."7 7.""

".17 17.K1 ,.0 ".07

5. APLICACI$N. DETERMINACI$N DE LA CANTIDAD DE CALOR.

Na%a el monta:e de la $%ura 0.1.

K


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F*7%a 5.1 6onta:e e'perimental.

2n%rese al pro%rama PASCO Capsto!TM ;a%a clic so!re elicono Ta)a / %&'(a lue%o ele%ir el sensor de temperaturapreiamente insertado a la interfase #SB L*.

Se%uidamente procedemos a con$%urar dic;o sensor para lo cual;acemos do!le clic so!re el icono CONFIG#RACION # locon$%uramos para /ue re%istre un periodo de muestreo de 1 Nz enHC.

4ue%o presione el icono del SENSOR DE TEMPERAT#RA encon$%uraci&n seleccione 7:%*(o # cam!ie a " cifras despu@s de lacoma decimal se%


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A) o!to ,! !,*% )a asa ,! a7a 7! *t%o,7(*%& !!) at%a (7*,! ,! o o9a% )a a)aa.

TABLA 5.1. Flu:o de calor ;acia el a%uaMasa ,!)a7a 4 >0

Vo)7! ,!)a7a ("4 >0

T!p!%at7%a**(*a) HC4

It!%(!pto 4

T*!po tota)*7tos4

P!,*!t! 4

Repita el procedimiento anterior cam!iando la cantidad de a%ua en elmatraz

TABLA 5.2Flu:o de calor ;acia el a%ua

Masa ,!)a7a 4 0 Vo)7! ,!)a7a ("4 0

T!p!%at7%a**(*a) HC4

It!%(!pto 4

T*!po tota)*7tos4

P!,*!t! 4

5. C#ESTIONARIO

5.1 S!K )os %!s7)ta,os ,! )as ta)as >.1 / >.2 %!spo,a

0.1.1 QCu+l es el alor de en unidades del Sistema 2nternacional 9S2)

0.1." Escri!a entonces la e'presi&n $nal de la ecuaci&n en unidades S2.

0.1. Al proceso de ;allar resultados no medidos entre alores medidos con

la a#uda de la ecuaci&n de la recta se le llama *t!%po)a(*+. Nalle ladeformaci&n si le ;u!i@semos puesto un peso de 1., 8.

0.1., Al proceso de ;allar resultados no medidos fuera de los aloresre%istrados se le llama !t%apo)a(*+. Nalle la deformaci&n par un peso de0 8.

M


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5.2 S!K )os %!s7)ta,os ,! )as ta)a >." %!spo,a

0.".1 QIu@ tipo de a:uste uso QPor /u@

0."." QCu+l es el alor de la posici&n inicial QIu@ aria!le es en laecuaci&n

0.". QCu+l es el alor de la elocidad inicial QIu@ aria!le es en laecuaci&n

0."., QCu+l es la aceleraci&n del m&il QIu@ aria!le es en la ecuaci&n

5.2.5 -el men< estad(sticas o!ten%a los alores m+'imo # m(nimo de laposici&n # la desiaci&n est+ndar. =uarde sus datos.

0. S!K )a ap)*(a(*+ / )os %!s7)ta,os ,! )a ta)a 5.1 / 5.2%!spo,a

0..1 Calcule el Ju:o de calor para am!as cantidades de a%ua. 9Escri!a losc+lculos al detalle)

0.." Calcule el calor a!sor!ido por el a%ua. 9Escri!a los c+lculos al detalle)

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0.. QIu@ relaci&n e'iste entre las pendientes de las diferentes %ra$cas #la cantidad de calor a!sor!ida para los diferentes casos

0.., QIu@ le suceder(a a las %ra$cas si el a%ua es cam!iada porol


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.2

."

10. BIBLIOGRAFIA s!K o%ato ,! )a APA4

1"

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