PÉNDULO SIMPLE

Introducción:

Hay muchos movimientos que se repiten a intervalos iguales de tiempo, los cuales son llamados movimientos periódicos, en Física idearon un tipo de movimiento oscilatorio, en el que se considera que sobre el sistema no existe la acción de las fuerzas de rozamiento, con lo que se quiere decir, que  no existe disipación de energía y el movimiento se mantiene invariable, sin necesidad de comunicarle energía exterior a este.

A este movimiento se llama Movimiento Armónico Simple (MAS).

2. Objetivos.

2.1. Deducir los parámetros que influyen en el período de un péndulo simple.

2.2. Determinar experimentalmente las leyes del movimiento periódico oscilatorio.

2.3. Representar gráficamente la relación existente entre el período (T) y la longitud  (L).

3. MARCO TEORICO:

3.1 Movimiento oscilatorio: es un movimiento periódico en torno a un punto de equilibrio estable.

3.2 péndulo simple: se denomina a un cuerpo que puede girar a un eje que no pase por su centro de masas o de gravedad, describiendo un movimiento armónico simple.

3.3 período de un péndulo simple: se define como el tiempo que se demora en realizar una oscilación completa. Para determinar el período se utiliza la siguiente expresión T/ N° de Osc. (Tiempo empleado dividido por el número de oscilaciones).

3.4 frecuencia angular de un péndulo simple: La frecuencia angular viene dada por 

Donde (g) es la aceleración de la gravedad y (L) es la longitud de la cuerda del péndulo.

¿Qué relación existe entre la longitud y el periodo?

R/= Que son directamente proporcionales, ya que cuando aumenta la longitud de la cuerda del péndulo, aumenta a su vez el periodo del mismo.

¿Teniendo en cuenta los datos de la tabla 1, ¿Qué relación existe entre la masa y el periodo?

R/= No existe ninguna relación ya que la masa no influye en el periodo lo cual se puede comprobar en la ecuación del periodo el período del péndulo no depende de la masa colocada al final del hilo.

Explique el siguiente ejercicio: Un astronauta llevo un reloj de péndulo a la luna a) El reloj se adelantaría o atrasaría?  b) Deberá el astronauta aumentar o disminuir la longitud del péndulo para calibrar el reloj?

R/=

·         Como el periodo es inversamente proporcional a la gravedad, a menor gravedad mayor periodo por lo tanto el reloj atrasaría, ya que la gravedad de la luna es 1,62 m/s^2.

·         Habría que acortar la longitud de la cuerda para poder calibrarlo.

CAPACIDAD CALORÍFICA DEL CALORIMETRO

1) ¿Qué diferencia existe entre calor especifico y capacidad calorífica?

La Capacidad Calorífica de una sustancia es una magnitud que indica la mayor o menor dificultad que presenta dicha sustancia para experimentar cambios de temperatura bajo el suministro de calor. Puede interpretarse como un efecto de Inercia Térmica.

El calor específico c, de una sustancia es la cantidad de calor necesaria para aumentar su temperatura en una unidad por unidad de masa, sin cambio de estado.

La diferencia es que el calor específico es una propiedad intensiva. La capacidad calorífica depende de la cantidad de materia que se considere, por lo tanto es extensiva.

2) Explique: En una mezcla de  hielo y agua, la temperatura de ambos es de 0ºC. Entonces,  ¿por qué el hielo se siente más frío que el agua?  

Lo que ocurre es que el hielo conduce el calor con mayor facilidad que el agua,

Cuando se toca con la  mano, la mano está a mayor temperatura por eso sale calor del  cuerpo hacia el agua y hacia el hielo. Como el hielo conduce mejor el calor, quita más rápidamente que el agua, por eso se siente más frío.

3) Explique: Porque el vapor a 100ºC produce una quemadura mas grave que el agua a 100ºC?

la quemadura por vapor es más profunda por que el vapor tiene la capacidad de penetrar más fácil los poros de la piel y a nivel celular también hace esto y si le agregamos que el vapor alcanza mayores temperaturas de calentamiento incluso en cientos o miles de grados esa es otra razón para poder hacer más daño, por el contrario el agua es muy difícil que alcance una temperatura mayor a su punto de ebullición, y la piel es una barrera física más efectiva contra el agua que contra el vapor.

4) ¿Qué concluye usted sobre la experiencia de capacidad calorífica?.

A través de esta experiencia pudimos observar algunos fenómenos  y comprobar que algunos metales absorben mayor que otros y que a su vez estos tienen una  mayor capacidad calorífica.

CALOR ESPECÍFICO DE LOS SÓLIDOS

1.      De los metales estudiados en la experiencia cual acumula más calor.

     Explique esta respuesta.

El aluminio, ya que al tener un calor especifico más alto hace que tenga una mayor capacidad de absorción del calor.

 2. Ejercicio. En una noche fría de invierno usted quiere proporcionarse calor y tiene dos opciones: Un bloque de hierro de 10 Kgrs. o una botella con 10 Kgrs.  De agua caliente, a la misma temperatura del bloque de hierro. Cual de estas dos opciones escogería usted. Explique su respuesta.

Escogería los 10 klg del boque de hierro por no es tan vulnerable al factor viento o frio y a que los 10klgrs de agua dependiendo de la noche fría esta podría llegar a congelarse

3.Que quiere decir que un material tiene  un calor especifico grande o pequeño.

Es la cantidad de calor (energía) que hay que suministrarle a la unidad de masa

(Un kilogramo por ej. ), para que su temperatura aumente en un grado centígrado

El agua es una sustancia de calor especifico grande, hay que darle mucho calor para que su temperatura aumente 1Cº en comparación a la arena por ejemplo (5 veces más). Cuanto mayor es el calor específico más energía se requiere transferir a una masa de 1 gramo para cambiar (elevar o reducir) su temperatura en 1°C

4. Como es el calor especifico de las sustancias que se calientan rápidamente

Baja capacidad calorífica, si para incrementar en un grado la temperatura de la unidad de masa de dicha sustancia se precisa poca energía, es porque dicha sustancia almacena poca energía en ese grado, de manera que también se enfría rápido si se pone en contacto con algo de menor temperatura.

TRANSFERENCIA DE CALOR POR CONDUCCION

Introducción:

La transferencia de calor  es un proceso, en el cual se intercambia energía térmica entre dos cuerpos que se encuentran a diferentes temperaturas. Esta se puede realizar por tres métodos diferentes; conducción, convección y radiación, estos tres procesos pueden tener lugar simultáneamente, pero puede ocurrir que uno de  los dos mecanismos predomine sobre los otros.

Transferencia de Calor: proceso por el que se intercambia energía en forma de calor entre distintos cuerpos, o entre diferentes partes de un mismo cuerpo que están en distinto nivel de temperatura.

 Métodos de Transferencia de Calor: Los métodos de transferencia de calor son las siguientes convección, radiación o conducción.

*Conducción: Se da en  los sólidos, ya que es la única forma de transferencia de calor.

*Convección: Es el flujo de calor mediante corrientes dentro de un fluido (líquido o gaseoso).

*Radiación: Es la transferencia de calor por medio de ondas electromagnéticas. No se requiere de un medio para su propagación. La energía irradiada se mueve a la velocidad de la luz.

Aislantes: material usado en la construcción y la industria y caracterizado por su alta resistencia térmica. Establece una barrera al paso del calor entre dos medios que naturalmente tenderían a igualarse en temperatura, impidiendo que entre o salga calor del sistema que nos interesa.  

Resistencia Térmica: en un material representa la capacidad del material de oponerse al flujo del calor.

Conductividad Térmica: es la propiedad física de cualquier material que mide la capacidad de conducción del calor a través del mismo.

Cuál de las placas conduce mejor el calor Icopor, cartón enyesado o las virutas de madera según los datos obtenidos en la experiencia?

R/=Según los datos obtenidos y la graficas nos indica que la placa que mejor conduce el calor es la de Poliestireno.

¿Qué factores influyen sobre la cantidad de calor transmitido en una placa?

R/=El material del cual este hecho la placa, la longitud y la cantidad de calor a transmitir.

  

¿Qué observa en la gráfica de H vs t en la medida que el tiempo de transferencia  transcurre?

R/=Que la Temperatura se hacen constantes lo que nos indica que buscan estar en equilibrio térmico.

Relacione tres ejemplos de la vida real donde se aplique este concepto físico.

• En una estufa  eléctrica, ponemos una olla con agua el metal transmite el calor al agua del fondo del recipiente por conducción.

•   Cuando planchas una camisa.

•   Cuando se lava un plato con agua caliente.

¿Cuáles son sus observaciones y conclusiones con respecto a lo observado en la experiencia?

R/= Con los resultados comprobamos que la transferencia de calor por conducción es un proceso mediante el cual fluye el calor desde una región de alta temperatura a una región de baja temperatura dentro de un medio o entre medios diferentes en contacto físico directo. Pudimos observar y analizar  el fenómeno de transferencia de calor por conducción y probar con distintos materiales la potencia térmica que se generaban en cada uno de ellos, también que la conductividad térmica depende del material y de la temperatura y que un material será mejor conductor del calor mientras mayor sea su conductividad y que las transferencias de calor serán más rápida a menor longitud.