Encabezado Facultad de Ciencias
Presentación

Física (plan 2002) 2023-2

Segundo Semestre, Laboratorio de Mecánica

Grupo 8077, 24 lugares. 24 alumnos.
Laboratorio Luis Ángel Hidalgo Solís lu mi 7 a 10 Laboratorio de Mecánica I
Ayud. Lab. Juan Pablo Lemus Saldivar lu mi 7 a 10 Laboratorio de Mecánica I

 

Laboratorio de Mecánica

Bibliografía:

R. A. Serway, J.W. Jewett Jr. Física para Ciencias e Ingeniería. CENGAGE, 2018

E. Hecht, Física, Álgebra y Trigonometría, International Thomspn Editores, 1998

J.S. Walker, Física Pearson. PEARSON 2016

D.C. Baird, Experimentación; Una Introducción a la Teoría de Mediciones y al Diseño de Experimentos. Prentice-Hall Hispanoamericana, 1991.

Nota

En este curso exploraremos la mecánica clásica y las mediciones físicas realizando actividaes deportivas sencillas, explorando las posibilidades que ofrecen juegos y juguetes disponibles en el mercado o fabricándolos con material de fácil adquisición. En la medida de lo posible, emplearemos dispositivos electrónicos disponibles en el Laboratorio de Mecánica. Se realizarán las mediciones a veces de manera manual, a veces utilizando aplicaciones de cómputo como GeoGebra, Microsoft Excel, Numbers de Mac u Hoja de Cálculo de Google.

Objetivos

El plan de estudios de la carrera de Física señala los siguientes objetivos para el curso del Laboratorio de Mecánica: <<Desarrollo de la capacidad de investigación del estudiante en mecánica clásica. Aprendizaje de los conceptos fundamentales del curso teórico correspondiente (Mecánica Vectorial), mediante experimentos. Conocimiento de los principios físicos del funcionamiento y manejo del equipo con que cuenta el laboratorio. Aprender a medir cantidades físicas (longitudes, tiempos, fuerzas, etc.), plantear experimentos y manejar los datos experimentales (errores, aproximaciones, gráficas, ajuste de curvas, etc.), utilizando calculadora y/o computadora personal (PC).>>

Se presenta además la siguiente observación: <<Siendo que en plan de estudios no existe ninguna asignatura dedicada exclusivamente a la temática del análisis e interpretación de datos experimentales, sus elementos serán proporcionados al alumno a lo largo de la realización de experimentos en los laboratorios que curse iniciando con el primero (que es el de mecánica) y de acuerdo con la secuencia siguiente:

ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE DATOS EXPERIMENTALES

1. CIFRAS SIGNIFICATIVAS

· Redondeo de cantidades a n cifras significativas

· Notación científica en potencias de diez de cantidades

con n cifras significativas

2. DEFINICIÓN DE MEDICIÓN

· Precisión en la medida

· Exactitud en la medida

3. ERROR EN LA MEDICIÓN DE UNA CANTIDAD FÍSICA

· Errores sistemáticos

· Errores accidentales

4. ESTIMACIÓN DEL ERROR E INCERTIDUMBRE

· Incertidumbre absoluta

· Intervalo de incertidumbre

· Incertidumbre relativa

· Incertidumbre porcentual

5. PROPAGACIÓN DE INCERTIDUMBRES

· Incertidumbre en sumas y restas

· Incertidumbre en productos y cocientes

· Uso del cálculo para la determinación de incertidumbres

6. REPORTE DE RESULTADOS EXPERIMENTALES

· Valor experimental

· Incertidumbre

· Unidades

7. ELEMENTOS BÁSICOS DE ESTADÍSTICA DESCRIPTIVA

· Valor promedio

· Desviación estándar

· Histograma

· Distribución normal o gaussiana

8. TABULACIÓN DE DATOS EXPERIMENTALES CON EL USO DE:

· Unidades en el sistema internacional

· Los criterios de cifras significativas o de incertidumbres

9. REPRESENTACIÓN GRÁFICA DE LOS MODELOS FÍSICOS

· Identificación de variables independientes y dependientes

· Ejes coordenados y su correcta denominación con unidades del SI

· Escalas apropiadas para los ejes coordenados

10. GRÁFICA DE DATOS EXPERIMENTALES

· Puntos experimentales e intervalos de incertidumbres

· Cambios de variable

· Ajuste de rectas y parábolas por el método visual

· Ajuste de curvas por el método de los mínimos cuadrados

· Incertidumbres de los parámetros de las curvas ajustadas

11. MODELOS EMPÍRICOS, TEÓRICOS Y NUMÉRICOS

· Construcción de modelos empíricos

· Interpolación y extrapolación

· Intervalo de validez de un modelo empírico

· Construcción de modelos teóricos

· Planteamiento de hipótesis

· Derivación del comportamiento del sistema de acuerdo a las

hipótesis

· Su confrontación con el comportamiento experimental

12. INTRODUCCIÓN A LOS MODELOS NUMÉRICOS

· El método de Euler

· Aplicaciones del método de Euler a sistemas dinámicos

· Comparación del modelo numérico con resultados experimentales

>>

En la sección final se señala que: <<El estudiante manejará y entenderá el funcionamiento de los siguientes dispositivos, existentes en el Laboratorio de Mecánica Clásica: vernier, tornillo micrométrico, cámara fotográfica, estroboscopio, [cámara de] video, fotocompuertas, cronómetros, sonar, riel de aire, mesa de aire, sensores de fuerzas (transductores), computadora personal y calculadoras programables (para captura de datos y control y manejo de experimentos), dinamómetros, balanza de precisión, balanza gravitatoria, microscopio viajero, fuente de poder, multímetros, generador de ondas.>>

Los subrayados son míos y cabe hacer la observación de que el manejo de una cámara fotográfica con fines de obtener tomas de calidad para realizar estudios de Física sería tema de estudio de un semestre completo, al menos, y se podría señalar lo mismo respecto de una cámara de video, una computadora y sus correspondientes aplicaciones o cualquier otra instrumento electrónico.

Evaluación del curso

PENDIENTE

Temario

MEDICIÓN DE CANTIDADES BÁSICAS DE LA MECÁNICA

· Medición de distancias grandes, utilizando los métodos de triangulación y de medición de paralaje indicando precisión, exactitud e incertidumbre de la medición.

· Medición de distancias pequeñas, empleando el vernier, el tornillo micrométrico y el interferómetro.

MEDICIÓN DE FRECUENCIA Y TIEMPO

· Mediciones de tiempo. Reloj de péndulo. Péndulo segundero. Construcción del segundo “natural” basado en un estándar terrestre. Reloj de cuarzo. Reloj atómico.

MEDICIÓN DE MASA, VOLUMEN Y DENSIDAD

· Báscula. Construir una tabla de densidades de materiales diversos.

LA FUERZA COMO VECTOR

· La polea como máquina para cambiar la dirección de una fuerza. Máquina de composición de fuerzas. La regla triangular.

ESTÁTICA DEL CUERPO RÍGIDO, MEDICIÓN DE FUERZAS Y TORCAS

· Composición de fuerzas concurrentes

· Torca

· Torca de fuerzas concurrentes

· Composición de fuerzas aplicadas a un cuerpo rígido

· Composición coplanar de fuerzas

· Composición paralela de fuerzas

· Centro de masa

· Estática. Equilibrio de una partícula

· Estática. Equilibrio de un cuerpo rígido

MOVIMIENTO DE PROYECTILES EN “VACÍO” Y EN MEDIOS RESISTIVOS

OSCILACIONES LINEALES Y TORCIONALES

PÉNDULO SIMPLE: OSCILACIONES PEQUEÑAS Y GRANDES

EXPLOSIONES Y COLISIONES “RÁPIDAS” Y “LENTAS”

SISTEMAS DE REFERENCIA: LA MESA ROTATORIA

DESARROLLO DE UN EXPERIMENTO CON TEMA LIBRE

 


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