Física

Masa

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Laboratorio de física.

Practica #2

Resumen:

El concepto de masa es fácil de entenderlo por que no se necesita tener instrumentos muy especializados para medir magnitudes muy precisas sino que se puede hacer con cosas que usamos a diario.

con una balanza y un subibaja vamos a experimentar en el laboratorio para tratar de comprender el concepto de masa. Con la ayuda de instrumentos y objetos de distintas formas, balanceando se lograra de comprender el concepto de masa.

Se balancearon objetos a distintas, para encontrar una relación de masa y distancia que se encuentran en la balanza. Esta relación siempre será igual si los dos lados de la balanza se encontraban balanceados.

Con la balanza y el subibaja se puede establecer una unidad de medida de masa. Con la ayuda de objetos.

Introducción:

Una cantidad física se mide por comparación contra algún estándar conocido. Dependiendo del dispositivo de medición, cada cantidad puede ser expresada en varias unidades diferentes.

La masa es una magnitud física, la masa de un cuerpo puede determinarse por distintos métodos. Uno de ellos consiste en utilizar la ecuación por la cual ha sido definida la magnitud, y que es en este caso la razón de la fuerza que actúa sobre el cuerpo a su aceleración. Se aplica al cuerpo una fuerza conocida, se mide su aceleración y se obtiene dividiendo la fuerza por la aceleración.

El otro método consiste en encontrar otro cuerpo al cual se le conozca la masa y después de encontrarlo se le pone en la balanza y cuando se igualan se encuentra la masa del cuerpo que desconocíamos su masa. Se empleara este método para determinar cuando dos masas son iguales.

La masa es una constante universal igual a la relación del peso de un cuerpo a la aceleración debido a ese peso m = F/g

Ya que en la superficie terrestre todos los cuerpos caen libremente con la misma aceleración g. Por que el peso w de un cuerpo es igual a la del producto de su masa m por la aceleración g, se concluye que en el mismo punto los pesos de dos cuerpos son iguales, sus masas son también iguales.

Siempre que la masa permanezca constante, un aumento en la fuerza aplicada resultará en un aumento similar de la aceleración producida. Si la fuerza permanece sin cambio, un aumento en la masa del cuerpo resulta en una disminución proporcional de la aceleración, su ecuación es: fuerza resultante es igual a aceleración por masa.

La primera condición para un cuerpo que está en equilibrio es, debe estar en reposo o en estado de movimiento rectilíneo uniforme.

La segunda condición para el equilibrio nos dice simplemente que los momentos de torsión en el sentido de las manecillas del reloj están exactamente equilibrados por los de sentidos opuestos a las manecillas del reloj.

La balanza de brazos iguales es un instrumento en el se puede determinar con precisión cuando son iguales los pesos de dos cuerpos y cuando son iguales sus masas.

CUESTIONARIO

Experimento 1.1

¿Hay alguna diferencia cuando los objetos se colocan en los clips?

Si cambia el equilibrio

¿Hay alguna diferencia cuando se acortan o alargan las cadenas de donde cuelgan las charolas?

Si ejerce mayor fuerza

¿Hay alguna diferencia si se intercambian los objetos colocándolas en la charola opuesta?

Sí

¿Hay alguna diferencia si utilizas una balanza diferente?

Si la balanza tiene la misma masa y distancia no cambia

Experimento 1.2

B.1 ¿Se tienen dos objetos que se balanceen con el mismo número de tuercas? Si es así, ¿qué pasa cuando los objetos se colocan en los lados opuestos de la balanza?

Se establece un equilibrio

B.2 Tomar dos objetos que se balanceen con un numero diferente de tuercas. ¿Qué pasa cuando se colocan en los lados opuestos en la parte A de este experimento?

Se carga mas hacia alguno de los lados

B.3 ¿Cómo se puede utilizar las tuercas para clasificar u ordenar objetos? ¿Cómo se compara esta clasificación con la obtenida en la parte A de este experimento?

Él numero de tuercas va a ser él numero de masa del otro objeto, que en el b sabes a cuanto equivale la masa del objeto con relación a numero de tuercas.

Experimento 1.3

A.1 ¿Cómo se puede utilizar la balanza para determinar el exceso de masa que tiene un objeto respecto de otro?

Restando tuercas

B.2 Toma dos objetos que se balancean con un numero diferente de tuercas. ¿Qué puedes decir de la masa de estos objetos?

No se compensan las masas por lo que se establece un equilibrio

B.3 ¿Cómo se puede determinar cuantas veces es mayor o menor la masa de un objeto respecto de otro?

Con numero de tuercas

Experimento 1.4

A.1 ¿Qué respuesta darán los estudiantes de la otra clase a la pregunta ¿Cuál es la masa del libro?

Pueden tomar las mismas pinzas o otros objetos con diferentes magnitudes

A.2 Si la masa del libro se midiera con las tuercas ¿Cuál sería la masa del libro? Explicar el razonamiento

1 pinza = 4 tuercas 6 pinzas = 24 tuercas serian de 24 tuercas.

A.3 Listar un conjunto de objetos parte de las tuercas o pinzas para la ropa que pueden ser utilizados para medir la masa del libro. ¿Qué propiedad deben tener esos objetos para que pueden ser utilizados para medir masas?

Clips, rondanas, etc. Tienen que ser iguales

B. Utilizar las tuercas cuadradas ¿Cuál es la masa de cada uno de los siguientes objetos?

a) Un huevo que se balancea con 4 pinzas =16

b) Una planta que se balancea con 15 pinzas =60

c) Una planta que tiene una masa de 15 pinzas = 60

d) Un caso que tiene una masa de 30 pinzas = 120

C. ¿Qué masa medirán los alumnos del otro grupo para cada uno de los siguientes objetos?

Un ratón que se balancea con 10 tuercas cuadradas =2.5

Una taza que se balancea con 4 tuercas =1

Un zapato que tiene una masa de 100 tuercas =25

Experimento 2.1

¿Cómo se puede lograr que 6 tuercas cuadradas balanceen 3 tuercas?

Acortando o alargando la distancia

¿Existe otra u otras maneras de lograr el balanceo?

Solo agregando peso o variando la distancia

Experimento 2.2

Colgar con clips las tuercas en los brazos de la balanza

Después de experimentar, contestar las siguientes preguntas.

¿Se puede balancear una tuerca con dos tuercas?

Sí

¿Se puede balancear dos tuercas localizadas en la misma posición con dos tuercas colocadas en distintas posiciones?

Sí

3.¿Cuántos clips balancean una tuerca? Se puede lograr que un número diferentes de clips balanceen una tuerca? Si así es ¿Cuál es el menor número de clips que balancean una tuerca?

2 si varia la distancia si

4.¿Cuál es el mayor número de tuercas que pueden balancear una tuerca?

5.Hay alguna diferencia si las tuercas se cuelgan directamente de los agujeros que si se cuelgan una a continuación de otra?

Si por que es mayor el brazo de palanca

Considere un arreglo de tuercas y de clips que se encuentre balanceado.

¿Qué modificaciones se pueden hacer para que se afecte el hecho de que ambos lados permanezcan balanceados?

Mover de lugar alguno de los dos

¿Qué modificaciones se pueden hacer para que no se afecte el hecho de que ambos lados permanezcan balanceados?

Si ambos tienen las mismas masas se mueven a distancias iguales

Experimento 2.3

Ejercicio 2.4

Discutir el siguiente:

Estudiante 1.- “Tenía mi planta de jitomate en el interior de la casa sobre el marco de la ventana. Acabo de plantarla en el jardín y se están marchitando. El cambio de temperatura debe estar afectando su crecimiento”.

Estudiante 2.- “Tu no sabes que sea eso. Algo más debe estar afectando su crecimiento”

¿con cual de los estudiantes concuerdas? Y explica.

Con el estudiante 1 porque en el marco de la ventana es más fresco que en el jardín.

A la luz de la discusión entre los dos estudiantes de la sección anterior de este ejercicio, regresa a las secciones A y B del experimento 2.3.

Experimento 2.5

Realizar algunos experimentos para decidir si cada una de las variables listadas en la sección C del experimento 2.2 afecta o no el balance.

Experimento 2.6

Cuelga en algún agujero del bazo izquierdo de la balanza una sola tuerca.

¿En que lugar deberá colgar una tuerca para lograr el balance?

En el hoyo 8 con el hoyo 8 del otro lado

¿Hay un solo lugar o hay varias posiciones donde colgar una tuerca para lograr el balance?

Dejar la tuerca del brazo izquierdo en el lugar en que fue colgada.

¿Se puede balancear la tuerca colgada en le brazo izquierdo colgado dos tuercas en el brazo derecho de la balanza?

¿De cuantas maneras diferentes se puede lograr el balanceo?

Poniendo en el mismo hoyo todas mientras la distancia y la masa sea la misma

¿Se puede balancear la tuerca colgada en el brazo izquierdo con cuatro tuercas?

Si 2(2), 2(3)

En el brazo izquierdo de la balanza colocar dos tuercas. Predecir formas diferentes de be balancear las dos tuercas, colgando una o más tuercas en el brazo derecho de la balanza.

En el mismo lugar de los dos lados 2(2), 2(6), 4(4), 2(1), 2 (7), 2(3), 2(5)

Intentar más predicciones si son correctas

¿Puedes ver algún que explique los arreglos de tuercas que se balancean?

Existe una relación entre la distancia y la cantidad de objetos que se colocan tanto de un lado como del otro.

Experimento 2.7

Gana el lado izquierdo

Balanceado.

Gana el lado izquierdo.

Balanceado.

Más una del lado derecho en el tercer orificio.

Balanceado.

Más una del lado derecho en el penúltimo orificio.

Más uno el primer orificio a la derecha.

Más uno en el tercer orificio a la derecha.

Más dos del lado izquierdo en el sexto orificio.

Predecir cuales de los siguientes arreglos se balancearán.

Si se balancea Si se balancea

Si se balancea Si se Balancea

B. En el siguiente ejemplo ¿en qué lugar se puede colocar otra tuerca para lograr el balance?

Ejercicio 2.8

Un estudiante tiene cuatro tuercas en cada lado de la balanza ¿Estarán balanceados los dos lados?

Depende de la colocación de las tuercas.

¿Será posible predecir el balance si solamente se conoce las masa que han sido colgadas en cada brazo de la balanza?

Si, pero también se necesita saber la distancia a la que están del centro.

B.Un alumno ha colgado unas tuercas en el cuarto agujero de cada brazo. ¿Puedes decir si los dos brazos están balanceados?

¿Será posible predecir el balance si solamente se conoce los agujero de los cuales han sido colgados los objetos en cada brazo de la balanza?

.No porque falta saber la masa de los objetos

Ejercicio 2.9

Elaborar dos listas, una que contenga los arreglo que se balancearon y otra de aquellos que no se balancearon.

Examinar la lista y tratar de obtener una ecuación que se pueda utilizar para decidir si un arreglo de tuercas se balanceará.

Balanceadas	No balanceadas
2,4,5,6,7,8,9,10	1,3

1.m1d1= m2d2

2.m1d1= m2d2

¿Es la ecuación consistente con la idea captada en el experimento 2.6?

Experimento 2.10

Encontrar dos formas distintas de balancear el sistema con los siguientes arreglos de masa. Usar todas las tuercas mostradas. Y utilizar la ecuación

1.Dos en el sexto orificio a la izquierda, 3 en el segundo a la izquierda y una en el quinto a la derecha y uno el séptimo a la derecha.

2.Dos en el octavo a la izquierda, tres en el sexto a la derecha y 2 en el último a la derecha.

Experimento 2.11

El punto alrededor del cual gira la regla se llama fulcro o pivote ¿Dónde sé encontrar el fulcro de la balanza utilizando en los experimentos anteriores?

¿Hay alguna relación entre la ecuación encontrada para la balanza?

Es la misma

¿En que difieren?

En nada

¿En que se parecen?

todo

Ejercicio 2.12

En este ejercicio, se reescribirá la ecuación del subibaja de una manera más general. Suponer que solo hay un objeto en cada lado del subibaja

Utilizar las siguientes variables para escribir la ecuación:

Sea M1 la masa del objeto colocado a la izquierda

Sea L1 la distinta desde el fulcro hasta el objeto de la izquierda

Sea m2 la masa del objeto colocado a la derecha.

Sea L2 la distancia desde el fulcro hasta el objeto de la derecha.

(M1)(L1)=(M2)(L2)

Ejercicio 2.13

En este ejercicio se considerará que hay un solo objeto en cada lado.

A. En cada uno de los siguientes casos discutir que esta pasando:

1) M1 x L1 > M2 x L2

2) M1 x L1 < M2 x L2

3) M1 x L1 = M2 x L2

B. Si 8 tuercas se colocan a 30 cm del fulcro en el lado derecho, y 12 tuercas a 25 cm al lado izquierdo del fulcro, ¿qué brazo bajará?

El lado izquierdo por que el lado derecho tiene mas brazo de palanca

Ejercicio 2.14

A. Utilizar la idea de efecto de rotación para discutir si una balanza se balanceará o no.

¿Cómo se puede predecir que una balanza esta balanceada si hay varios objetos en cada brazo de la balanza? En la respuesta utilizara la idea de efecto de rotación.

B. Imaginar que estudiante tiene una balanza con el mismo efecto de rotación en ambos lados. ¿Qué se qué se puede decir en relación a que los dos brazos estén balanceados?

Ambos lados tienen la misma fuerza.

Es posible predecir el balanceo si lo único conocido es el efecto de rotación de cada brazo de la balanza?

Ejercicio 2.15

A. Imaginar que se tiene un objeto y hay la sospecha de que su masa es la mitad de una de las tuercas. Describe como utilizar la balanza y una sola tuerca para comprara esto.

Si se pone el objeto a la de un lado y la tuerca al final del y se balancea

¿Cómo se puede utilizar la balanza para comprobar que un objeto tiene una masa igual a un quinto de la masa de una tuerca.

Se coloca el objeto a 1/3 de distancia del fulcro y la tuerca 5 veces la distancia del objeto con respecto al fulcro si se balancea

B. Imaginar que se tiene una sola tuerca y un objeto que se sospecha tienen una masa igual a cinco veces la masa de la tuerca. ¿Cómo puedes usar la balanza para comprobar esto?

En fuerza a mas de 1/5 de distancia del fulcro y el objeto final del otro lado.

2.16

En uno de los platillos colocar un objeto, y en el otro tuercas hasta que los brazos estén casi balanceados. ¿Cómo se puede medir la masa del objeto hasta un octavo de la masa de una tuerca?

Si cambiando el objeto a 10 cm del fulcro

Problema

¿Cuál de las siguientes definiciones es operacional?

a) la manufactura y la cantidad de materia prima requerida para elaborar un producto y ponerlos en el mercado

b) El precio de compra o de venta de un producto.

A. Para obtener la masa de un objeto se coloca un objeto en una charola. En la otra charola se colocan objetos del mismo tipo hasta que este balanceada; entonces se dice que el objeto pesa “X” objetos.

B. No porque no se explican las dimensiones del brazo ni se indica en donde se debe colocar.

Si, porque el brazo seguirá estando derecho.

La definición de la parte 1.1 solo dice para que sirve, en cambio, la definición operacional dice como utilizarse, como funciona y que mide.

Ejercicio 3.2

La masa es una cualidad que tienen los objetos. Se mide contra alguna unidad de medida preestablecida e indica la cantidad de materia que tiene un objeto.

Ejercicio 3.3

A. Debe comparar una piedra de un lado con otra en el otro lado, si se balancean quiere decir que pesan lo mismo.

B. No, las medidas serán según la medida con la que está comparando el peso.

C. No exactamente, pero lo que obtiene seria un conjunto de masas estándar, porque no viene explicado el proceso de obtener el conjunto de masas estándar.

Ejercicio 3.4

La longitud se puede definir como un espacio lineal que se mide comparándolo con algo que ya se conoce. Para hacer esto se podría utilizar una varita. Al medir la longitud de un objeto se diría que mide “x” varitas.

Ejercicio 3.6

1. B, Porque dentro del precio va incluido el material y los procesas que se requieren para la producción del producto.

Ejercicio 3.7 De los siguientes enunciados ¿Cuáles son definiciones operacionales? Explicar como se pueden distinguir.

a. masa- la cantidad de materia de un cuerpo

b. momentum - el producto de la masa de un objeto por su velocidad lineal

c. temperatura - la medida de que tan frío o caliente esta un cuerpo o le medio ambiente

d. área - el área de un campo de fútbol es la cantidad de terreno que ocupa.

e. Experto - una persona que tiene conocimientos extensos

f. estudiante de segundo año - estudiante de licenciatura que ha cursado entre 45 y 90 créditos.

A. Es operacional porque da todos los datos de la masa y se entiende el significado.

B. Es operacional porque da todos los datos del momentum y se entiende el significado.

C. Es operacional porque se entiende el significado de la temperatura.

D. No es operacional porque no define cualquier área sino que define el área de un campo de fútbol.

No es operacional, no está bien explícito que tipo de experto es y las características que debe tener cualquier tipo de experto.

D.No es operacional, porque la pregunta no especifica si el alumno es de preparatoria o de universidad y la definición explica únicamente para una universidad.

Conclusiones:

Se definió después de experimentar que la masa es la cantidad de materia que tiene un cuerpo y que la masa es afectada por la gravedad. Por lo que la fuerza también es afectada y al aplicar una fuerza sobre un fulcro va a ser proporcional en los dos extremos.

La masa de un cuerpo puede ser definida con distintas magnitudes como pueden ser en kilos o libras que son sistemas ya estandarizados y normalizados, o como masa de otro cuerpo conocido como las tuercas o otros objetos lo que importa es que tengan la misma masa y que se pueda igualar el sistema.

El volumen es el espacio que el cuerpo ocupa.

Con las definiciones de volumen y de masa podemos decir que un cuerpo que ocupa mucho espacio no necesariamente va a ser pesado por ejemplo un trozo de hule espuma, y uno pequeño puede ser pesado un trozo de plomo.

BIBLIOGRAFIA:

1.- “Física conceptos y aplicaciones”, Tippens,

2.- “Principios de Física”, Virgilio Beltran y Eliezár Braun

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Enviado por:	Israel Mercader Pérez
Idioma:	castellano
País:	España

Palabras clave:

Física Manitud física Materia Cuerpos Fuerza Aceleración Volúmen

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