Trabajo De Investigacion De Fisica 3.docx

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TRABAJO DE INVESTIGACIÓN DE ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO

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TRABAJO DE INVESTIGACIÓN DE ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

FACULTAD DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA Y ELÉCTRICA

EAP: INGENIERIA ELECTRÓNICA - 19.1 CURSO: TALLER DE ELECTRICIDAD Y ELECTRÓNICA PROFESOR: ALNALDO HUAROTO S. GRUPO: 3 NOMBRE Y APELLIDO: MIGUEL ANGEL ICHPAS DE LA CRUZ COD. DEL ALUMNO: 17190008

ÍNDICE 2

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INTRODUCCION ---------------------------------------------------------------------------- 4 OBJETIVOS ---------------------------------------------------------------------------------- 5 CUESTIONARIO ---------------------------------------------------------------------------- 6 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ---------------------------------------------------- 15

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INTRODUCCIÓN

Con el conjunto de experiencias virtuales que contiene el presente módulo virtual, se pretende brindar una didáctica de la física que no “siembre”, en el estudiante, un sistemático alejamiento de su realidad objetiva inmediata, como muchas veces se logra con el método clásico. Con la ayuda del presente manual, los estudiantes puedan adquirir mejores condiciones intuitivas para una adecuada comprensión de la física que contrarreste, con bajo costo, algunas de las deficiencias indicadas en el proyecto de investigación titulado “El método EDU-VE una nueva forma de enseñar la Física” (2007 FCF-UNMSM). Desde que advertimos que todos los objetos que nos rodean son físicos, que vivimos inmersos en un mundo donde los problemas y sus soluciones tienen orígenes físicos, nos estimulan a desplegar esfuerzos por conocer mejor al mundo que nos rodea. Para ello, se puede empezar con la física, que puede entenderse como un “traducir a números y ecuaciones” todo lo que observamos e imaginamos de la realidad objetiva a partir de mediciones y de las múltiples relaciones entre cantidades que se involucran unas con otras. Dichas observaciones deben darse con experiencias virtuales progresivas y diseñadas para tal fin. El presente manual del Módulo virtual MEVF (Modelos de Experiencias Virtuales en temas Físicos), diseñado precisamente para las experiencias virtuales progresivas, debe iniciarse con un evento de ensayo denominado “Autosincronización” con el cual se chequea el funcionamiento del soporte electrónico, se mide una frecuencia y se observa una fluctuación, siguiendo los pasos de un plan pre establecido. Los eventos virtuales se han diseñado para que den la misma impresión que los que darían sus correspondientes contrapartes reales en el laboratorio ordinario. Esto es, basado en que, en principio, todo fenómeno natural, previamente descrito, puede constituir un potente material didáctico para las importantes etapas previa y posterior al análisis teórico que son etapas muy desatendías en nuestro medio, las mismas que habrían inducido a un aprendizaje cuasi memorístico con un sistemático alejamiento de la realidad objetiva, prueba de ello se tiene a la gran proliferación de proyectos de investigación en física con resultados exentos de toda aplicación útil a la sociedad peruana, entre otras.

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OBJETIVOS

Esta investigación tiene como fin asegurar el cabal entendimiento de los conceptos como son: tiempo, espacio, homogeneidad, proporcionalidad, movimiento, sistema, estado, equilibrio, fluctuación, etc., que para su entendimiento no requieren de mucha habilidad matemática sino de una crítica observación de los fenómenos, para luego pasar al manejo idealizado de ecuaciones, pero, sin detenerse mucho, se debe pasar a la aplicación de casos reales con la ayuda de software que lo podamos diseñar o que ya existan en la actualidad. Esta forma de estudiar la física inclusive desarrolla la conciencia y nos hace ver acerca de lo que “le habría costado” a la naturaleza llegar a ser lo que ahora es y que no es justo que lo vengamos a deteriorar. Con este preámbulo, presento el módulo MEVF que lo he diseñado precisamente pensando en superar este aspecto negativo en la enseñanza de la Física.

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CUESTIONARIO

1. MRU-MRUV (En el laboratorio) a) ¿Qué información brindaría el cociente

∆𝒙 ∆𝒕

?

Esta fórmula define la velocidad media de un objeto y esta se define como la distancia recorrida por un objeto dividido por el tiempo transcurrido. La velocidad es una cantidad vectorial y la velocidad media se puede definir como el desplazamiento dividido por el tiempo. b) En un MRUV, ¿Qué representaría la velocidad 𝒗′ =

𝒗𝒐+𝒗 𝟐

?

Representa la distancia 𝑑 ,que recorre desde una velocidad inicial 𝑣𝑜 hasta una velocidad final 𝑣 , en un tiempo 𝑡 determinado. c) En caso que la velocidad no fuese ya constante pero variara uniformemente desde un 𝒗𝒐 hasta 𝒗 al pasar desde 𝒕𝒐 a 𝒕, para este caso, ¿Se podría obtener, para cualquier instante 𝒕, una velocidad promedio capaz de que con ella se pueda recorrer la misma distancia que lo recorrería con la velocidad variable uniforme 𝒗 y en ese mismo tiempo cualquiera 𝒕 − 𝒕𝒐? 𝑎

Si, y su ecuación es 𝑣 = 𝑑𝑛 ± 2 (2𝑛 − 1) , donde 𝑛 es el enésimo segundo. d) ¿Cómo cambiaría los valores de Cambiaria a

𝑑𝑥 𝑑𝑡

∆𝒙 ∆𝒕

cuando ∆𝒕 tienda a ser cero?

, que representa la velocidad instantánea, que es la

velocidad física de un cuerpo en un punto o velocidad instantánea es la que tiene el cuerpo en un instante específico, en un punto determinado de su trayectoria. Se define la velocidad instantánea o simplemente velocidad como el límite de la velocidad media cuando el intervalo de tiempo considerado tiende a 0.

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2. Movimiento de proyectiles a) Si el peso de un cuerpo es constante, ¿Cómo varía su aceleración luego de ser soltado? La aceleración de la gravedad no varía, 𝑔 es constante en todo el intervalo de movimiento y está dirigida hacia abajo. b) Una pelota sube vertical. ¿Cuál es su posición, velocidad y aceleración en su punto más alto? Su posición es: 𝑦 =

𝑉0 2 sin2 𝜃 2𝑔

Su velocidad es: 𝑣𝑦 = 0 Su aceleración es: 𝑎 = 𝑔 c) El movimiento de proyectiles ¿Puede ser considerado como una combinación de MRU y MRUV? Explicar. El movimiento de proyectiles es aquel cuya trayectoria es una curva llamada parábola en donde la aceleración es constante. Este movimiento esta compuesto por dos movimientos, los cuales son de caída libre(MRUV vertical) y un movimiento horizontal de velocidad constante(MRU). d) ¿Qué efecto produciría el rozamiento del aire, en la velocidad de la pelota? Para el mejor entendimiento académico se desprecia la resistencia del aire, por su ínfima influencia en el movimiento. 3. Movimiento forzado-amortiguado a) ¿Cuál es la expresión matemática de la fuerza que normalmente ejerce un resorte? La fuerza elástica es la ejercida por objetos tales como resortes, que tienen una posición normal, fuera de la cual almacenan energía potencial y ejercen fuerzas. Esta fuerza esta definida por: 7

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𝐹 = −𝑘∆𝑥 𝐹 = Fuerza elástica [N] 𝑘 = Constante de elasticidad del resorte [N/m] 𝛥𝑋 = Desplazamiento desde la posición normal [m] b) Exprese la fuerza viscosa típica que ejerce un fluido sobre un cuerpo que se mueve inmerso en ella. 𝐹 = 𝜇𝐴

𝜇0 ℎ

c) Exprese la ley del efecto de una fuerza en el movimiento de una partícula sobre la cual actúa. 𝐹 = 𝑚𝑎 d) Señale algún ejemplo doméstico de un sistema de masa unida a un resorte o muelle. Los relojes antiguos

4. Onda transversal a) En física ¿Cómo describiría lo que es un equilibrio? Equilibrio es el estado de un cuerpo cuando la suma de todas las fuerzas y momentos que actúan en él se contrarrestan. b) ¿Qué es un medio de propagación? Este es un medio elástico y no vacío, para que las partículas microscópicas que forman la materia respondan a las variaciones de presión que produce el sonido, lo cual se traduce en choques entre estas partículas del medio. Según sean dichos choques, así será la propagación. Los choques dependerán de dos cosas: por un lado, de las características del sonido en la fuente (intensidad y frecuencia); lo más lógico es que cuanta más intensidad tenga al sonido en la fuente, más fuertes serán los choques y más presión sonora será detectable. Por 8

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otro lado, según sea el medio y las partículas que lo constituyan, el sonido viajará a una velocidad u otra (cuanto más cerca estén las partículas, más rápido chocarán, y por tanto, mayor velocidad de propagación tendrá el sonido). También hay que tener en cuenta que el medio no es perfectamente homogéneo, y que puede ir cambiando según el espacio (puede pasar por distintos medios, agua, aire, ladrillo…, e incluso dentro de cada uno de éstos, habrá distintos tipos). El medio responde a la propagación de las ondas interaccionando sobre ellas, variando su velocidad, introduciendo atenuaciones en el camino de propagación y caracterizando este en función de sus propiedades de absorción y difracción, refracción y difusión. c) ¿A qué se denominaría dirección de propagación de una onda? Es la dirección que toma la onda para que se propague. Si sabemos que la forma del pulso en un instante de tiempo, o dirección de propagación de las partículas del pulso se puede encontrar la dirección de propagación de ondas. d) ¿Qué es un pulso? Un pulso es una perturbación de corta duración generada en el estado natural de un punto de un medio material que se transmite por dicho medio. Podemos producir un pulso, por ejemplo, realizando una rápida sacudida en el extremo de un muelle o de una cuerda, lanzando una piedra al agua de un estanque, dando un golpe a una mesa o produciendo una detonación en el aire. 5. Deslizamiento a) ¿Cómo es una ladera? Los fenómenos de ladera o movimientos de ladera son desplazamientos de masas de tierra o de rocas que se encuentran en pendiente. Se deben a la inestabilidad de los materiales que forman la ladera. Estos desplazamientos se producen en el sentido de la pendiente como consecuencia de la fuerza de la gravedad. 9

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b) ¿A qué se denomina pendiente? La pendiente representa un porcentaje el cual se construye a partir de un sistema de clasificación en función de la erosión. Esta puede estar subdividida en baja, media, moderada o severa, así como también se puede clasificar según el manejo de erosión en superficial o profunda. c) ¿A qué se denomina superficie de ruptura o falla? Una falla es una fractura, generalmente plana, en el terreno a lo largo de la cual se han deslizado los dos bloques el uno respecto al otro. Las fallas se producen por esfuerzos tectónicos, incluida la gravedad y empujes horizontales, actuantes en la corteza. La zona de ruptura tiene una superficie ampliamente bien definida denominada plano de falla, aunque puede hablarse de banda de falla cuando la fractura y la deformación asociada tienen una cierta anchura. d) ¿En qué épocas ocurren deslizamientos de tierra con mayor frecuencia? En nuestro país, los deslaves de lodo son un tipo especial de deslizamiento muy frecuente en varios lugares del Perú en la época de lluvias y que es causado por el agua que penetra en el terreno cuando hay lluvias fuertes. El aumento del agua en los ríos también provoca la socavación de los taludes o laderas, generando el desprendimiento del terreno estable. 6. Pulsos longitudinales a) ¿Cómo se mueven cada partícula que participa de un pulso? Las diferentes partículas que participan en la propagación se mueven arriba y abajo pero no horizontalmente (como en la "ola" en un campo de fútbol cuando usted se levanta y se sienta pero no se mueve del sitio que tiene). b) ¿Qué es una onda? Una onda es una perturbación que se propaga desde el punto en que se produjo hacia el medio que rodea ese punto. 10

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Las ondas materiales (todas menos las electromagnéticas) requieren un medio elástico para propagarse. El medio elástico se deforma y se recupera vibrando al paso de la onda. c) ¿Cuántos pulsos hacen una onda? Un pulso es una onda que transporta una perturbación que dura un corto intervalo de tiempo. d) ¿Qué es un tren de onda? Un tren de ondas es una onda en la que la perturbación transportada es de larga duración. Por ejemplo: Una serie continua e ininterrumpida de sacudidas que se propagan a lo largo de una cuerda o de un resorte, un sonido monótono y permanente, etcétera. 7. MCU y MCUV a) ¿Cómo crece el ángulo, respecto al tiempo, en el MCU? 𝜃 = 𝜔𝑡 Crece gráficamente como un recta con pendiente 𝜔. b) ¿Qué característica distintiva tiene el vector velocidad en el MCU? Aunque la rapidez del objeto y la magnitud de su velocidad son constantes en cada instante cambia de dirección. Por lo que el vector velocidad siempre es tangente a la trayectoria de la partícula. c) ¿Qué característica distintiva tiene la aceleración en el MCU? Esta circunstancia implica la existencia de una aceleración que, si bien en este caso no varía al módulo de la velocidad, sí varía su dirección a cualquier punto. Existiendo una aceleración centrípeta y una aceleración tangencial.

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d) Indique un caso común donde se de el MCU. Un antiguo tocadiscos o las aspas de un ventilador encendido.

8. Onda transversal a) ¿Qué es un movimiento periódico? Un movimiento periódico es el tipo de evolución temporal que presenta un sistema cuyo estado se repite exactamente a intervalos regulares de tiempo. El tiempo mínimo T necesario para que el estado del sistema se repita se llama período. Si el estado del sistema se representa por S, se cumplirá: b) ¿Qué es un movimiento fluctuante? Es cuando un cuerpo se mueve sobre la superficie del agua siguiendo sus movimientos. c) ¿Cuál es la dirección de propagación que sigue la onda? Es la dirección que toma la onda para que se propague. Si sabemos que la forma del pulso en un instante de tiempo, o dirección de propagación de las partículas del pulso se puede encontrar la dirección de propagación de ondas. d) ¿Qué es lo que se mueve y cómo se mueve, que dirección tiene? En las ondas longitudinales el movimiento de las partículas que transporta la onda es paralelo a la dirección de propagación de la misma. Por ejemplo, el sonido. En las ondas transversales las partículas se mueven perpendicularmente a la dirección de propagación de la onda. Por ejemplo, las ondas electromagnéticas (son ondas transversales perpendiculares entre sí).

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9. Electrón libre clásico a) ¿A qué se denominaría densidad de electrones de valencia? Es el úmero de electrones libres por unidad de volumen. b) ¿A qué se denomina peso atómico A de un metal? El peso atómico es una cantidad física adimensional, definida como la razón del promedio de las masas de los átomos de un elemento (de una muestra dada o fuente) con respecto a la doceava parte de la masa de un átomo de carbono-12 (conocida como una unidad de masa atómica unificada). c) ¿Qué representa el número de Abogadro 𝑵𝑨 = 𝟔. 𝟎𝟐𝟐 𝒙𝟏𝟎𝟐𝟑 𝒎𝒐𝒍−𝟏 ? El número de Avogadro representa la cantidad de átomos que existen en doce gramos de carbono-12. Este número representa una cantidad sin una dimensión física asociada, por lo que se considera un número puro que permite describir una característica física sin dimensión ni unidad de expresión explícita. Por esa razón, tiene el valor numérico de constante que poseen las unidades de medida. d) ¿Qué partículas formarían la densidad de masa del metal 𝝆𝒎 ? La masa atómica puede ser considerada como la masa total de protones y neutrones (pues la masa de los electrones en el átomo es prácticamente despreciable) en un solo átomo* (cuando el átomo no tiene movimiento). 10. Big-Bang (inicio) a) En la explosión primordial ¿Qué partículas se habrían encontrado presentes? Se comenzaron a formar las primeras partículas elementales (quarks, electrones, neutrinos)

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b) ¿En qué momentos habría aparecido la materia como la conocemos ahora? Era de la Gran Unificación (10-33 segundos) se crea la materia bariónica (como el neutrón y el protón), materia que en la actualidad es superior a la no-bariónica. c) ¿Qué eventos relevantes habrían sucedido en los primeros minutos y segundos? La creación de los primeros núcleos atómicos de elementos ligeros luego que el Universo se encontraba suficientemente frío como para formarlos. Hacia el final de esta Era, habría una cantidad mucho mayor de iones de hidrógeno, en comparación con los de otros elementos. d) ¿En qué regiones del espacio se ubicarían la mayor cantidad de la materia oscura encontrada? Actualmente el 26% del universo se compone de la misteriosa materia oscura, así como de un 70% de energía oscura, que está causando su expansión acelerada. Así que su mayor concentración está presente en diversos lugares del universo.

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REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS 

http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/dinamica/stokes2/stokes2.ht m

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http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/vel2.html

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http://geologiia.blogspot.com/2013/04/calculo-de-pendiente.html

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http://www.physicstutorials.org/pt/es/115Direcci%C3%B3n_de_propagaci%C3%B3n_de_Ondas

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http://www.elruido.com/portal/web/general/medios-depropagacion

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https://personal.us.es/rperianez/laboratorio/ondas_tipos.html

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http://austrinus.com/secciones/espacioprofundo/cosmologia/cronologia-del-big-bang/

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https://www.euston96.com/numero-de-avogadro/

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https://es.wikipedia.org/wiki/Materia_oscura



https://www.muyinteresante.es/ciencia/articulo/la-materiaoscura-del-universo-en-el-mapa-a-gran-escala-mas-precisojamas-realizado-911502105815

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