lunes, 9 de mayo de 2016

OBJETIVO DIDÁCTICO DE ESTE BLOG

Estimados alumnos,

Este Blog tiene como objetivo complementar la teoría dada en el tema 4, Hidrostática, que hemos visto en clase mediante actividades prácticas que podéis desarrollar en vuestras casas.

Las prácticas trabajan distintos conceptos, teorías y principios que hemos visto, con el fin de comprender mejor éstos mediante la experimentación.

1) Actividad didáctica: El diablillo de Descartes. El objetivo de esta práctica es que el alumno llegue a través de la experiencia al concepto de Presión, y demostración del principio de Pascal y el de Arquímedes.

2) Experimentos con fluidos: Dos experiencias con el objetivo de que el alumno comprenda el concepto de presión atmosférica y de presión hidrostática, así como el principio fundamental de la hisdrostática.

3) Comprobación experimental del Principio de Arquímedes: El objetivo de esta práctica es que el alumno comprenda, mediante una práctica contextualizada, el principio de Arquímedes, ya que con el diablillo de Descartes no se alcanza la comprensión de este concepto.


EXPERIMENTOS CON FLUIDOS

1. OBJETIVO

1).-Determinar la presión atmosférica

2).-Determinar la presión hidrostática ,el gasto y la velocidad de salida de un líquido a través de experimentar a distintas profundidades y obtener el peso especifico de un líquido 


MATERIALES:

Probeta,cronómetro,clavo o tornillo,regla graduada ,dinamómetro,
Por parte del alumno………Envase tipo brick de un litro limpio en su interior ,cinta adhesiva

PROCEDIMIENTO:






PROBLEMAS  DE CONSOLIDACIÓN DE CONCEPTOS

Realiza ahora los problemas siguientes cuyas soluciones se indican:



COMPROBACIÓN EXPERIMENTAL DEL PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES

COMPROBACIÓN EXPERIMENTAL DEL PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES 

1. OBJETIVO
Estudiar el principio de Arquímedes.

INTRODUCCIÓN
 El principio de Arquímedes establece que todo cuerpo total o parcialmente sumergido
en un fluido experimenta una fuerza ascendente o empuje igual al peso de fluido
desplazado:

Empuje = Peso de fluido desplazado          E = ρVd g

donde Vd es el volumen de fluido desplazado, ρ es su densidad y g es la aceleración de
la gravedad.

Al analizar las fuerzas que intervienen cuando un cuerpo sólido se suspende de un hilo
y se sumerge en un líquido se obtiene que, en equilibrio

donde W es la magnitud del peso del sólido (fuerza que ejerce la Tierra sobre el  cuerpo),     E es el empuje que el líquido ejerce sobre el cuerpo y T es la tensión que  ejerce el hilo sobre el cuerpo. Las cantidades anteriores pueden determinarse mediante el procedimiento que a continuación se describe.
EQUIPO Y MATERIALES

1.     Balanza granataria de 0.01 g. En caso de no haber de estas balanzas, puede  usarse la de 0.1g.
2. Tres piezas cilíndricas . El experimento puede realizarse con otros materiales. Lo importante es que tengan mayor densidad que los líquidos que se  usarán y que su volumen sea relativamente sencillo de medir.
3. Un vernier.
4. Agua.
5. Alcohol.
6. Un objeto sólido cualquiera. Cada miembro del equipo llevará un objeto cuyo  volumen sea de aproximadamente 10 centímetros cúbicos y de tamaño tal que  pueda ser introducido sin dificultad en un vaso de precipitados de 200 mililitros.
7. Hilo.
8. Un vaso de precipitados de 200 ó 250 ml.

PROCEDIMIENTO

  1. Calibre la balanza para que marque cero cuando no exista ningún objeto sobre ella. 
  2. Amarre un hilo a la primera pieza de aluminio, procurando que éste no sea demasiado largo. Cuelgue la pieza de la parte inferior de la balanza y mida su peso.
  3. Vierta agua en un vaso de precipitados y colóquelo en la base especial de la balanza. Procure que el agua ocupe alrededor de las tres cuartas partes del vaso.
  4. Sin descolgar el sólido de la balanza, sumérjalo totalmente en el agua. Tenga el cuidado de que la pieza quede completamente sumergida y que la misma no toque el fondo del vaso ni sus paredes. Tome nota de la lectura que indica ahora la balanza. Para disminuir las posibles fuentes de error, evite derramar agua en el plato  de la balanza.
  5. Descuelgue la pieza y con el vernier mida sus dimensiones. Determine ahora su volumen y analice cuál fue el volumen de líquido desplazado por la pieza al sumergirla. 
  6. Repita los pasos 1 al 6 para la segunda y tercera piezas de aluminio.
  7. Anote los resultados en la tabla I.
  8. Utilizando los valores medidos de los pesos de los distintos objetos calcule el empuje que actúa sobre cada uno de eellos. Considere que el empuje está dado por la diferencia entre el peso medido en el aire y el peso medido en el líquido. Realice sus cálculos tomando en cuenta la teoría de propagación del error. Antone los resultados en la tabla I
  9. Con las dimensiones de las piezas, calcule su volumen y con ello el volumen de líquido desplazado. Anote los resultado en la tabla I.
  10. Construya la Grafica del empuje vs. volumen de líquido desplazado. Llamela grafica 1.
  11. Repita este procedimiento para todas las piezas, pero ahora utilizando petróleo o etanol, y anote los resultados en la tabla II y construya las correspondientes graficas.


El diagrama ilustra la forma de medir los pesos de los objetos sólidos 



m' y m’’ corresponden a la masa de la pieza medida dentro de cada líquido, respectivamente


PREGUNTAS

  1. ¿Cuáles son las principales fuentes de error al determinar el empuje mediante la medición de los pesos en el aire y en el líquido? Sea claro y concreto al señalar dichas fuentes.
  2. ¿Cuál fue la diferencia porcentual obtenida al comparar el empuje con el peso del líquido desplazado? ¿Es posible despreciar esa diferencia? Explique por qué sí o por qué no.
  3. A partir de estos resultados de las graficas ¿existe evidencia que muestre que el empuje ejercido sobre las piezas sólidas depende de la densidad del líquido en  donde fueron sumergidas? y si es así, exprese la forma matemática de esta dependencia y la argumentación de la misma.
  4. De la comparación entre el empuje ejercido sobre el objeto sólido y el peso del líquido desplazado indique si puede establecerse una relación entre estas cantidades.

ACTIVIDAD DIDÁCTICA: EL DIABLILLO DE DESCARTES

Actividad didáctica : El diablillo de Descartes

        

                            




    El diablillo de Descartes constituye un pequeño experimento dirigido a los alumnos
de los últimos cursos de secundaria. Este experimento involucra varios conceptos, unos
dependientes de otros, que ayudan a  ilustrar varias leyes físicas tales como la  ley de
Boyle, el principio de Pascal, el principio de Le Chatelier, la densidad y el  principio de
flotabilidad.

    Este experimento se basa en la ley de Boyle-Mariotte según la cual el volumen es
inversamente proporcional a la presión, pero esta ley es aplicable en gases ideales; en el
caso de líquidos podríamos establecer que cuando en un sistema existen dos regiones
cuyas presiones son diferentes, entonces  la materia se mueve desde la zona de mayor
presión hacia la zona de presión más  baja, hasta que se alcance un estado de equilibrio.
 Por lo tanto modificando la presión sobre un objeto sumergido en un líquido  haremos
que éste se  desplace en la dirección deseada.

 Objetivo Didáctico:

Que los alumnos lleguen a través de la experiencia al concepto de Presión, y demostración del 
principio de Pascal.

Materiales necesarios:

  • Botella de 1.5 L a 2.5 L 
  • Frasco pequeño o un gotero plástico


Procedimiento:

1) Llena la botella de agua completamente hasta rebosar. Asegúrate de que el menisco del 
agua sobresale por el cuello de la botella.

2) Introduce el diablillo (frasco de perfume) vacío (lleno de aire) en la botella con la
abertura hacia abajo. Debe realizarse lentamente y con cuidado, de forma que no rebose
más agua de la necesaria, ya que si quedan burbujas de aire en la botella será más
complicado realizar la experiencia. En caso necesario, puede añadirse agua para suplir
posibles pérdidas.

3) Cerrar la botella herméticamente con su tapón original. De nuevo, debe tenerse especial
cuidado en no dejar burbujas de aire dentro de la botella (fuera del diablillo).

4) Presionar firmemente los laterales de la botella. Si todo va bien, observaras como el
diablillo se llena de agua y se hunde en la botella.

Explicación teórica:

   Al ejercer presión sobre la botella, ésta se transmite a todos puntos del fluido (principio
de Pascal) y comprime al diablillo (tiene algo de aire en su interior), eso hace que el
empuje sea menor (pues el volumen ocupado por el diablillo es menor) y el diablillo
desciende en la botella. Cuando dejamos de presionar, el diablillo recupera el volumen
original y el empuje (que según el principio de Arquímedes es igual al peso del fluido
desalojado) aumenta.
Inicialmente el sistema jeringa-botella–diablillo se encuentra a la presión atmosférica
y en equilibrio. Al presionar el émbolo, la presión interna aumenta y como  consecuencia
de ello el diablillo desciende quedando en el fondo o en una  posición intermedia.
Si el émbolo no se desplaza más, se alcanza una nueva  situación de equilibrio (principio
de Le Chatelier). 
A medida que el diablillo desciende, el nivel del agua dentro de éste  aumenta y, por
consiguiente, la masa del tubo interior aumenta con lo cual su densidad llega a ser mayor
que la densidad del líquido y por eso se hunde, lo cual implica que  laflotabilidad
disminuye.



Evaluación: 

    Para evaluar a cada alumno se tendrá en cuenta sus conocimientos previos sobre
conceptos físicos como: presión, equilibro, principio de Le Chatelier y flotabilidad 
con una ronda de preguntas realizadas por el profesor a los alumnos en el laboratorio.
Se valorará la participación de los alumnos en la actividad a realizar tanto en el
planteamiento de dudas y preguntas como en la respuesta a las preguntas realizadas por
el profesor durante la sesión práctica.
    Al finalizar el experimento se realizará una pequeña puesta en común sobre los
conceptos teóricos tratados durante la experiencia, se realizará un pequeño resumen
de los aspectos más importantes y se aclararán las posibles dudas que hayan podido surgir.
     Por último se plantearán dos breves actividades para comprobar la efectividad de
la experiencia y ver si realmente los alumnos han aprendido todos los conceptos
que se pretendía enseñar en la actividad realizada.

Actividades para realizar una vez desarrollado el experimento:

1.- Cuando se presionan las paredes de la botella por su parte exterior, la presión se 
trasmite a todo el sistema.  ¿Con qué nombre se conoce este fenómeno? 

2.- ¿Qué similitud puede haber entre este experimento y el funcionamiento de un 
submarino?





Bibliografía:

Experimentos Ciencianet: http://ciencianet.com/ludion.html
El diablillo de descartes en Wikipedia: http://es.wikipedia.org/wiki/Diablillo_de_Descartes