EXPERIM1-Practicas

Practicas de laboratorio

Las tres primeras prácticas son obligatorias y son las únicas que se realizan siguiendo una guia paso a paso. El resto de las prácticas se pueden agrupar por temas en: mecánica, óptica, termodinámica, propiedades de materiales e interacción de la radiación con la materia.

Mecánica

Caída libre(práctica inicial)

Calcular la aceleración de la gravedad a partir de la medida del tiempo de caída libre de un cuerpo entre dos posiciones definidas. Medir un mínimo de 100 caídas con el cilindro de metal y un número similar con el de plástico.

Bibl.:

Cualquier libro de física elemental

Oscilaciones forzadas

Hacer el mismo estudio que para el péndulo de torsión (evitar el aceite). Analizar cómo el péndulo llega a la resonancia al imponer una excitación externa.

Bibl.:

B. Worsnop, H. Flint, Curso Superior de Física Práctica (EUDEBA, Buenos Aires, 1964)

M. Alonso, E. Finn, Física (Fondo Educativo Interamericano, Bogotá, 1976)

Péndulo (práctico inicial)

Medir períodos con un cronómetro digital y construir los histogramas y la recta, según lo conversado en clase.

• a) Medir 100 veces un período, tomando como referencia el punto inferior del recorrido.
• b) Medir 100 veces un período, tomando como referencia el punto superior del recorrido.
• c) Medir 33 veces tres períodos, tomando como referencia el punto inferior del recorrido.
• d) Medir 1 vez, tomando como referencia el punto inferior del recorrido, un período, dos períodos, tres períodos, ..., diez períodos.

Péndulos acoplados

Determinar las frecuencias de vibración de los modos normales del péndulo. Observar cómo se alternan los distintos modos. Cambiar los parámetros geométricos del péndulo.

Bibl.:

Teoría general:

 A. Sommerfeld, Mechanics 4ta Ed. (Academic Press, New York, s.f.) 
 (en Biblioteca)

 Artículo que calcula las frecuencias para nuestra configuración habitual:
 String-coupled pendulum oscilators: Theory and experiment

 M.J. Moloney, Am. J. Phys. 46, 1245(1978)
 (link sólo visible desde el CAB)

Cálculo de los modos normales para configuraciones asimétricas, algunas ideas sobre esta práctica:

 Apuntecito de Willy Pregliasco

Péndulo de grandes amplitudes

Medir el período del péndulo en función del ángulo de oscilación, para amplitudes en las que no vale la aproximación sen a = a.

Bibl.:

A. Sommerfeld, Mechanics 4ta Ed. (Academic Press, New York, s.f.)

Péndulo de Kater

Determinar con un cronómetro la posición de las masas que mejor define la igualdad de los períodos. Medir el período con el método de coincidencias.

Bibl.:

B. Worsnop, H. Flint, Curso Superior de Física Práctica (EUDEBA, Buenos Aires, 1964)

J. Fernández, E. Galloni, Trabajos Prácticos de Física (Centro Estudiantes de Ingeniería, Buenos Aires, 1943)

D. Candela et al, Am. J. Phys. 69, 714 (2001).

Péndulo de torsión

Determinar el momento de inercia del péndulo y el módulo de torsión del alambre. Estudiar el decaimiento de la amplitud de oscilación en aire y en aceite.

Bibl.:

M. Alonso, E. Finn, Física (Fondo Educativo Interamericano, Bogotá, 1976)

Péndulo en agua

Observar la oscilación de un péndulo en el aire y sumergido en agua. Determinar la masa virtual, o sea la masa de agua que es arrastrada por el péndulo en su oscilación.

Bibl.:

L.D. Landau, E.M. Lifshitz, Fluid Mechanics (Pergamon, Oxford, 1959), pp.95-96

F. White, Fluid Mechanics (Mc Graw Hill, New York, 1979).

Péndulo isócrono

Determinar la longitud del péndulo cicloide para la cual el período es independiente de la amplitud.

Bibl.:

C.S. Chinea, Apts. Divulg. de la Matemática en la Red, enero 2002.

Alambre vibrante

Bibl.:

L.D. Landau, E.M. Lifshitz, Theory of Elasticity 2da Ed. (Pergamon, Oxford, 1970)

K. Turvey, Am. Jou. Phys. 58, 483 (1990)

S. Toyaji et al, Am. Jou. Phys. 48, 205 (1980).

Balanceo

Se busca balancear un disco rotante mediante la medición de vibraciones. Se utiliza como referencia de fase de las vibraciones un segundo sensor que produce un pulso en una posición dada del disco. El método consiste en la medición de la aceleración en el estado original de desbalanceo y luego de agregar una "masa de prueba". A partir de estas mediciones se construye un diagrama fasorial que permite estimar la posición angular y magnitud de la "masa de corrección". El alumno debe familiarizarse previamente con suma y resta de fasores y con el método de balanceo.

Bibl.:

Desarrollo de un sistema de balanceo para la turbinas de baja potencia / Rubén E. Sosa. 2006 Tesis P. I. [043]621.8 2006 S715

Líquidos en rotación

Se estudia la forma de la superficie de un líquido cuando se lo hace rotar alrededor de un eje vertical, para estudiar el efecto de las fuerzas no inerciales en el sistema.

Bibl.:

F.W. Sears, M. Zemansky, University Physics 3ra Ed. (Addison Wesley, Reading, 1963)

A. Sommerfeld, Mechanics 4ta Ed. (Academic Press, New York, s.f.)

F. White, Fluid Mechanics (Mc Graw Hill, New York, 1979).

Tubo de Kundt

Se estudian los fenómenos de resonancia de las ondas de sonido dentro de un volumen cerrado. Para ello se excitan sonidos de frecuencia determinada con un parlante en el interior de un cilindro y se determina la posición de los nodos y vientres con un micrófono.

Bibl.:

A. Wood, Acoustics (Interscience, New York, 1947).

Fletcher, Jou. Phys. A42, 487 (1974).

Tunel de viento

El objetivo de la práctica es medir las fuerzas de sustentación y arrastre de diferentes perfiles aerodinámicos. Se utiliza para ello un túnel de viento, una balanza específica para fuerza de sustentación y arrastre y diferentes modelos de perfiles aerodinámicos fabricados en aluminio. Se recomienda la lectura previa de cualquier libro de mecánica de fluídos que explique los conceptos de perfiles aerodinámicos, sustentación, arrastre y los coeficientes de sustentación y arrastre. Es deseable haber leído previamente sobre el fenómeno de desprendimiento de capa límite.

Bibl.:

Frank M. White "Fluid Mechanics", Cap. 7, pp.467.

Óptica

Anillos de Newton

Determinar el radio de curvatura de una lente delgada midiendo el radio de los anillos. Medir el índice de refracción de algunos líquidos.

Bibl.:

F. Jenkins, H. White, Fundamentals of Optics 4ta Ed. (Mc Graw Hill, New York, 1976)

B. Rossi, Optics (Addison Wesley, Reading, 1957)

Arco iris

El arco iris es un efecto de dispersión de luz que se produce debido a la refracción y reflexión internas en gotas de agua suspendidas en la atmósfera. En este experimento se estudia este efecto midiendo la dispersión de un haz de luz monocromática en un cilindro de plástico que simula la geometría de la gota.

Bibl.:

J.D. Walker, Am. J. Phys. 44, 421 (1976)

M. Nussenzveig, Sci. Am. 236, 116 (April 1977).

Difracción por ranuras

Determinar el perfil de intensidad que resulta de la difracción de un haz de luz por una ranura de ancho a determinar.

Bibl.:

F.W. Sears, Optics (Addison Wesley, Cambridge, 1949)

E. Hecht, A. Zajac, Optics (Addison Wesley, Reading, 1974)

Dilatación térmica

Determinar el coeficiente de dilatación térmica de un metal, usando un interferómetro de Michelson. Analizar los límites de un interferómetro óptico como método para la determinación de posición.

Bibl.:

M. Born, E. Wolf, Principles of Optics 5ta Ed. (Pergamon, Oxford, 1975).

F.W. Sears, Optics (Addison Wesley, Cambridge, 1949)

E. Hecht, A. Zajac, Optics (Addison Wesley, Reading, 1974)

Doblete del sodio

Usando un interferómetro de Fabry-Perot, determinar la separación del doblete del Na.

Bibl.:

Manual del equipo

M. Born, E. Wolf, Principles of Optics 5ta Ed. (Pergamon, Oxford, 1975)

F.W. Sears, Optics (Addison Wesley, Cambridge, 1949)

Espectroscopía con monocromador I

Aprender a utilizar un espectrómetro para la determinación de espectros ópticos. Implementar la técnica en distintos experimentos alternativos: i) medir la serie de Balmer del Hidrógeno, y entender en los orígenes de la física cuántica, o ii) determinar un conjunto de series similares a las de Balmer pero en Sodio, entender en como la estructura electrónica de los átomos determina estas series, o iii) medir la birrefringencia de un cristal y su dependencia espectral por el método de transmisión a través de polarizadores cruzados.

Bibl.:

M. Born, E. Wolf, Principles of Optics 5ta Ed. (Pergamon, Oxford, 1975).

F.W. Sears, Optics (Addison Wesley, Cambridge, 1949).

E. Hecht, A. Zajac, Optics (Addison Wesley, Reading, 1974).

Espectroscopía con monocromador II

Aprender a utilizar un espectrómetro de muy alta resolución para la determinación de estructura fina en espectros ópticos. Implementar la técnica en distintos experimentos alternativos: i) medir el doblete del Sodio para distintas líneas espectrales y analizar su relación con la física cuántica , o ii) determinar el corrimiento isotópico entre el Hidrógeno y el Deuterio, y utilizar esto para determinar la masa del neutrón, o iii) medir el espectro de un diodo láser y determinar la existencia de modos longitudinales de emisión.

Bibl.:

M. Born, E. Wolf, Principles of Optics 5ta Ed. (Pergamon, Oxford, 1975).

F.W. Sears, Optics (Addison Wesley, Cambridge, 1949).

E. Hecht, A. Zajac, Optics (Addison Wesley, Reading, 1974).

Índice de refracción de gases

Determinar el índice de refracción de gases a partir de su dependencia con la presión, usando un interferómetro de Michelson. Entender la relación entre velocidad de la luz y polarizabilidad de medios materiales.

Bibl.:

M. Born, E. Wolf, Principles of Optics 5ta Ed. (Pergamon, Oxford, 1975).

F.W. Sears, Optics (Addison Wesley, Cambridge, 1949)

E. Hecht, A. Zajac, Optics (Addison Wesley, Reading, 1974)

Microondas

Determinar...

Bibl.:

Polarización por reflexión

Estudiar la reflexión de la luz polarizada al incidir con el plano de polarización perpendicular o paralelo a la superficie de un material. Determinar el ángulo de Brewster.

Bibl.:

F. Jenkins, H. White, Fundamentals of Optics (Mc Graw Hill, New York, 1976)

M. Born, E. Wolf, Principles of Optics 5ta Ed. (Pergamon, Oxford, 1975)

Polarimetría

En esta práctica se estudia la rotación del plano de polarización de la luz en soluciones de sustancias quirales. Se obtendrá el ángulo de rotación característico de la glucosa y la dependencia del ángulo de giro con el camino óptico, la concentración y la longitud de onda. Además se calculará la concentración de una solución incógnita.

Bibl.:

R. T. Morrison, R. N. Boyd, Organic Chemistry 6th ed. (Prentice-Hall of India 2002).

Prisma

Buscar el ángulo de desviación mínima de la luz en función de la frecuencia. Relacionar con la geometría del prisma.

Bibl.:

F.W. Sears, Optics (Addison Wesley, Cambridge, 1949)

F. Jenkins, H. White, Fundamentals of Optics (Mc Graw Hill, New York, 1976)

Red de difracción

Usando una luz de frecuencia conocida, determinar la separación entre rendijas. Medir la longitud de onda de los espectros de emisión de las distintas lámparas disponibles.

Bibl.:

F.W. Sears, Optics (Addison Wesley, Cambridge, 1949)

D. Halliday, R. Resnick, Physics: for Students of Science and Engineering 2da Ed. (Wiley, New York, 1960).

Termodinámica

Calor de vaporización del N2

Se desea determinar el calor latente de vaporización para el Nitrógeno líquido. Para ello se evapora Nitrógeno líquido con un calefactor eléctrico y se mide la cantidad de Nitrógeno evaporado.

Bibl.:

C.W. Thompson, H.W. White, Am. Jou. Phys. 51, 362 (1983).

Conductividad térmica

Se desea medir la conductividad térmica de una barra de Cu. Para ello se ubican una serie de termocuplas y se mide la temperatura en función de la distancia con calor circulando en la barra.

Bibl.:

W.H. Mc Adams, Heat Transmission 3ra Ed. (Mc Graw Hill, New York, 1954)

F.P. Incropera, D.P. DeWitt, Fundamentals of Heat and Mass Transfer 4ta Ed. (Wiley, New York, 1996).

Curva p - T del N2

Se mide la presión de vapor en función de la temperatura para el nitrógeno líquido. Para ello se controla la presión en un termo y se mide la temperatura para cada valor de presión con una resistencia calibrada. Además se calcula el calor de vaporización del nitrógeno líquido con un modelo termodinámico. Dependencia con temperatura (T) de la resistencia (R/R0) para dos termómetros RdivR0vsT.

Bibl.:

Ch. Kittel, H. Kroemer, Thermal Physics 2da Ed. (Freeman, San Francisco, 1980)

Sears

Efecto Leidenfrost

Esta práctica se enfoca en el efecto Leidenfrost, donde un líquido en contacto con una superficie mucho más caliente que su temperatura de saturación crea una capa aislante de vapor, retrasando su evaporación. Se busca identificar su temperatura crítica y explorar su relación con la superficie y la curva de ebullición. Existen dos variantes del experimento: en una se estudia el fenómeno en una esfera de cobre y en la otra en una gota de agua.

Bibl.:

F.P. Incropera, D.P. DeWitt, Fundamentals of Heat and Mass Transfer 4ta Ed. (Wiley, New York, 1996)

G. Guido, Am. Jou. Phys. 60, 593 (1992).

J. Walker, Sci. Am. 237, 126 (1977)

S. Whitaker, Fundamental Principles of Heat Transfer (Pergamon, New York, 1977).

Equivalente eléctrico de la caloría

Se mide el aumento de temperatura de un volumen de agua al calentarlo con un calefactor eléctrico. De este valor se obtiene el equivalente eléctrico de la caloría.

Bibl.:

Cualquier libro de física elemental.

Propiedades de materiales

Celda Peltier

Se estudia...

Celda solar

Se estudia...

Módulo de Young

Se estudia la elasticidad y los fenómenos de deformación plástica en un alambre de Cu. Para ello se mide la curva Tension-Deformación del mismo tanto en la parte lineal como en la no lineal.

Bibl.:

S. Timoshenko, J.N. Goodier, Theory of Elasticity 3ra Ed. (Mc Graw Hill, New York, 1970).

Resistividad eléctrica(práctica inicial)

Determinar la resistividad del material de un fleje metálico. Usar instrumentos de aguja para la determinación de la resistencia y comprobar que no haya errores de fricción o histéresis magnética. Calcular la resistencia por cuadrados mínimos.

Bibl.:

Cualquier libro de física elemental

Viscosidad

Se estudia...

Bibl.:

Interacción de la radiación con la materia

Atenuación Gamma

Una de las maneras de limitar la exposición a las radiaciones ionizantes es la utilización de blindajes. Tienen múltiples aplicaciones en todos los campos que utilizan radiación en donde, para su diseño, debe mantenerse una relación entre la reducción de radiación y la cantidad de material utilizado. Por esto es fundamental conocer cómo responden diferentes materiales a diferentes tipos de radiación. En esta práctica se podrá medir la atenuación de radiación electromagnética de diversos materiales frente a diferentes fuentes certificadas de radiación gamma y estudiar los mecanismos de deposición de energía en la materia.

Bibl.:

G.F.Knoll, Radiation Detection and Measurement. John Wiley & Sons, Inc, Caps. 1, 2 y 7.

R. Eisberg, Fundamentos de Física Moderna. Ed. Noriega, Caps. 3, 4 y 15.

Apuntes atenuación gamma, por F. Brollo.