Sensores PASCO

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PASCO scientific Manual del Sistema Science WorkshopIntroducción

012-07244A i © 1999, PASCO scientific

INDICE

1. INTRODUCCIÓN............................................................................................................................................. 1

ASISTENCIA TÉCNICA................................................................................................................................................ 1CONTROL DE STOCK ................................................................................................................................................. 2¿QUÉ TAREAS PUEDE REALIZAR EL SCIENCE WORKSHOP PARA USTED Y SUS ALUMNOS? ......................................... 3CARACTERÍSTICAS SOBRESALIENTES ........................................................................................................................ 3

2. PRIMEROS PASOS… ..................................................................................................................................... 5

INSTALACIÓN DE “SCIENCE WORKSHOP” EN SU COMPUTADORA BAJO WINDOWS.................................................... 5CONEXIÓN DE LA INTERFAZ A SU COMPUTADORA .................................................................................................. 10INICIO DEL PROGRAMA SCIENCE WORKSHOP .......................................................................................................... 14

3. TUTORIAL...................................................................................................................................................... 18

TUTORIAL T1: PILA CON UNA FRUTA.................................................................................................................. 24TUTORIAL T2: TEMPERATURA VERSUS TIEMPO.................................................................................................. 26TUTORIAL T3: DISTANCIA VS TIEMPO................................................................................................................ 27TUTORIAL T4: ANÁLISIS DE FORMAS DE ONDA.................................................................................................... 29TUTORIAL T5: OSCILOSCOPIO............................................................................................................................. 31

4. MANUAL DEL USUARIO ............................................................................................................................ 35

INSTALACIÓN DE LAS BATERÍAS.............................................................................................................................. 35CONEXIÓN DE SENSORES ........................................................................................................................................ 38USO DE VENTANAS DE PRESENTACIÓN ................................................................................................................... 39USO DE LA VENTANA DE PREPARACIÓN DE EXPERIMENTO ..................................................................................... 41USO DE LA VENTANA DE NOTAS CON TEXTO Y GRÁFICOS...................................................................................... 45FUNCIONES ESPECIALES DENTRO DE LA VENTANA DE GRAFICACIÓN....................................................................... 46CALCULADORA ....................................................................................................................................................... 49

5. SENSORES...................................................................................................................................................... 57

BARRERA INFRARROJA ACCESORIA ............................................................................................................ 57SENSOR DE TEMPERATURA............................................................................................................................ 59SENSOR DE FUERZAS, VERSIÓN ECONÓMICA ........................................................................................... 63SENSOR DE HUMEDAD..................................................................................................................................... 69SENSOR DE PRESIÓN ABSOLUTA .................................................................................................................. 73

6. EXPERIENCIAS PARA EL RIEL DE AIRE............................................................................................... 77

EXPERIENCIA 1: VELOCIDAD INSTANTANEA VS VELOCIDAD MEDIA....................................................... 77EXPERIENCIA 02: CINEMÁTICA DEL PLANO INCLINADO............................................................................. 84EXPERIENCIA 03 MOVIMIENTO UNIFORMEMENTE ACELERADO .............................................................. 85EXPERIENCIA 04 LA FUERZA DE LA GRAVEDAD Y MOVIMIENTO UNIFORMEMENTE ACELERADO . 87EXPERIENCIA 05 MASA GRAVITACIONAL VERSUS MASA INERCIAL ........................................................................ 89EXPERIENCIA 06 IMPULSO Y CANTIDAD DE MOVIMIENTO ........................................................................ 92

7. EXPERIENCIAS GENERALES SOBRE FÍSICA....................................................................................... 95

EXPERIMENTO SP01: MOVIMIENTO LINEAL – ESPACIO Y TIEMPO.......................................................................... 95EXPERIMENTO SGS14: ACELERACIÓN DEBIDO A LA GRAVEDAD.......................................................................... 101EXPERIMENTO SGS19: ACELERACIÓN DE UN CARRO ........................................................................................... 111EXPERIMENTO P14: COLISIÓN – IMPULSO Y MOMENTO (SENSOR DE FUERZA, SENSOR DE MOVIMIENTO) ......... 119EXPERIMENTO SGS29: INDUCCIÓN – MAGNETISMO A TRAVÉS DE UN ALAMBRE EN ESPIRAL ............................... 125


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8. EXPERIENCIAS GENERALES SOBRE QUÍMICA................................................................................ 131

EXPERIMENTO SC01: PERFIL DE TEMPERATURA DE UNA LLAMA ......................................................................... 131EXPERIMENTO SC02: SOLIDIFICACIÓN Y FUSIÓN DEL AGUA................................................................................. 137EXPERIENCIA SC03: CALOR DE FUSIÓN DEL HIELO .............................................................................................. 141EXPERIMENTO SC07: LEY DE BOYLE (P & V)...................................................................................................... 147EXPERIMENTO SC20: REACCIONES ENDOTÉRMICAS Y EXOTÉRMICAS.................................................................. 152EXPERIMENTO SC33: DETERMINACIÓN DE PKA POR MEDIA TITULACIÓN ............................................................ 159

9. EXPERIENCIAS GENERALES SOBRE BIOLOGÍA.............................................................................. 165

EXPERIMENTO SB06: ORGANISMOS Y PH............................................................................................................. 165EXPERIMENTO SB17: LLUVIA ÁCIDA.................................................................................................................... 176

10. ASISTENCIA TÉCNICA, PROPIEDAD INTELECTUAL, GARANTÍA Y DEVOLUCIÓN DELEQUIPO................................................................................................................................................................... 184

ASISTENCIA TÉCNICA............................................................................................................................................ 184


012-07244A 1 © 1999, PASCO scientific

1. IntroducciónEste manual contiene información referida al uso del Sistema Science Workshop.

La información ha sido organizada en Secciones, cuyos títulos indican claramente su contenido.

Todos los manuales han sido confeccionados con el programa Word, de Windows, para permitirque los usuarios puedan almacenarlos, sistematizarlos y adaptarlos a sus necesidades confacilidad. Siempre podrán encontrar su versión más actualizada en nuestra página web.

Esperamos que con la información aquí contenida puedan sacar el mayor provecho del sistemaque acaban de adquirir.

Asistencia Técnica

Si necesita asistencia, por favor no dude en contactarse con nosotros:

Adrián Beccar Varela 658

CC 19 Suc. 16

(5016) Córdoba

Telefax (0351) 4 617 007 (rot.)

[email protected]

www.tesa.com.ar

��10101 Foothills Blvd.

Roseville, California, USA

Tel (+1) (916) 786 3800

Fax (+1) (916) 786 8905

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Control de Stock

Este conjunto de equipos está compuesto por:

1) Dos Barreras Infrarroras 7) Programa ScienceWorkshop

2) Sensor de Fuerza 8) Guia Rapida

3) Sensor de Presión 9) Manual del Sistema ScienceWorkshop

4) Sensor de Humedad 10) Fuente y Cable de Alimentación

5) Sensor de Temperatura 11) Cable de Conexión para la computadora

6) Interfaz 500

Le utilizar esta fotografía como referencia para controlar la existencia de todos los componentesantes y después de cada práctica.



¿Qué es el Science Workshop? (“El Taller de Ciencias”)

Es un sistema integrado de software y hardware para usar en el laboratorio de ciencias.

¿Qué tareas puede realizar el Science Workshop para Usted y susalumnos?

• Recolección, trazado de gráficos y análisis de variables del laboratorio con una PC

• Fácil de usar. Un sólo programa para todas las aplicaciones.

• La tecnología que está revolucionando el laboratorio de ciencias.

El Taller de Ciencias (Science Workshop) es un sistema modular en constante expansión en elque el docente puede elegir entre tres modelos de interfases y más de cuarenta sensores paracubrir sus necesidades para el laboratorio de Física, Química y Biología... ¡y de matemática!.

Con El Taller de Ciencias sus estudiantes podrán:

• Usar una computadora para recoger datos del mundo real.

• Aprovechar la velocidad de la PC para presentar gráficos de alta definición, y/o eninstrumentos virtuales, ¡y todo en tiempo real!

• Usar el poder de cálculo de la computadora para efectuar el análisis estadísticos de los datos,probar distintos modelos de regresión, calcular derivadas e integrales, elaborar histogramas,etc.

• Sistematizar y almacenar instrucciones, diagramas, resultados, notas de laboratorio, etc en laPC.

Características sobresalientes

Un sólo programa para todas las aplicaciones

El software de Taller de Ciencias es el único que necesita utilizar para realizar las experienciasprevistas. Es fácil para los principiantes y poderoso para los usuarios avanzados. Puedenutilizarse en las clases de introducción a las ciencias de un colegio y en los cursos generales de



la universidad. El rango de sensores disponibles, que es muy extenso, permite realizarexperiencias de física, química, biología y matemáticas.

Aplicaciones del mundo real

Los experimentos asistidos por computadoras son aplicaciones del mundo real, experiencia conlas manos en la masa, que no tienen nada que ver con una simulacion. Los experimentos puedendurar una semana, o un fin de semana, o un minuto..... o milésimas de segundo. Pueden repetirseuna docenas de veces, cambiando las condiciones iniciales cada vez, ¡todo dentro de un módulo!.Y fundamentalmente, brindan al estudiante más tiempo para explorar y aprender.

PASCO scientific Manual del Sistema Science WorkshopPrimero Pasos


2. Primeros Pasos…Instalación de “Science Workshop” en Su Computadora bajoWindows

General

Esta sección describe los procedimientos para instalar e iniciar el programa “Science Workshop”para Windows, y para conectar las interfases Science Workshop 300, 500, 700 o 750 en unacomputadora que corre bajo Windows (3.1x o 95/98).

Qué hay en el disco del Programa

El disco del programa Science Workshop contiene un único archivo ejecutable llamadoSETUP.EXE. Este programa instalador creará un directorio llamado SCIWKSHP en el disco deinicio, cargará la aplicación Science Workshop, un archivo Read Me, y varios archivos tutoriales.El programa instalador creará un Grupo de Programas y creará las entradas pertinentes en elmenú de Inicio sobre Science Workshop con los siguientes ítems:

• Aplicación Science Workshop

• Archivo de texto Read Me

• Archivos Tutoriales

T1_FRUIT.SWS (Pila con una fruta)

T2_TEMP.SWS (Temperatura versus Tiempo)

T3_MATCH.SWS (Significado de gráficos cartesianos distancia versus tiempo)

T4_WAVE.SWS (Análisis de formas de ondas)

T_5SCOPE.SWS (Osciloscopio)

Instalación el programa Science Workshop en el disco duro

1. Para instalar el programa en el disco duro, arranque su computadora, inicie Windows, einserte el disco del programa en la disquetera. (En este ejemplo asumiremos que dicho drivees A:\).

2. En el Administrador de Programas en el menú Archivo (o en el Botón de Inicio) seleccione



Ejecutar....

3. Tipee A:\SETUP en la línea de comando y haga clic en Aceptar.

• El programa instalador Science Workshop comenzará.

• Si acepta la opción por defecto, el programa instalador creará un directorio en el drivede arranque (generalmente C:\). Por supuesto que usted cuenta con la posibilidad deseleccionar el drive y el directorio donde usted quiera cargar las aplicaciones y losarchivos.



• El programa instalador cargará la aplicación Science Workshop, el archivo Read Me,y creará un grupo de programas y las entradas necesarias en el menú de inicio paraScience Workshop.

4. Cuando se haya completado la instalación, haga clic en Aceptar.

5. El Grupo de Programas Science Workshop mostrará los íconos del programa, el archivo ReadMe, y los archivos tutoriales.

Nota: La interfaz Science Workshop para Windows también viene con los discos de la Bibliotecade Experimentos. Le recomendamos que instale dicha biblioteca en su disco duro después deinstalar el programa.

Instalación de la Biblioteca de Experimentos Science Workshop en el disco duro

La Biblioteca de Experimentos viene con un programa instalador. Dicho programa le permitiráelegir la dirección donde quiere guardar los archivos. El instalador creará un directorio en eldisco duro de su computadora y cargará la Biblioteca de Experimentos en el mismo.

1. Para instalar la Biblioteca de Experimentos, arranque su computadora e inicie Windows.Inserte el Disco 1 de la Biblioteca de Experimentos en la disquetera. (En este ejemploasumiremos que dicho drive es A:\).

2. En el Administrador de Programas en el menú Archivo (o en el Botón de Inicio) seleccioneEjecutar....



3. Tipee A:\SETUP en la línea de comando y haga clic en Aceptar.

• El programa instalador de la Biblioteca de Experimentos Science Workshopcomenzará.

• Si acepta la opción por defecto, el programa instalador creará un directorio en el drivede arranque (generalmente C:\). Por supuesto que usted cuenta con la posibilidad deseleccionar el drive y el directorio donde usted quiera cargar las aplicaciones y losarchivos.



• El programa instalador cargará los archivos de la biblioteca en el directorio elegido.

4. Cuando se le indique quite el Disco 1 e inserte el Disco 2.

• El instalador terminará de cargar los archivos de la Biblioteca de Experimentos.

5. Cuando la instalación esté finalizada, haga clic en Aceptar para volver al Administrador deProgramas.

• La dirección por defecto de la biblioteca es el directorio SCIWKSHP.



Conexión de la Interfaz a Su Computadora

Aviso: Usuarios de SW 700 y 750 bajo Windows® 95

La Guía del Usuario especifica 3 pasos de instalación. Para Windows 95/98, el tercer paso,‘Instalar EZ-SCSI Lite Software’, no es necesario. Windows 95/98 tiene su propio mecanismopara la instalación de nuevo hardware en su computadora. El proceso de instalación paraWindows 95/98 es el siguiente:

Conexión de las Interfaces Science Workshop 700 y 750 en una computadora conWindows 95/98

Paso 1: Instalar la Tarjeta Adaptadora SCSI

• Ejecute este paso tal como lo indica la Guía del Usuario si usted ha adquirido una interfazScience Workshop 700 o posterior.

Paso 2: Conectar la interfaz Science Workshop

• Ejecute este paso tal como lo indica la Guía del Usuario.

Paso 3: Usar el Asistente ‘Agregar Nuevo Hardware’ de Windows 95/98.

• Inicie Windows 95/98.

• Desde el menú Inicio de Windows 95/98, elija el ítem Panel de Control en el submenúConfiguración.

• Haga doble clic en el ícono Agregar Nuevo Hardware para iniciar el Asistente

Nota: Windows 95/98 le alertará que la CI-6560 es un dispositivo desconocido y le pedirá queespecifique un controlador para el mismo. No es necesario especificar un controlador para la CI-6560. Cuando la instalación haya finalizado, el asistente le pedirá que reinicie la computadora.

• Puede verificar que la instalación ha sido completada en forma satisfactoria haciendo dobleclic en el icono de Sistema en la ventana de Panel de Control, y haciendo clic en la lengüetaAdministrador de Dispositivos. Esto mostrará una lista de dispositivos que Windows 95/98sabe que están conectados en la computadora. Usted debería ver un ítem etiquetadoControladores SCSI. Si hace un clic en el signo más junto a éste, debería ver otro ítemetiquetado ‘Adaptec AVA-1505 SCSI Host Adapter’ ó ‘Adaptec AIC-6X60 Single-ChipSCSI Controller’. Esta es su placa AVA-1505. También debería haber un ítem etiquetado‘Otros dispositivos’. Si hace un clic en el signo más junto a éste, debería ver otro ítemetiquetado PASCOsci CI-6560. Esta es la señal de la interfaz. Este ítem se mostrará con unsigno de exclamación. Esto se debe a que no se ha instalado ningún controlador para la CI-6560. Esto es correcto.



Si tiene alguna dificultad mientras instala Science Workshop™ para Winodws® por favorcontacte al soporte técnico de PASCO para asistencia.

Conexión de la Interfaz Science Workshop 500 en una computadora con Windows3.1x o 95

Nota: Cuando conecte la Interfaz Science Workshop 500 o cualquier otro dispositivo en lacomputadora, es conveniente que apague la interfaz o cualquier otro dispositivo y sucomputadora estén apagados antes de realizar la conexión.

Equipo necesario

• Caja de Interfaz Science Workshop 500.

• Cable de Interfaz (mini DIN-8 a DB 25 pin), incluido con la interfaz.

• Suministro eléctrico (adaptador de 9 volt AC-DC), incluido con la interfaz.

Otros

• Puerto COM (serie o “de comunicación”) disponible en la computadora

La mayoría de las computadoras con Windows tienen uno ó más puertos de comunicación. Elpuerto COM permite transferencia de datos en serie entre la computadora y la interfaz.

Conexión del Cable de Interfaz

La Interfaz Science Workshop 500 tiene un único puerto “mini DIN” en el panel trasero. He aquílos paso para conectar la interfaz:

1. Apague su computadora

2. Apague la interfaz

3. Conecte un extremo del cable en el puerto “mini DIN” de la parte trasera de la caja

4. Conecte el otro extremo (DB 25 pin) del cable en cualquiera de los puertos COM disponiblesen la computadora con Windows.

• Cuando inicie el programa Science Workshop, éste escaneará los puertos COM de lacomputadora para encontrar en cual está conectada la interfaz.Conexión del SuministroEléctrico



1. Conecte la ficha de micrófono (3.5 mm) del suministro eléctrico de la interfaz en el “puertode eléctricidad” del panel trasero de la caja de la interfaz.

2. Conecte el adaptador en un enchufe con descarga a tierra.

3. Encienda la interfaz. La ficha de encendido se encuentra en el panel trasero de la caja.Muevala hacia la izquierda para encenderla. El pequeño LED en el panel frontal se prenderá.Desplace la ficha hacia la derecha y se apagará.

Importante: Cuando usted esté por encender la computadora, es conveniente que primero prendala interfaz (y cualquier otro periférico) antes que la CPU.

• Vea la sección “Instalación de baterías” al final de esta parte de la Guía del Usuariopara encontrar información sobre cómo instalarbatería en la interfaz ScienceWorkshop 500.

Conexión de la Interfaz Science Workshop 300 a una compuadora con Windows3.1x o 95

Nota: Cuando conecte la Interfaz Science Workshop 300 o cualquier otro dispositivo en a lacomputadora, es conveniente que apague la interfaz o cualquier otro dsipositivo y sucomputadora estén apagados antes de relaizar la conexión.

Equipo necesario

• Caja de Interfaz Science Workshop 300

• Cable de Interfaz (mini DIN-8 a DB 25 pin), incluido con la interfaz

• Suministro eléctrico (adaptador de 9 volt AC-DC), incluido con la interfaz

Otros

• Puerto COM (serie o “de comunicación”) disponible en la computadora

La mayoria de las computadoras con Windows tiene uno ó más puertos de comunicación. Elpuerto COM permite transferencia de datos en serie entre la computadora y la interfaz.

Conexión del Cable de Interfaz

La Interfaz Science Workshop 300 tiene un único puerto “mini DIN” en el panel trasero. He aquílos paso para conectar la interfaz:

1. Apague su computadora

2. Apague la interfaz

3. Conecte un extremo del cable en el puerto “mini DIN” de la parte trasera de la caja



4. Conecte el otro extremo (DB 25 pin) del cable en cualquiera de los puertos COM disponiblesen la computadora con Windows.

• Cuando inicie el programa Science Workshop, éste escaneará los puertos COM de lacomputadora para encontrar en cual está conectada la interfaz.

Conexión del Suministro Eléctrico

1. Conecte la ficha de micrófono (3.5 mm) del suministro eléctrico de la interfaz en el “puertode eléctricidad” del panel trasero de la caja de la interfaz.

2. Conecte el enchufe de la fuente de alimentación en un tomacorriente polarizado (condescarga a tierra).

3. Encienda la interfaz. La ficha de encendido se encuentra en el panel trasero de la caja.Muévala hacia la izquierda para encenderla. El pequeño LED en el panel frontal se prenderá.Desplace la ficha hacia la derecha y se apagará.

Importante: Cuando usted esté por encender la computadora, es conveniente que primero prendala interfaz (y cualquier otro periférico) antes que la CPU.

Después de haber cargado el programa y conectado la interfaz a la computadora, usted está listopara iniciar el programa.



Inicio del programa Science Workshop

Iniciando el programa Science Workshop bajo Windows 3.1x

Antes de iniciar el programa, conecte la interfaz a la computadora según lo descriptoanteriormente. Encienda la interfaz y luego la computadora.

Hay varias maneras de iniciar el programa Science Workshop:

• Haga doble clic en el ícono de la aplicación en el grupo de programas en el Administrador deProgramas.

• Haga doble clic en un archivo tutorial en el grupo de programas en el Administrador deProgramas.

• Seleccione Ejecutar... en el menú Archivo del Administrador de Programas y luegoseleccione cualquier archivo Science Workshop (*.SWS) *.

• Haga doble clic en cualquier archivo Science Workshop (*.SWS) que esté en eladministrador de Archivos.

• Seleccione Ejecutar... en el menú Archivo del Administrador de Archivos y luego seleccionecualquier archivo Science Workshop (*.SWS) *.

(* La interfaz Science Workshop viene con archivos tutoriales y archivos de la Biblioteca deExperimentos.)

Iniciando desde el ícono de la aplicación en el Administrador de programas.

• Para iniciar desde un archivo tutorial de Science Workshop, asegúrese que el programaestá cargado en su disco duro.

1. Inicie Windows

2. Abra el grupo de programas Science Workshop y haga doble clic en el ícono de ScienceWorkshop.

Iniciando el programa Science Workshop bajo Windows 95/98

1. Haga clic sobre el botón de Inicio de Windows.

2. Haga clic sobre la opción Programas.

3. Haga clic sobre la carpeta Science Workshop.

4. Haga clic sobre el icono de Science Workshop.



Pasos siguientes de incialización del programa Science Workshop tanto bajoWindows 3.1x como 95

• Aparecerá una pantalla de presentación similar a la que se muestra abajo, y luegocomenzará el programa inicializando la interfaz.

• Una pequeña ventana de texto aparecerá debajo de la Ventana de Presentación, mostrandoel mensaje: Buscando Señal de Interfaz..., seguido de un número de identificación SCSI.

• Si el programa detecta una interfaz Science Workshop 700 o superior, bajará software a lainterfaz y luego mostrará el Panel de Configuración de Experimentos en la ventana deScience Workshop, la cual se muestra a continuación.



Si el programa no detecta una interfaz Science Workshop 700 o 750, buscará una interfazScience Workshop 500 conectada al puerto del módem. Si el programa encuentra una interfazScience Workshop 500, bajará software a la interfaz y luego mostrará la Ventana de Preparaciónde Experimentos en la ventana de Science Workshop, la cual se muestra a continuación.

Si el programa no detecta una interfaz Science Workshop 500, buscará una interfaz ScienceWorkshop 300 conectada al puerto del módem. Si el programa encuentra una interfaz ScienceWorkshop 300, bajará software a la interfaz y luego mostrará la Ventana de Preparación deExperimentos en la ventana de Science Workshop, la cual se muestra a continuación.

La Ventana de Preparación de Experimentos es descripta en detalles en la sección “Operación delprograma Science Workshop”.



En caso de problemas

Si la interfaz Science Workshop 700 no está correctamente conectada al puerto SCSI de lacomputadora, o si no está encendida, o si la interfaz Science Workshop 500 o 300 no estáncorrectamente conectada al puerto del módem de la computadora, o el programa no se puedecomunicar con la interfaz por alguna otra razón, en vez de la Ventana de Preparación deExperimentos aparecerá la siguiente.

Si la interfaz Science Workshop 700 está conectada al puerto SCSI de la computadora, controlela alimentación eléctrica, el cable SCSI, y la terminal SCSI. Será posible que deba cambiar elnúmero de identificación del dispositivo para la interfaz. El número de identificación por defectoes 2. Ningún otro dispositivo SCSI conectado a la computadora puede tener el mismo número.Use la llave de SCSI ID en el panel trasero de la interfaz para cambiar el número de interfaz.

Haga clic en Intentar Otra Vez o presione <Enter> para reinicializar la interfaz.

Si la interfaz Science Workshop 300 o 500 está conectada al puerto COM, controle la conexióneléctrica de la interfaz y reconecte el cable. Haga clic en Intentar Otra Vez.

Trabajando sin una Interfaz

Si usted no tiene una interfaz conectada a la computadora, pero desea seguir adelante con elprograma Science Workshop, haga clic en Continuar Sin Interfaz. Se presentará una ventanaque le permitirá elegir cuál interfaz presentar en pantalla (300, 500, 700 o 750). Posteriormenteaparecerá la Ventana de Preparación de Experimentos. Podrá usar esta aplicación paraconfigurar, guardar plantillas de experimentos y visualizar datos anteriormente guardados. No leserá posible recolectar nuevos datos sin conectar la interfaz a la computadora.

PASCO scientific Manual del Sistema Science WorkshopTutorial


3. TutorialCurso de Uso de Science Workshop en 5 Pasos

Junto al programa Science Workshop, se instalarán en su máquina cinco archivos tutoriales quecontienen experiencias predeterminadas, en las que se lo guiará paso a paso a través de todas lasposibilidades de uso del sistema.

Inicio desde un archivo Tutorial bajo Windows 3.1x

Iniciar desde un archivo tutorial en Administrador de programas

1. En el Administrador de Programas, abra la carpeta del Grupo de programas ScienceWorkshop.

2. Haga doble clic en el archivo tutorial que desea abrir.

• La aplicación iniciará la interfaz y luego abrirá la Ventana de Preparación deExperimentos con el nombre del documento que seleccionó en la barra de titulo. Losíconos de los sensores y las herramientas de presentación correspondientes aparecerán enla Ventana de Preparación de Experimentos.

Iniciar desde el menú Archivo en el Administrador de programas

1. Seleccione Ejecutar... desde el menú Archivo en el Administrador de Programas

2. Introduzca la ruta de acceso y el nombre del archivo en la línea de comandos del cuadro dediálogo.

• Puede hacer clic en Examinar... y usar los directorios para encontrar los archivos quequiere abrir.

Iniciar desde un Archivo existente en el Administrador de Archivos

Antes de iniciar el programa Science Workshop haciendo clic en un archivo, primero debeasociar los archivos Science Workshop (*.SWS) con el programa.

1. Abra el Administrador de Archivos. Busque y abra el directorio SCIWKSHP

2. Haga clic en cualquier archivo Science Workshop para resaltarlo.

3. Seleccione Asociar... en el menú Archivo.

4. Debido a que usted seleccionó un archivo Science Workshop, se mostrará Archivos conextensión: SWS Ingrese la ruta de acceso y el nombre del archivo Asociar Con:(C:\SCIWKSHP\SCIWKSHP.EXE) o haga clic en Examinar... y use los directorios paraencontrar el programa Science Workshop.



5. Haga clic en Aceptar para volver al Administrador de Archivos. Haga doble clic en cualquierarchivo SWS para comenzar la aplicación.

Comenzando desde el menú Archivo en el Administrador de Archivos

Los siguientes pasos asumen que usted ya ha asociado los archivos Science Workshop con elprograma.

1. Haga clic en un archivo Science Workshop.

2. Seleccione Ejecutar... en el menú Archivo.

3. El archivo SWS que usted seleccionó aparecerá en la línea de comandos en el cuadro dediálogo Ejecutar... . Haga clic en Aceptar para iniciar el programa Science Workshop y abrirel archivo.

Inicio desde un archivo Tutorial bajo Windows 95/98

1. Haga clic sobre el botón de Inicio de Windows.

2. Haga clic sobre la opción Programas.

3. Haga clic sobre la carpeta Science Workshop.

4. Haga clic sobre el icono del Archivo Tutorial elegido.

Pasos siguientes de uso de los Tutoriales del programa Science Workshop tantobajo Windows 3.1x como 95/98

En el primer plano de cada archivo tutorial aparecerá un cuaderno de notas con indicaciones. Porfavor, sígalas. Le recomendamos ejecutar los tutoriales en orden numérico ascendente.

A continuación encontrará un tutorial dirigido directamente a susalumnos:



Bienvenida

Propósito

Esta actividad te ayudará a comprender cómo se configura un experimento con ScienceWorkshop. Haz clic sobre la flecha que apunta hacia abajo en la parte inferior de la barra ubicadasobre el borde derecho de esta ventana para ver más instrucciones.

Ventana de Configuración de Experiencias

Puedes usar esta ventana de Configuración de Experiencias (la ventana grande ubicada encima deesta) para crear experimentos con Science Workshop. El procedimiento de creación yconfiguración para cualquier experimento es, básicamente, invariable. Necesitas hacer dos cosas:

Configurar un sensor

Primero, dile al Science Workshop qué clase de datos quieres tomar. Supongamos que quieresrecoger los datos de temperatura de un experimento. Haz clic sobre el ícono de un sensor

analógico ( ) y arrástralo sobre el ícono de la entrada analógica A de la figura de la interfaz enla pantalla. Cuando lo sueltes, aparecerá una ventana desplegable con un listado de sensores.Escoge de esta lista el “Sensor de Temperatura” de la siguiente manera: haz clic sobre el mismopara seleccionarlo, y luego haz clic sobre el botón de OK (alternativamente haz doble clic sobreel sensor elegido). Ahora la ventana de configuración de experiencias mostrará el ícono delsensor de temperatura debajo del de la entrada analógica A.

Configuración de la Presentación de los Datos

En segundo lugar, debes decirle al Science Workshop cómo quieres mostrar los datos.Supongamos que quieres mostrar tus datos usando dos presentaciones: un display digital y ungraficador. Haz clic sobre el ícono de presentación digital y arrástralo sobre el ícono del sensorde temperatura. Cuando lo sueltes, aparecerá una ventana de presentación digital de latemperatura. Luego crea una ventana graficadora arrastrando de la misma manera el ícono deGráficos.

¡Felicitaciones!

Haz creado una experiencia en la que se recogerán datos de temperatura de un sensor conectado ala entrada A, mostrando los datos en un display digital y un gráfico de temperatura versustiempo.



Si tienes conectada una interfaz Science Workshop a tu computadora, y haz enchufado el sensorde temperatura en la entrada A, entonces ya estás listo para recoger datos. Si sólo estás evaluandoeste software y no dispones de una interfase, puedes saltar la sección “Recolección de Datos” e irdirectamente a “¿Y ahora qué hago?

Recolección de Datos

Haz clic sobre el botón GRABAR ( ) para comenzar a recoger datos.

Haz clic sobre el botón ALTO ( ) para finalizar la recolección de datos.

¿Y ahora qué hago?

Puedes continuar este Tutorial abriendo eligiendo Abrir del menú Archivo, pidiendo la aperturadel archivo TEMPDATA (no necesitas guardar los cambios del archivo en el que estás ahora).TEMPDATA es un experimento similar al que acabas de crear, en el que ya están grabadosalgunos datos de temperatura. La ventana de notas de ese archivo describe cómo se puedenanalizar los datos con Science Workshop.



¡Bienvenido a la segunda mitad del Tutorial!

Introducción

Esta experiencia te mostrará cómo analizar los datos de temperatura con la ventana graficadora.

Toma en cuenta que la ventana de configuración se ha reducido para dejar más lugar a la ventanagraficadora. La lista Datos contendrá una corrida de datos. Esta corrida fue tomada con el botón

GRABAR ( ).

Nosotros hemos recogido este conjunto de datos colocando el sensor de temperatura en agua muycaliente, y algunos segundos después en un baño de agua con hielo. Podemos analizar la gráfica yaprender más sobre estos datos.

¿Cuál era la temperatura ambiente en el momento en que se tomaron los datos?

Podemos determinar esto observando los datos de los dos primeros segundos, antes de que elsensor fuera sumergido en el agua caliente. La escala de lagráfica nos dice que la temperaturaambiente estaba entre 20 y 30ºC. Podemos usar una herramienta de la ventana graficadora,

llamada Cursor Inteligente ( ) para leer el valor con mayor exactitud. Haz clic sobre el botóndel cursor inteligente (una cruz con los rótulos X e Y). El cursor se convertirá en una mira encruz, que podrás ubicar sobre cualquier parte de la gráfica. Sobre los ejes X e Y obtendrás unalectura precisa (numérica) de su posición. Coloca el cursor sobre alguno de los datos tomados enlos primeros dos segundos, y toma la lectura del valor sobre el eje Y. Esa era la temperaturaambiente. Haz clic nuevamente en algún lugar de la gráfica restaurar el cursor normal.

¿En qué momento se colocó el sensor dentro del agua caliente?

Nuevamente, la escala de la gráfica nos dice que fue entre 1 y 2 segundos. Podemos usar la

herramienta de Zoom ( ) para mirar más de cerca la zona de interés. Haz clic sobre el botón dezoom (una lupa con un signo + dentro). El cursor se convertirá en una lupa. Lleva el cursor a unaposición ubicada ligeramente arriba y a la izquierda del punto donde la temperatura empieza asubir. Haz clic y arrastra el cursor hacia la dercha y hacia abajo. Un pequeño rectángulo sedibujará sobre el área de interés. Ahora deberías ver con toda claridad el punto en el que latemperatura empieza a subir.

Para hacer regresar al gráfico a la vista normal, que muestra todos los datos recogidos, haz clic

sobre el botón de Autoescala ( ), que está inmediatamente a la derecha del botón de zoom.

¿Cuáles fueron las temperaturas máxima y mínima que se grabaron durante laexperiencia?

Podemos usar las posibilidades de análisis estadístico de la ventana graficadora para averiguarlo.

Haz clic sobre el botón de estadísticas ( ) (tiene una letra Sigma dibujada). Sobre el costado



derecho de la ventana de gráficas se mostrarán los valores máximo y mínimo de Y (temperaturas)para el conjunto de datos vigente, así como la cantidad de lecturas que se tomaron.

Haz clic sobre el botón de autoescala una vez más, para ver todos los datos en la porción quequedó libre de la ventana graficadora.

Y ahora un último ejemplo de análisis. Haz clic sobre el botón de estadísticas que se encuentra enla parte superior de la ventana de estadísticas ( ), y elige Ajuste Polinómico en Ajuste de lacurva. La ventana graficadora mostrará el mejor ajuste polinomial de la función mostrada (dentrodel orden indicado), y mostrará los parámetros de la función polinomial. Haz clic sobre la parteinferior izquierda de la curva de temperatura (aproximadamente a los dos segundos), y arrastra elmouse hasta un punto cercano a la parte más alta de la curva (aproximadamente a los cuatrosegundos). Cuando sueltes el mouse, el ajuste se re-calculará considerando solamente los puntoscontenidos en el rectángulo seleccionado. En este caso, la curva se ajustará mejor a los datos.

Ya has aprendido cómo crear un nuevo experimento usando Science Workshop y a analizar losdatos usando la ventana de graficación. Science Workshop se puede usar para llevar a cabomuchos más experimentos, usando diferentes sensores, ventanas de presentación, y hastacálculos que puedes definir. La carpeta Samples (muestras) que se incluye junto con estapresentación contiene varios experimentos adicionales de química, biología y física con datos yarecogidos. Puedes usar las técnicas de análisis que acabas de aprender para manipular los datosde estas experiencias. También podrás conocer otras prestaciones adicionales del ScienceWorkshop.



TUTORIAL T1: Pila con una Fruta

(medición de diferencia de potencial)

Equipamiento necesario

• Sensor de tensión

• Una fruta (por ejemplo una manzana mediana)

• Alambre de cobre desnudo (de unos 8 cm de largo)

• Clavo galvanizado

Introducción

En esta actividad medirás la tensión (a veces llamada “voltaje”) de una “pila de frutas” �,usando la interfaz Science Workshop y un sensor de tensión PASCO. Un trozo de fruta, tal comola manzana o la naranja, puede generar una diferencia de potencial cuando se le insertanelectrodos construidos con materiales diferentes. Predice lo que ocurrirá con la diferencia depotencial si se aproximan o apartan entre sí los electrodos. Predice qué ocurrirá si los electrodosse insertan a mayor profundidad.

El archivo (con extensión SWS) contiene una presentación digital, un medidor analógico (deaguja), y una tabla que muestran los valores medidos de tensión. Necesitarás una manzana frescay un trozo de 5 a 10 cm de alambre de cobre desnudo, un trozo de metal cubierto de cinc, talcomo un clavo galvanizado, del mismo largo.

Procedimiento

Configuración

1. Conecta el sensor de tensión al canal analógico A de la interfaz Science Workshop.

2. Clava el alambre de cobre y el clavo galvanizado en la manzana para convertirla en una pila.

3. Conecte el cable rojo del sensor de tensión al alambre de cobre y el negro al clavo.

Recolección de datos

1. Haz clic sobre el botón GRABAR ( ) para comenzar a recoger datos. Observa los valoresen la presentación digital y el medidor analógico.

2. La toma de datos terminará automáticamente después de haber tomado 60 mediciones. Haz

clic sobre el botón ALTO ( ) para terminar antes.



Análisis

1. Haz clic sobre el botón de estadísticas ( ) de la tabla para observar los valores máximo,mínimo, promedio y desviación estándar de las tensiones medidas.

Opcionales

• Prueba insertando los electrodos a diferentes profundidades.

• Prueba insertando los electrodos más cerca y más lejos entre sí.

• Prueba con diferentes tipos de frutas.

• Prueba con frutas del mismo tipo, pero diferente tamaño.

Si grabas más “corridas” (conjuntos) de datos, y quieres ver una en particular, usa el menúDATOS ( ) en la ventana de tablas para seleccionarla (o alternativamente haz doble clicsobre la corrida de datos mostrada en el cuadro DATOS de la ventana de configuración deexperiencias).

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NOTA

Para esconder esta ventana, haz clic sobre la el botón de cerrar, en la esquina izquierda de labarra de títulos. Para mostrarla nuevamente, selecciona Ventana de Apuntes del menúExperimento.



TUTORIAL T2: Temperatura versus Tiempo


• Sensor de temperatura.

• Agua con hielo.

• Agua caliente.

• Recipientes (dos).

Introducción

Este tutorial usa una ventana de graficación de temperatura, para mostrar su cambio con eltiempo.

Procedimiento

1. Pon el agua con hielo en suspensión en un recipiente y el agua caliente en otro.

2. Haz clic sobre el botón GRABAR ( ) para comenzar a recoger datos.

3. Después de unos 10 segundos, coloca el sensor de temperatura dentro del agua caliente, ydéjalo allí por unos 20 segundos.

4. Pasa el sensor de temperatura al recipiente con agua fría. Deja el sensor en el agua fría porunos 30 segundos.

5. Después de unos 60 segundos en total, ALTO ( ) para finalizar la recolección de datos.

Análisis de los datos

1. Haz clic sobre la tabla para activarla. Haz clic sobre el botón de estadísticas. El área deestadísticas, situado en la parte inferior de la tabla, mostrará el valor mínimo, máximo,promedio y desviación estándar de la temperatura.

2. Toma nota de las temperaturas mínima y máxima.

3. Haz clic sobre la ventana graficadora para activarla. Haz clic sobre el botón de estadísticas.Haz clic sobre el botón de autoescala para mostrar todos los datos tomados en la ventana.

- El área de estadísticas del costado derecho de la ventana graficadora tiene un botón deestadísticas.

4. Haz clic sobre el botón de estadísticas. Selecciona “Todo lo anterior” del menú deestadísticas.

5. Compara los valores máximo, mínimo de la ventana graficadora con los de la tabla.



TUTORIAL T3: Distancia vs Tiempo

Buscar coincidencia (comprendiento los gráficos cartesianos)


• Sensor de movimientos.

• Columna con pie.

Introducción

En esta actividad aprenderás a medir tu propio movimiento usando la interfaz Science Workshopy el sensor de movimientos PASCO. (Esta experiencia es más fácil de llevar a cabo si cuentascon la ayuda de un compañero que maneje la computadora mientras te mueves).

El documento (de extensión SWS) contiene una ventana graficadora que muestra distancia versustiempo. Los valores de distancia y tiempo fueron importados usando la opción Cargar de MarcarOpciones de los Datos ( ). Tu misión en este experimento es moverte de tal manera que tugráfico de movimiento (que será mostrado como una línea coloreada mientras se graben losdatos) coincida con el gráfico de movimiento deseado (dibujado con una fina línea negra). Tuposición será medido por el sensor de movimientos.

Procedimiento

Configuración

1. Conecta el sensor de movimientos a las entradas digitales 1 y 2 de la interfaz ScienceWorkshop.

2. Monta el sensor de movimientos sobre una columna con pie, de tal manera que el sensorquede a la altura de tu pecho. Dirige el sensor hacia ti, de manera que pueda medir tuposición a medida que te alejas de él en línea recta una distancia de, más o menos, un metro ymedio.

3. Despeja el área, de manera que te puedas alejar en línea recta del sensor de movimientoshasta una distancia de, por lo menos, 1.5m. Quita cualquier objeto que pueda reflejar un ecoespurio y engañar al sensor de movimiento. (Quita también las cosas con las que te puedastropezar).

Atención

Tendrás que caminar hacia atrás cuando te alejes del sensor.

4. Dispón el monitor de la computadora de manera que puedas ver la pantalla mientras te alejasdel sensor de movimiento. (Tendrás que observar el gráfico –generado en vivo- de tuposición mientras te estés moviendo).



5. Estudia la gráfica de distancia vs tiempo para determinar a qué distancia del sensor deberíasestar parado al comenzar la experiencia. También determina cuanto tiempo deberá durar tumovimiento. Cuando estés listo, colócate en posición al frente del sensor.

Recolección de datos

1. Haz clic sobre el botón GRABAR ( ) para comenzar a recoger datos. Observa los puntosde colores en la gráfica que indican tu posición, y trada de moverte de tal manera que elloscoincidan con la línea negra que ya se encuentra ahí.

2. La toma de datos terminará automáticamente después de cierto tiempo. Haz clic sobre el

botón ALTO ( ) para terminar antes.

(Toma nota de que los datos grabados contienen puntos donde se efectuaron las mediciones ysegmentos de recta que los conectan, mientras que la “posición deseada” sólo contienesegmentos de recta).

3. Compara los datos de tu movimiento con los del deseado.

Toma de múltiples conjuntos de datos (“corridas”)

Este tutorial ha sido configurado para mostrar hasta tres conjuntos de datos (“corridas”) a la vez.

Para grabar y mostrar una segunda corrida, haz clic sobre el botón GRABAR ( ) y repite elmovimiento. Los nuevos datos serán graficados encima de los originales (con otro color).

Conjuntos de datos repetidos

Si grabas más de tres conjuntos de datos, puedes elegir cuáles tres quieres ver simultáneamenteusando el menú desplegable DATA ( ) (localizado justo abajo del ícono del sensor demovimientos que rotula el eje de las abcisas de la gráfica).

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NOTA

Para esconder esta ventana, haz clic sobre la el botón de cerrar, en la esquina izquierda de labarra de títulos. Para mostrarla nuevamente, selecciona Ventana de Apuntes del menúExperimento



TUTORIAL T4: Análisis de formas de onda

(con generador de funciones)


Interfaz Science Workshop

Introducción

En esta actividad analizarás una forma de onda usando la interfaz Science Workshop. La interfazpuede generar formas de onda (llamadas en la jerga “funciones”: senoidales, cuadradas,triangulares y en diente de sierra), con frecuencias de hasta 5000Hz (o ciclos por segundo). Elprograma Science Workshop también puede analizar la forma de onda que se está produciendo.

El documento (con extensión SWS) contiene una ventana osciloscopio y otra con TRF(Transformada Rápida de Fourier, o FFT en inglés). La ventana osciloscopio es similar a lapantalla de un osciloscopio convencional. La ventana con TRF muestra es espectro defrecuencias (gráfica de amplitud vs frecuencia), como un gráfico de barras verticales. Cada barradel espectro representa un rango de frecuencias. La altura de la barra indica la amplitud de lascomponentes de la onda analizada que se encuentran dentro de ese rango.

Procedimiento

Configuración

6. En este tutorial se configura al Generador de Señales ( ) para que produzca una ondasenoidal (a 1000Hz y 4V) cuando estás observando los datos (y se apague automáticamenteen los otros momentos). Esto se logra activando la opción Auto ON/OFF).

Análisis

1. Haz clic sobre el botón del cursor inteligente ( ) en la ventana de la TRF, y llévalo hasta labarra más alta del espectro de frecuencias. El rango de frecuencias y la amplitud se mostraránen la esquina superior derecha de la ventana. Compara el rango de frecuencias con el valor defrecuencia mostrado en la ventana del generador de señales.



2. Haz clic sobre el b otón del cursor inteligente ( ) en la ventana del osciloscopio, y llévalohasta un pico de la onda mostrada. La tensión del pico se muestra encima del rótulo “v/div”en la esquina superior izquierda de la ventana. Compara esta tensión con el valor mostrado enla ventana del generador de señales.

Opcionales

- En la ventana del generador de señales, haz clic sobre el ícono de la forma de onda cuadrada.Compara el espectro de la onda cuadrada con el de la senoidal en la TRF.

- En la ventana del generador de señales, haz clic sobre el ícono de la forma de onda triangular.Compara el espectro de la onda triangular con el de la senoidal en la TRF. (Prueba tambiéncon las formas de onda en diente de sierra y rectangular sin semiciclo negativo).

- En la ventana del generador de señales, haz clic sobre las flechas hacia arriba y abajo al ladode la frecuencia para cambiar la frecuencia de salida (de 10 en 10). Puedes usar las teclasmodificatorias para cambiar el tamaño del salto. (Shift: de 100 en 100, Ctrl: de 1 en 1, Alt: de0.1 en 0.1, y Ctrl-Alt: de 0.01 en 0.01).

- En la ventana del generador de señales, haz clic sobre las flechas hacia arriba yabajo al ladode la amplitud para cambiar la amplitud de salida (de 1V en 1V). Puedes usar las teclasmodificatorias para cambiar el tamaño del salto. (Shift: de 2V en 2V, Ctrl: de ½V en ½V,Alt: de 0.1V en 0.1V, y Ctrl-Alt: de 0.02V en 0.02V).

Cuando hayas terminado, haz clic sobre el botón ALTO ( ) para finalizar la observación delas señales y apagar el generador.

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NOTA




TUTORIAL T5: Osciloscopio


• Sensor de tensión.

• Pila.

Introducción

Un osciloscopio es una herramienta de medición muy versátil que permite mostra “en tiemporeal” representaciones de tensión versus tiempo o de una tensión en función de otra (esto se llamaen la jerga: modo X-Y). Se pueden aplicar factores de escala indepndientes a los ejes horizontal yvertical de un osciloscopio mientras que se están mostrando los datos. A diferencia de unagráfica, que tiene un principio y un fin, la presentación de una tensión en un osciloscopio(llamada trazo) se refresca (o “redibuja”) continuamente mientras se realiza la medición. Otradiferencia es que un osciloscopio muestra solamente tensiones, no valores calculados (porejemplo: velocidad). Un osciloscopio se puede ajustar de tal manera que la presentación de unatensión comience cuando se dá una condición específica (conocida en la jerga como: condiciónde DISPARO o TRIGGERING).

La ventana de osciloscopio del Science Workshop puede emular un osciloscopio de tres trazos entiempor real sobre cada osciloscopio. Es posible abrir más de una ventana de osciloscopio almismo tiempo.

El osciloscopio es la herramienta apropiada para mostrar tensiones que cambian rápidamente,tales como las que provienen de un sensor de sonido, y una salida del generador de señales. Porejemplo, una ventan del osciloscopio puede mostrar las tensiones producidas en eventos queduran tan poco como 500 microsegundos o tanto como 10 segundos.

Este documento (con la extensión SWS) contiene una ventana de osciloscopio. La ventana deconfiguración de experiencias muestra un sensor de tensión conectado a la entrada analógica A, yla salida analógica encendida.

El generador de señales se ha configurado para que entregue una onda senoidal de 4.98V a 50Hz.El control del generador de señales está en Auto para que se encienda y apague en concordancia

con los botones INICIO ( ) y ALTO ( ).



Procedimiento

Para comenzar con este tutorial, haz clic sobre el botón INICIO (o la combinación de teclasAlt+M).

Controles

Escala del eje vertical: Sensibilidad (Volts por División)

Los controles de sensiblidad de cada trazo ( ) determinan cuántos Volts representa cadadivisión de la pantalla. El ajuste por defecto es de 1.000 V/div. Dado que el eje vertical tiene 10divisiones (5 debajo de cero y 5 encima), el ajuste por defecto del rango vertical es ±5V. El ajustemáximo es de 2.000V/div, de manera el que mayor de los rangos es de ±10V. El ajuste mínimoes de 0.001V/div (o 1mV/div), de manera que el menor de los rangos es ±5mV.

En resúmen:

Sensibilidad V/div Rango

Por defecto 1.000V/div ±5 V

Máximo 2.000V/div ±10 V

Mínimo 0.001V/div ±5 mV

El botón superior aumenta la sensibilidad. Esto hace disminuir los V/div y el rango, lo quepermite ver con mayor facilidad las señales pequeñas. El botón inferior disminuye lasensibilidad. Esto hace aumentar los V/div y el rango, lo que permite ver señales grandes sin quese escapen de la pantalla.

En este tutorial, experimenta el efecto de los botones de ajuste de sensibilidad del primer trazo.

Intensidad del trazo

Use los controles de intensidad del trazo ( ) para hacer más visible un trazo, o paradistinguirlo de los otros. Por defecto, el primer trazo es delgado, el segundo mediano y el tercerogrueso.

En este tutorial, experimenta el efecto de los botones de ajuste de intensidad del primer trazo.

Combinación de trazos

Puedes SUMAR las señales de dos o más trazos, por ejemplo para comparar dos señales entre sí.Sumar señales significa que en cada momento se toma el valor instantáneo de cada una de lasseñales, se suman, y se presenta el resultado de esta suma como una nueva señal “resultante”.

Agrega un sensor de tensión a la entrada analógica A.



Conéctalo a una pila de 1 ½V.

Activa el segundo trazo del osciloscopio indicándole que tome la señal de la entrada analógica A.Tendrás ahora dos trazos en la ventana del osciloscopio (uno delgado con la señal del generadory otro mediano con la tensión de la pila).

Haz clic sobre el botón de combinar trazos ( ) del primer trazo, se le sumará el segundo. Elresultado será en este caso un trazo que tiene la misma forma que la señal analógica de la salidadel generador de señales pero desplazada hacia debido a la tensión de la pila que se le sumó. Elnuevo trazo combinado es delgado como el primero.

En este tutorial, la ventana de configuración de experiencias muestra un sensor de tensiónconectado a la entrada analógica A.

Experimento usando los trazos combinados del osciloscopio

La parte de debajo de la ventana osciloscopio muestra el un botón que rotula el eje de las X con“velocidad de barrido” (la escala horizontal), además del botón de disparo y el del cursorinteligente.

Escala del eje horizontal: Velocidad de barrido ( )

Si el eje horizonal representa el tiempo, los controles de velocidad de barrido determinan cuántotiempo representa cada división del eje horizontal. La configuración por defecto es 10.00 ms/div.Dado que el eje horizontal tiene 10 divisiones, el rango por defecto del eje horizontal es 100ms.La mínima velocidad de barrido es de 1s/div (con un rango de 10s), y la mínima es de 50 ��

En este tutorial, experimenta el efecto de los botones de ajuste de velocidad de barrido.

Disparo ( )

Cuando el botón de DISPARO ( ) está activado (configuración por defecto), el trazado de lastensiones no comenzará hasta que se presente la condición de disparo. Por ejemplo: podríasdesear que el trazado comience cuando la tensión alcance un valor determinado, pero no antes.La condición de disparo por defecto permite que todos los trazos comiencen cuando la tensióncorrespondiente al primero alcance los 0.0V. Esto tiende a estabilizar la apariencia de la señal.Haz doble clic sobre la pantalla del osciloscopio (u oprime la combinación de teclas Alt+E) paraabrir la ventana de diálogo para la configuración del osciloscopio.

Podrás cambiar el título de la ventana del osciloscopio y alterar la condición de disparo. Haz clicsobre el menú “Dirección del Disparo” para cambiar entre /Subiendo y /Bajando. Ingresa el nivelde tensión con el que quieres que comience el trazado y luego haz clic en OK. Por ejemplo: si



deseas que comience cuando la tensión del primer canal supere los 0.5V, entra 0.5en la caja de“Nivel de Disparo” y elige /Subiendo en la de Dirección.

En este tutorial, experimenta el efecto de activar y desactivar el botón de DISPARO ( )

Cursor Inteligente ( )

El botón situado debajo del de DISPARO enciende el Cursor Inteligente del osciloscopio. Elcursor inteligente te permite determinar las coordenadas de cualquier punto de la pantalla delosciloscopio.

Haz clic sobre el botón del Cursor Inteligente ( ) y llévalo a la pantalla del osciloscopio.Mientras que el cursor se encuentre allí, su posición horizontal se mostrará en ms en la zona decontrol del eje horizontal, y la vertical en la zona de control de cada uno de los canales verticales.Toma en cuenta que la misma posición representará diferentes valores para cada uno de lostrazos dado que cada uno dispone de su propio control de sensibilidad.

En este tutorial, experimenta con el cursor inteligente para determinar los momentos en que laseñal mostrada cruza por cero.

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NOTA


PASCO scientific Manual del Sistema Science WorkshopManual del Usuario


4. Manual del UsuarioInstalación de las Baterías

Introducción

Las interfaces Science Workshop 300 y Science Workshop 500 pueden funcionar con bateríasque se colocan en un compartimento interno de la caja de la interfaz.

La interfaz Science Workshop 300 debe permanecer conectada a la computadora para grabardatos. Para realizar medidas fuera del aula deberá utilizar una computadora portátil.

La interfaz Science Workshop 500 puede ser desconectada de la computadora para recoger datoslejos del laboratorio. La recolección de datos remotos con la interfaz Science Workshop 500 seráexplicada más adelante en esta Guía del Usuario.

Esta sección describe la instalación de baterías en la interfaz.

Instalación de baterías en la Interfaz Science Workshop 500

La interfaz Science Workshop 500 usa cuatro baterías alcalinas AA. El compartimento debaterías está en la parte de abajo de la interfaz.

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Para instalar las baterías siga este procedimiento:

1. Coloque la interfaz boca abajo en una superficie horizontal para poder abrir el compartimentode baterías.

2. Coloque su pulgar en el rectángulo rayado de la tapa del compartimento de baterías. Con unasuave presión deslice la tapa hacia el panel trasero de la interfaz.

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• El compartimento de pilas tiene signos más y menos cerca de pequeños clips metálicos acada lado del compartimento. Ellos indican la posición en que deben ir colocadas lasbaterías.

3. Instale las baterías de a una por vez. Asegúrese que cada una hace buen contacto con los clipsmetálicos.

Nota: Las baterías entran ajustadamente en el compartimento.



4. Alinee la tapa con los bordes del compartimento y desplácela en sentido inverso al que usópara quitarla. Cuando la tapa esté en su lugar oirá un “clic”.

Controle las baterías encendiendo la interfaz. El LED en el panel frontal deberá encenderse. Encaso contrario, reinstale las baterías.

Instalando baterías en la Interfaz Science Workshop 300

La interfaz Science Workshop 300 también usa cuatro baterías alcalinas AA. El compartimentode baterías está en el fondo de la interfaz.

Para la instalación de las baterías siga el procedimiento descripto para la Interfaz ScienceWorkshop 500.



Conexión de Sensores

Las interfases Science Workshop aceptan dos tipos de sensores: analógicos y digitales. Paraevitar equivocaciones a la hora de realizar las conexiones, cada tipo de sensor tiene un conectordiferente.

Los sensores analógicos disponen de conectores DIN 8 .

Los sensores digitales disponen de conectores tipo Plug estéreo de 6 ½ mm .

• Si usted abre un archivo preconfigurado, conecte los sensores a la interfase de manera queestén de acuerdo con lo que se indica en el diagrama mímico.

• Si está creando un nuevo experimento, o modificando uno ya existente y desea agregar unsensor, haga clic sobre el icono de un conector análogico o digital, según corresponda,arrástrelo y luego suéltelo sobre un canal de entrada en la imagen de la interfaz. Seleccioneun sensor en el cuadro de diálogo que aparece inmediatamente.



Uso de Ventanas de Presentación

• Para crear una Ventana de Presentación, haga clic y arrastre el ícono de una ventana de éstasa un sensor o a un canal en la Ventana de Preparación

• o elija uno nuevo del menú Mostrar.

• Para quitar la ventana del documento, haga clic en el botón cerrar o botón de Menú deControl en la ventana, seleccione Cerrar Ventana del menú Archivo, o use el equivalentedesde el teclado.

Nota: la ventanas de Configuración de Experimentos, el Generador de Señales (funciones), Notasde Experimento, y Calculadora están siempre presentes. Cuando las cierra, son simplementeescondidas, y NO son quitadas del documento. Para ver una ventana escondida, selecciónela enel menú Experimento, o (si la Ventana de Preparación está visible) haga clic en el botóncorrespondiente en el sector inferior izquierdo.

• Para cambiar la entrada de una ventana de visualización, haga clic en su botón indicador deEntrada,

• Luego, seleccione un canal, sensor o cálculo diferente. El botón Entrada es jerárquico.



• Primero arrastre el cursor hasta el item que refleja el tipo de entrada que usted desea (por ej.Canal Analógico B, Intensidad de la Luz). Si el canal tipo de entrada tiene opcionesadicionales (tales como múltiples cálculos), mueva el cursor a la derecha y elija entre lasopciones disponibles en el submenú. Cuando suelte el botón del mouse, su selección formaráparte del documento. Para cancelar y no producir cambios, simplemente mueva el cursorfuera del menú o del submenú y suelte el botón del mouse. Algunas ventanas pueden mostrarmás de una entrada (Tabla, Gráfico, Osciloscopio) y tener un menú de entrada para cada tipode dato. Las ventanas de Gráfico y de Osciloscopio tienen botones de menú de entrada para eleje X. Por defecto, el eje X representa el Tiempo, pero puede ser cambiado para efectuarcualquier tipo visualización X vs Y.

• Para ocultar una ventana de visualización (hacerla invisible sin eliminarla del documento),haga clic en la ventana para activarla, y seleccione Ocultar Pantalla Activa en el menú dePresentación, o use el equivalente desde el teclado.

• Para hacer visible una ventana escondida, selecciónela en la mitad inferior del Menú Ver.

• Para cambiar el título de una Ventana de Presentación y otras opciones de pantalla, haga clicen la Ventana de Presentación para activarla y seleccione Ajustar Pantalla Activa, o ingrese elequivalente desde el teclado para abrir dicha ventana.



Para las ventanas Digital, Analógica, Osciloscopio y TRF (Transformada Rápida de Fourier parahacer análisis de espectros) usted puede hacer doble clic en el área de presentación de datos de laventana.

Uso de la Ventana de Preparación de Experimento

La Ventana de Preparación de Experimento estará visible cada vez que abra un nuevo documentoScience Workshop.

• Para ver la Ventana de Preparación de Experimento, seleccione la Ventana de Preparación enel menú Experimento.

• La Ventana de Preparación está presente en cada documento SWS, pero se puede ocultar.Puede ocultar la Ventana de Preparación de Experimento haciendo clic en el botón Cerrar oen el botón menú de control.

• Para reducir la Ventana de Preparación de Experimento cuando está en modo pantallacompleta, haga clic en el botón Zoom o en la opción Restaurar después de apretar el botón dela esquina superior izquierda.



• Para volver al modo pantalla completa, haga clic en el botón Zoom o en el botón Maximizar

• Para reducir la Ventana de Preparación de Experimentos a un ícono, haga clic en el botónminimizar. Para volver al tamaño de ventana anterior haga doble clic en el ícono o haga unclic en el ícono y seleccione restaurar en el menú de Control.

• Si está creando un nuevo experimento, o modificando uno ya existente y desea agregar unsensor, haga clic sobre el icono de un conector análogico o digital, según corresponda,arrástrelo y luego suéltelo sobre un canal de entrada en la imagen de la interfaz. Seleccioneun sensor en el cuadro de diálogo que aparece inmediatamente.

• Para quitar un sensor haga un clic en el ícono del sensor para resaltarlo y presione la tecla<del> (o <delete> o <supr>) del teclado.



• Para agregar datos en la lista de datos, presione el botón GRABAR y haga clic en el

botón ALTO cuando haya terminado de recoger los datos deseados. Una nuevasecuencia de datos aparecerá en la lista de Datos en la Ventana de Preparación deExperimentos.

• Para agregar datos (de un origen diferente al Science Workshop) en la lista de datos,seleccione Importar Datos en el menú Archivo (si desea agregar un archivo de datos) oseleccione Pegar del menú Edición (si ha copiado los datos en el portapapeles). Los datos aimportar deben tener el siguiente formato:

x1 <TAB> y1 <RETURN> x2 <TAB> y2 <RETURN> x3 <TAB> y3 <RETURN>etc...(datos tabulados).

• Los datos recolectados mediante la grabación mostrarán una leyenda de color junto al númerode secuencia de datos. Datos importados desde fuentes externas al Science Workshop tendránun ícono con forma de pergamino, y el nombre que usted le asignó.



• Para ver datos importados en una ventana, seleccione Datos de Reserva en el menú deentrada de datos.

• Para mostrar en todas las ventanas los datos de una secuencia de adquisición en particular,haga doble clic en el nombre de la secuencia (Run), o selecciónela en el final del menúExperimento.

• Para cambiar el nombre de datos importados, haga doble clic en el nombre de la secuencia.Ingrese un nombre largo (que puede ser descriptivo), un nombre corto (que se mostrará en lalista de datos) y las unidades en que están expresados los valores.

• Para seleccionar una secuencia de datos para que sea mostrada en todas las ventanas, hagadoble clic en el nombre de la secuencia, o selecciónela en el final del menú Experimento.

• Para cambiar el nombre de datos importados, haga doble clic en el nombre de la secuencia(Run). Ingrese un nombre largo (que puede ser descriptivo) un nombre corto (que se mostraráen la lista de datos) y el nombre de la Unidad.

• Para eliminar una secuencia de datos (Run), haga clic en la ventana Datos para activarla ypresione <del> (o <delete> o <supr>) en el teclado.

• Para reemplazar una lista existente de datos por una nueva, haga clic en la lista para activarla

y luego presione el botón GRABAR para comenzar a adquirir los datos nuevos. Unaventana de diálogo le pedirá que confirme su deseo de reemplazar los datos viejos. Elija

Reemplazar para comenzar a grabar los datos nuevos. Haga clic en el botón ALTO después de grabar los datos deseados.

• Para ajustar la frecuencia del muestreo, determinar una condición de inicio y una de parada, oseleccionar muestreo controlado por teclado, haga clic en el botón Opciones en la Ventana de Preparación, y elija la opción deseada en la Ventana de Diálogo queaparecerá.



Uso de la Ventana de Notas con Texto y Gráficos

• Para agregar notas a un experimento, haga clic en el botón de notas en la Ventana dePreparación de Experimento, o seleccione Ventana de Notas en el menú Experimento.

La ventana de notas es un editor de texto sencillo que le permite el ingreso básico de texto,selecciónar, cortar, copiar, y pegar con otros procesadores de textos.

El texto en la ventana de Notas es guardado con el documento de Science Workshop y puede serleído a posteriori abriendo el documento.

• Para quitar las notas de un experimento, haga clic en la ventana Notas para activarla. ElijaSeleccionar todo en el menú Edición y presione <del> (o <delete> o <supr>) en el teclado.

• Para ocultar la ventana Notas, haga clic en el botón Cerrar o Minimizar.

• Para agregar un dibujo en un documento Science Workshop, haga clic en el botón Notas

en la ventana Configuración del Experimento, o seleccione Ventana de Notas en elmenú Experimento. Asegúrese que ya ha copiado en el portapapeles la imagen que deseainsertar (por ejemplo, desde un programa de gráficos). Seleccione Pegar en el menú Edición.La figura será agregada en la parte superior de la ventana Notas. Haga clic en la parte baja delárea de texto de la ventana para tipear texto luego de haber insertado el dibujo.



• Para quitar una imagen de un documento, haga un clic sobre la figura en la ventana Nota(aparecerá un borde oscuro alrededor de ésta) y presione <del> o <delete> en el teclado.

Funciones especiales dentro de la ventana de Graficación

Introducción General

La forma en que se presenta la información en la ventana de graficación puede ser modificada através de los botones de su panel de control:

Por medio de ellos se pueden visualizar parámetros estadísticos, realizar mediciones sobre lascurvas, observar regiones particulares del gráfico, obtener una escala automática optimizada, yagregar ejes de abcisas.

Botón de Estadísticas

Haciendo clic sobre el botón de estadísticas , se accede a un menú con las siguientesopciones:



Se encuentran disponibles una serie de poderosas funciones de modelización matemática de losfenómenos medidos dentro de la opción Ajuste de la curva. A continuación se describe en detalleel uso de la más simple de ellas.

Regresión Lineal

El área Estadística de menú Gráficos muestra las fórmulas matemáticas y los coeficientes (a1, a2,a3, etc.) que devuelven la mejor coincidencia para la fórmula matemática. El área depresentación de Gráficos muestra el ploteo de la fórmula en color negro y no tiene puntos dedatos.

Una buena manera de comprobar la exactitud de la fórmula, es mirar los datos recogidos ycomparar este ploteo con el de la fórmula. Si son cercanos, entonces la fórmula se ajusta bien.

Otra manera de determinar la precisión de la fórmula es hacer una comparación matemática. Elvalor estadístico llamado "chi-cuadrado" (chi^2) muestra que tan bien coinciden la fórmula y losdatos. Chi-cuadrado es la suma del cuadrado de las diferencias entre los valores de la fórmula ylos datos. Chi-cuadrado igual a cero significa una coincidencia perfecta. Valores muy grandes dechi-cuadrado significan una aproximación muy pobre.

Nota: Los valores generales de chi-cuadrado depende de la cantidad de datos. Un número muygrande de ellos puede resultar en un valor muy grande de chi-cuadrado, a pesar de que la fórmulapuede ser exacta.

Como cualquier método estadístico, aproximación por curvas es una manera diferente de verdatos. La elección de la curva, los parámetros de la función, y un consiguiente valor de chi-cuadrado pueden indicar que los datos siguen una función lineal, polinomial o de otro tipo, perono lo garantiza. En algunos casos, la fórmula elegida o sus parámetros pueden ser totalmenteinapropiados. En estos casos, la mejor solución puede no ser computada.



Ejemplo:

En el ejemplo que muestra una aproximación lineal para un ploteo de Velocidad versus Tiempo,a1 representa la intersección del eje Y y a2 la pendiente de la recta.(En este caso la pendiente dela recta es la aceleración del objeto en caída.)



Calculadora

Introducción

Varios de los sensores PASCO tiene funciones ya incluidas que se relacionan con el tipo decantidades que pueden medir. Por ejemplo la barrera infrarroja tiene funciones para el cálculo deTiempo entre bandas, Posición, Velocidad, y Aceleración.

Ventana de la Calculadora

Puede usar la Calculadora para realizar cálculos basados en los datos ingresados. Por ejemplo siutiliza un sensor de movimientos para medir el movimiento de un carrito dinámico, puede usar laCalculadora para crear el cálculo de su momentum (cantidad de movimiento), o su energíacinética. Los cálculos creados serán presentados en Gráficos, Tablas, medidores Digitales oAnalógicos como si fueran una entrada más.

Para crear un cálculo, haga clic en el botón de la Calculadora en la ventana de Cofiguraciónde Experimentos: se abrirá la ventana de la calculadora.

También puede abrir la ventana de la Calculadora seleccionando Ventana de Calculadora en elmenú Experimento.



La ventana de ’Calculadora’ incluye los siguientes componentes:

• Menú con teclas de números y operadores algebraicos (similares a los del teclado de unacalculadora)

• Botón de Menú de Funciones

• Botón de Menú de Entradas

• Area de presentación de cálculos

• Botón de Notación Polaca Invertida

• Botón de nuevo cálculo

• Botón de Borrado

• Area de texto 'Nombre del Cálculo’

• Botón de Menú de cálculo (un pequeño triángulo apuntado hacia abajo).

• Area de texto 'Nombre’ (abreviado)

• Area de texto 'Unidades'

Ventana ’Calculadora’

El área de presentación de cálculos arriba del teclado es donde el cálculo se puede ver y donde seva formulando. Por ejemplo, usted puede usar este área para ingresar valores (tales como la masade un carrito dinámico o deslizador) como parte de un cálculo. Seleccione los valores y losoperadores desde el menú:

o ingréselos desde el teclado. Puede usar los comandos típicos de edición de textos (por ej.Cortar, Copiar, Pegar) para los valores y operadores en todas las áreas de texto de la ventana dela Calculadora.



Partes de la Calculadora

Menú de Funciones "f(x)"

El menú de funciones "f(x)" le permite seleccionar entre tres listas de funciones (Estándar,Estadísticas, y Especiales). Cuando hace una selección en el menú de funciones la función seingresa automáticamente en el área de presentación de la calculadora donde quiera que el cursorde inserción se encuentre. La variable "x" en la función se volverá la parte marcada del campo deexpresiones, ya que usted querrá que "x" sea un valor real.

Funciones Estándar

Las funciones estándar se muestran en la siguiente tabla.

Nombre de la función Descripción

Seno(x) Seno del valor x

Coseno(x) Coseno del valor x

Tangente(x) Tangente del valor x

Exp(x) "e" elevado a la potencia x (ex)

ln(x) logaritmo natural del valor x

log(x) logaritmo en base 10 del valor x

Sqrt(x) raíz cuadrada del valor de x

Pow(x,n) "x" elevado a la potencia n (xn)

abs(x) valor absoluto de x

Pi 3.14159...



Haga clic en el botón 'Menú de Funciones' . Mueva el cursor hacia la derecha para abrir elsubmenú de funciones Estándar.

Funciones Estadísticas

Las funciones Estadísticas se muestran en la siguiente tabla.


Mínimo(x) mínimo valor de x

Máximo(x) máximo valor de x

Promedio(x) valor promedio de x

DesvEst(x) desviación estándar de x

Cuentas(x) número de valores de x

Sumas(x) sumatoria de los valores de x

Haga click en el botón 'Menú de Funciones'. Mueva el cursor hacia la derecha para abrir elsubmenú de funciones Estadísticas.

Funciones Especiales

El menú de funciones Especiales se muestran en la siguiente tabla:


Integral(x) valor de la integral de una función continua

Derivada(n,x) derivada de una función continua sobre unintervalo de "n" puntos

Alisar(x) aplica un alisado promedio de "n" puntos auna función

Cuando (x) momento en que ocurrió el valor "x"

Ultimo(n, x) accede a los últimos "n" valores de x

Período(L1,R1,L2,R2,x) si x sigue a una función periódica devuelvesu período

Descripción de las Funciones Especiales

Integral(x) determina el verdadero valor númerico de una función continua. El cálculo devuelveel área de la curva entre el valor de "x" y el eje X para cada valor de "x". Esto es diferente de laopción Integración del menú Estadísticas de la ventana de Gráficos, en este caso Integration



devuelve el área total entre la curva y el eje X como un valor único. En el ejemplo siguiente elgráfico superior muestra "Integration" y devuelve el área de la curva de Fuerza versus Tiempo yel eje X como si estuviera medido por un sensor de fuerza. El gráfico inferior muestra la curvadel cálculo de la integral(x) para los mismos datos. Nótese que el máximo valor de la integral(x)es el mismo que el área bajo la curva en el gráfico Integración.

El cálculo de integral(x) puede producir resultados inesperados. Por ejemplo, en un experimentosobre movimiento, el cálculo de la integral(x) para la velocidad dará la posición del objeto. Sinembargo, los valores de la integral(x) para la posición pueden diferir de aquellos valores medidos(ver el siguiente ejemplo). Esto se debe a que la velocidad del objeto no depende de la posicióninicial del objeto.

Derivada(n, x) determina la pendiente de la secante entre un punto de la medición y otro situadon intervalos más allá. El mínimo valor para n es dos. Por ejemplo, puede usar esta función paraencontrar la derivada de los datos de posición recogidos con un sensor de movimientos (porejemplo, la velocidad de un objeto). Si n es dos, los valores de la derivada será la pendiente entreel primer y el segundo punto, luego entre el segundo y el tercero, entre el tercero y el cuarto, etc.Si n es cinco, los valores de la derivada serán: la pendiente entre el primer y el quinto, entre elsegundo y el sexto, etc. Si la gráfica de los datos originales es muy irregular (‘ruidosa’), laselección de valores de n grandes alisará los datos.

Alisar(n, x) promedia n valores consecutivos de x. Alisar(n, x) es un promedio móvil. Estosignifica que el promedio es calculado después de que n puntos de datos han sido recogidos. Porejemplo, si n es diez, el promedio se realiza sobre los puntos uno hasta diez, dos hasta once, treshasta doce, etc.

Cuando(x) devuelve el momento que corresponde al valor “x”.

Ultimo(n, x) toma en cuenta sólo los últimos n valores recogidos de x.

Período(L1,R1,L2,R2,x) determina el período de la variable x, asumiendo que los valores de xson cíclicos (por ejemplo, tomando valores en un ciclo). Período detecta picos en los datos y eltiempo entre los picos.

Los valores L1, R1, L2, R2 son constantes fundamentales que usted debe ingresar. Las constantespermiten ajustar el algoritmo para la detección de picos a las características.

La función período está buscando constantemente datos y actualizando el registro de ellos.Cuando los valores de los datos llegan a la parte baja del rango, la función se prepara para buscarpicos.

• L2 determina el tamaño de la parte baja del rango.

Por ejemplo, si L2=3, entonces la función período es preparada para encontrar un pico cuandollega al 1/3 inferior del intervalo de datos. Si L2=5, entonces la función período es preparada paraencontrar un pico cuando llega al 1/5 inferior del intervalo de datos.

Después de preparada, la función es preparada para entrar en la parte superior de los datos.



• L1 determina el tamaño de la parte baja del rango.

Por ejemplo, si L1=3, entonces la función período comienza a medir el primer período de tiempocuando los datos entran en el tercio superior del intervalo. Si L1=5, entonces la función períodocomienza a medir el primer periodo de tiempo cuando los datos entran en el quinto superior delintervalo.

L1 y L2 le permiten controlar el nivel de sensibilidad de la función period para la detección depicos. A menores valores de L1 y L2 mayor sensibilidad de la función period. L1 y L2 deben sermayores a cero.

Algunas señales periódicas aumentan y disminuyen con el tiempo. Dos ejemplos son las señalesde un sensor ECG y la de un Sensor de Ritmo de Respiración. La función period necesitaajustarse a la variación. Cada vez que la función encuentra un valor, ajustará L1 y L2 pequeñascantidades acercándolas, siendo el ajuste muy ligero. Si el valor cae por encima de L1 o pordebajo de L2 entonces son separadas la una de la otra. Los valores de R1 y R2 le permitencontrolar que tan rápido se ajustan los valores de L1 y L2 al cambio de la señal.

• R1 ajusta la proporción en que baja el rango superior.

• R2 ajusta la proporción en que sube el rango inferior.

Grandes valores de R1 y R2 resultarán en una respuesta lenta. Pequeños valores de R1 y R2producirán una respuesta más rápida. R1 y R2 también deben ser mayores a cero.

Por ejemplo si R1=100 y R2=100, esto significa que L1 y L2 serán acercados 1/100 del rangototal (para cada punto).

Puede asignar valores distintos a R1 y R2. Por ejemplo, si R1=500 y R2=1000, ésto significa queL1 bajará 1/500 del rango (por cada punto) y L2 subirá 1/1000 del rango (por cada punto).

En general, puede conseguir buenos resultados si los valores de R1 y R2 coinciden con elmuestreo periódico en la ventana de frecuencia de muestreo y con la velocidad de repetición de laseñal. Por ejemplo, si la frecuencia del muestreo periódico es 100 Hz. (100 muestras porsegundo) y sus datos siguen un ciclo cada 250 muestras, usted podría elegir un valor de 500 o de1000 para R1 y R2. Esto significa que L1 y L2 serán acercadas 1/500 ó 1/1000 del rango total dedatos.

El siguiente diagrama muestra una señal ECG simplificada y la relación entre L1, L2, R1, R2 y laseñal.

El Botón INPUT

El menú de entrada le permitirá seleccionar la fuente de datos que será la base para los cálculos.Este menú es idéntico al menú ENTRADA en las ventanas Gráifcos, Tabala, Digital yAnalógico. Este menú muestra una lista de sensores que están conectados la interfaz, ysubmenúes de cálculos de cada sensor en particular.



Haga clic en el botón del menú ENTRADA para ver dicho menú. En el ejemplo, el menúmuestra sensores en los canales digitales 1, 2 y 3 y en el canal analógico A. Hay por lo menos uncálculo disponible. La pequeña flecha en el menú significa que hay un submenú junto a ese ítem.

Cuando selecciona un sensor y un cálculo en el menú ENTRADA, su símbolo aparecerá en elárea de muestra de cálculo, sobre el teclado. En el ejemplo, “@A.Force” significa la fuerzamedida por el sensor de Fuerza en el Canal A.

El caracter @ le permite a Science Workshop saber que usted se refiere a un canal de entrada.

Note que el Menú ENTRADA también lista los cálculos que usted ya tiene definidos. En esteejemplo el cálculo es “Momento”.

Puede usar un cálculo adentro de otro para simplificar una expresión si fuera necesario. A veces,esto ayuda a disminuir la complejidad de algunas expresiones.

Botón RPN

El botón RPN alterna entre la notación algebraica estándar (opción por defecto), y NotaciónPolaca Invertida (RPN). La notación RPN es popular entre los usuarios de calculadoras Hewlett-Packard. Puede cambiar de una o otra notación en cualquiera de las expresiones que hayaingresado.

Botones Nuevo, Borrar y Borrar

El botón Nuevo le permite crear un nuevo cálculo. El botón Duplicar le permite duplicar uncálculo ya existente. El botón Borrar le permite borrar un cálculo ya existente.



Nombre del Cálculo, Nombre Corto y Unidades

Cada cálculo requiere un nombre, un nombre corto y una unidad. Por ejemplo, el nombre delcálculo podría ser “Momento”, el nombre corto podría ser una abreviación apropiada, tal como“p”, y la unidad podría ser “kg m/s” o “newton seg”.

• Haga clic en el área de texto Nombre e introduzca una abreviación adecuada tal como lnP.

Note que el Nombre Corto debe comenzar con una letra, contener sólo letras o dígitos, y noincluir espacios entre las letras o números.

• Haga clic en el área de texto Unidades e introduzca una unidad apropiada o una abreviación.

• Haga clic en el botón ‘igual’ en el menú o presione <enter> o <return> en el teclado paraguardar el cálculo como parte de un documento Science Workshop.

• Abra una pantalla de Gráficos. Haga clic en el botón Add Plot Menú. Seleccione el cálculodesde dicho menú.

Para crear una nueva función, haga clic en el botón ‘Nuevo´.

PASCO scientific Manual del Sistema Science WorkshopSensores


5. SensoresBARRERA INFRARROJA ACCESORIA

INTRODUCCIÓN

El modelo de barrera infrarroja accesoria PASCO Me-9204 B, presenta un cabezal infrarrojo conun haz infrarrojo angosto y una alta velocidad de respuesta que provee señales muy exactas detemporización. Cuando el haz infrarrojo entre la fuente y el detector se halla bloqueado, la salidadel infrarrojo está baja, y la luz indicadora LED (diodo emisor de luz) sobre la entrada estáencendida. Cuando el haz no está bloqueado, la salida es alta y el LED está apagado.

El cable de montaje incluido con la barrera infrarroja accesoria se puede retirar de la unidad. Unolos extremos del cable es un conector telefónico RJ12 (“ficha americana”) que se conecta a latoma modular RJ12 en el gabinete de la unidad mencionada. El otro extremo del cable consisteen un plug estéreo de 6 ½ mm que se conecta directamente a un timer (ME-9206B y ME-9215B)o también se puede conectar a una Interfaz PASCO con entradas digitales (Science Workshop500, 700 y 750). Por favor nótese que el modelo ME-9215B tiene una función de memoria, lacual permite manipular las señales de dos barreras infrarrojas (ME-9215B y ME-9204B) para seralmacenadas y extraídas cuando sea necesario.

El cabezal infrarrojo también incluye una pequeña nuez atornillada que sirve para sujetarla a lacolumna con pie.

Características adicionales

La ranura que sobresale en el cuerpo del cabezal provee un asiento para unirla a la Super PoleaME-9450 de PASCO.

El cabezal infrarrojo puede ser montado en una columna estándar de ½” por medio de una nuezajustable ME 8744 de PASCO. A tal fin es necesario quitar la nuez original y reemplazarla por laME 8744. Gire el cabezal hasta obtener la mejor orientación y luego asegúrelo con la perilla deajuste.

El cabezal de la barrera infrarroja puede ser conectado también a una Pista Dinámica PASCOcon un soporte de montaje IDS (parte del modelo PASCO ME-9471 IDS barreras infrarrojas). Eneste caso es necesario quitar la pequeña nuez original.

Operación

1- Encastre el cabezal de la barrera infrarroja en la varilla de soporte



2- Posicione la barrera infrarroja de modo tal que el objeto a ser temporizado a pueda pasartravés de la misma, interceptando el haz luminoso. (Ver figura Barrera Infrarroja conpéndulo).Para minimizar errores de paralaje, pase el objeto lo más cerca del detector que sea posible ,con trayectoria perpendicular al haz. Afloje el tornillo de la morsa para cambiar el ángulo o laaltura de la barrera infrarroja.

3- Enchufe la ficha telefónica RJ12 del cable de montaje en la toma telefónica de la muesca dela barrera infrarroja.

4- Enchufe la ficha telefónica estéreo en el otro extremo del cable de montaje adentro deltemporizador, cable adaptador o la Interfaz.

5- Compruebe el funcionamiento de la barrera infrarroja observando el LED cuando el haz estábloqueado.

NOTAS:

1. La longitud real de un objeto que pasa través de la barrera infrarroja puede ser levementediferente de la longitud observada por la barrera infrarroja. Para determinar la longitud efectiva,empuje el objeto a través de la barrera infrarroja, y mida la distancia recorrida por el objeto desdeque el LED se enciende hasta que se apaga. Use esta longitud obtenida en lugar de la longitudreal cuando deban realizarse cálculos. (Un cálculo típico es el de velocidad, en el que se debedividir la longitud efectiva por el tiempo de obturación del haz).

2. Un cable de extensión con plugs estéreo de 6 ½ mm, como la del modelo PASCO PI-8117,podrá utilizarse si se desea colocar la barrera infrarroja más lejos del temporizador.

Experimentos

Utilice las guías de experimentos de los manuales que acompañan a los sistemas sobre los quedesea efectuar mediciones.

Especificaciones de la Barrera Infrarroja

• Transición ascendente (paso de no bloqueado a bloqueado): < 500 ns.

• Transición descendente (paso de bloqueado a no bloqueado): < 50 ns.

• Error de Paralaje: Para un objeto que pasa a 1 cm del detector, con una velocidad menor a 10m/s, la diferencia entre la longitud real y la efectiva es menor a 1 mm.

• Requerimientos de energía: 5 VCC +- 5% a 45 mA.

• Fuente infrarroja: Pico a los 880 nm.



SENSOR DE TEMPERATURA

Introducción

El sensor de temperatura PASCO Modelo CI-6505A fue diseñado para usarse con una InterfazPASCO (como las series 6500 o Science Workshop).

El sensor de temperatura usa un sensitivo circuito integrado de precisión para medir temperaturacuya salida de tensión guarda una relación lineal con la temperatura (grados Celsius). El sensorde temperatura protegido por un aislador térmico fijo de Teflón * FEP (etileno-propilenofluorado). Este tipo de Teflón es muy resistente a las soluciones químicas, incluyendo los agentesoxidantes y los solventes orgánicos. Además, se incluye una cubierta desmontable, también deTeflón FEP, que es altamente resistente al ataque químico.. (Teflón es marca registrada deDuPont para sus resinas fluoropolímeras.)

Equipo Adicional Requerido

• Interfaz de la serie CI-6500 o Science Workshop.

Procedimiento de Configuración

1. Inserte la ficha DIN de 8 pines en el canal analógico A, B o C de la caja de Interfaz.

2. Toque con el extremo metálico del sensor el objeto que va a ser medido o sumerja el sensoradentro de la solución que va ser medida.

Cosas para tener en cuenta

• El Sensor de Temperatura fue diseñado para usarse en agua y soluciones químicas suaves delas que se quiere medir la temperatura. Cuando se sumerge el sensor en un líquido, el líquidono debería superar la porción rígida del sensor. Si el spaghetti en el extremo del sensor sedaña, el líquido puede introducirse en el sensor y causar lecturas erróneas

Para reparar un sensor con pérdidas, contáctese con PASCO Scientific.

NO exponga el sensor al fuego directo u otros tipos de calefactores. Para prevenir los dañosinternos de los componentes, cuide que el Sensor de Temperatura no se exceda del rangomáximo operativo de -5°C. y + 105°C.

• Soluciones Químicas: Sea cuidadoso cuando usa el Sensor de Temperatura en laboratoriosquímicos, particularmente por extensos períodos de tiempo. El spaghetti no cubre el extremodel sensor.

Advertencia: Siempre use glicerina o lubricantes equivalentes cuando inserte o remueva el sensordesde los tacos de goma.



El sensor ha sido comprobado por muchos minutos en los siguientes químicos

Blanqueador de ropa doméstico Agua

Ácido sulfúrico (ácido de batería) Etanol

Alcohol isopropílico Vinagre

Glico-etileno (anticongelante) ácido acético

Naftalina (en pelotitas) Acetona

Hidróxido de sodio (lavandina)

• Cubierta de Resistencia Química del Sensor: La cubierta protectora de Teflon FEP del sensorestá incluida con el Sensor de Temperatura. Puede ser usada para cubrir completamente elSensor de Temperatura cuando se lo está usando con químicos potentes. La Clasificación deResistencia Química para el Teflón FEP es “E” (Excelente) para una amplia variedad dequímicos (desde Acetaldehidos hasta estearato de zinc) demostrando que no se produce dañoalguno durante 30 días de exposición constante al reactivo a 20° C. (ver el Cuadro deResistencia al Ataque Químico).

La cubierta de Teflón del sensor es de 30 cm de largo y uno de sus extremos está sellado.Cuidadosamente abra el extremo que no está sellados e inserte el sensor. (Existe la posibilidad deque desee cortar la cubierta para obtener una menor longitud de la misma.)

NOTA:

La cubierta de Teflón del sensor puede provocar una respuesta más lenta a los cambios detemperatura. La figura de más abajo nos muestra temperatura versus tiempo para dos sensores detemperatura, uno con la cubierta de Teflón sumergidos en agua helada y luego en agua hirviendo.

Para mejorar la respuesta a los cambios de temperatura, asegúrese que el extremo del sensor estéen perfecto contacto con el lado interno de la cubierta. Una manera de realizar esto espresionando el extremo del sensor contra una superficie dura como una mesa para achatar lacubierta contra el extremo del sensor. La cubierta del sensor se puede volver a usar. Asegúrese dequitar correctamente todos los químicos antes de guardar la cubierta o el sensor.

NOTA:

Las cubiertas de Teflón del sensor están disponibles en PASCO Scientific en paquetes de 10unidades

Especificaciones del Sensor

• Rango: -5° C a +105° C

• Exactitud: -+1° C

• Salida: 10mV/°C



Especificaciones del Teflón FEP

• Temperatura Máxima: 205° C

• Temperatura de Fragilidad: -270° C

• Gravedad Específica: 2.15

• Absorción de agua: mayor a 0.01%

Cuadro de Resistencia al Ataque Químico

El cuadro de Resistencia al Ataque Químico fue pensado como una guía general solamente. Dadoque la lista de porcentaje es solo para las condiciones ideales, todos los factores que alteren laresistencia química deben ser considerados. Teflón FEP está calificado “EE” (excelente a los 20°C y a los 50° C) para todos los siguientes químicos excepto la fluorina y el ácido perclórico. Estácalificado “EG” para la fluorina y “GF” para el ácido perclórico

E – Ningún daño durante los 30 días de constante exposición.

G – Poco o ningún daño después de los 30 días de exposición constante al reactivo.

F – Algunos efectos después de 7 días de exposición constante al reactivo. El efecto puede serquebradura o decoloración.

Acetaldehído

Acetona

Alanina

Aminoácido

Glicolato

Amyl Acetato

Benzina

Bromatonas

Butyl Acetato

Ácido butírico

Carbón disulfídico

Clorato 10%

Ácido crómico 50%

DeCalin

Acetamidas

Acetronilos

Alcohol allyl

Amoníaco

Hidróxido deamoníaco

Amyl clorido

Ácido benzoico, Sat

Bromobenzino

Alcohol butílico

Hidróxido de calcio,Conc

Tetracloridocarbónico

Ácido cloroacético

Ácido acético, 5%

Acrilonitrilo

Hiróxido de aluminio

Acetato de amoníaco

Oxalato de amoníaco

Anilina

Acetato benzíílico

Bromoformo

sec-Alcohol butílico

Hipoclorito de calcio,Sat

Aceite de cedro

orito de calcio, Sat

Aceite de madera decedro

Ácido acético, 50%

Ácido adípico

Sales de aluminio

Amoníaco

Sales de amoníaco

Bensaldehídos

Alcohol benzílico

Butadeno

tert-Alcohol butílico

Carbazolo

Acetato cellosolve

Cloroformo

Ciclohexano

Benzeno dietílico



Éter dietílico

Formamidadimetílico

Éter

Benzato etílico

Fluoratos

100%

Ácido glacial acético

Ácido hidroclórico

Acetato isopropílico

Ácido láctico

Ketona metilIsobutílica

Ácido Nítrico

Ozono

Ácido fosfórico

Glico-propileno

Ácido salicílico

Acetato de Sodio

Ácido sulfúrico

Tetrahidrofuranos

Turpentaina

Xileno o selenio

Ácido cítrico deaceite de canela

Diclorobenzeno

Ketano dietílico

Dimetilsulfoxido

Acetato etílico

Butirato etílico

Clorato etileno

Fluorato (EG)

Freon TF

Glicerina

Ácido hidrofluórico48%

Alcohol Isopropílico

OleatoMetroxyetílico

KetanoMetilpropílico

Nitro benzeno

Ácido Perclórico

Aceite de pino

Óxido propileno

Soluciones salitrosas,Metálicas

Hidróxido de sodio

Dióxido sulfúrico

Clorato Tionílico

Tricloroetileno

Estearato de Zinc

Cloroacetofenon

Cresol

p-Diclorobenzeno

Malonato dietílico

1,4 Dioxano

Alcohol Etílico, 40%

Clorato etílico,líquido

Glicol etileno

Formaldehído, 40%

Combustible

n-heptano

Peróxido dehidrógeno, 90%

Benceno isopropílico

Alcohol metílico

Clorato de metileno

n-Octano

Percloroetileno

Hidróxido de potasio,Conc.

Resorcinol, sat

Acetato de plata

Hipoclorito de sodio,15%

Sales sulfúricas

Tolueno

Glicol trietileno

Urea

Glicol dietileno

Glicol Dipropileno

Cianoacetato Etílico

Óxido de etileno

Ácido Fórmico, 80-

Gasolina

Hexano

Alcohol Isobutílico

Kerosene

Ketano metil-etílico

Aceite mineral

Aceite de naranja

Cristales de fenol

Gas propano

Salicilaidehídos

Nitrato de plata

Cristales de ácidoesteárico

Ácido tartárico

Citrato tributílico

Glicol tripropileno

Cloroato vinilideno



SENSOR DE FUERZAS, VERSIÓN ECONÓMICA

Introducción

El sensor de fuerzass, versión económica, PASCO CI-6746 está diseñado para usarse con unaInterfaz PASCO Science Workshop.

Esta versión del sensor de fuerzas tiene una salida de -8 voltios hasta +8 voltios y un rango entre-50 N y + 50 N, en otras palabras produce -8 voltios para - 50 N, 0 voltios para 0 fuerza, y +8voltios para +50 N. (Una compresión es considerada positiva y una tracción es consideradanegativa).

El sensor tiene una celda de carga de diseño especial en S. El haz tiene una protección intrínsecacontra sobrecargas, por lo que no se dañará cuando se le aplique una fuerza mayor a 50 N.

El Sensor de fuerzas está compuesto por un gabinete que contiene la celda de carga y loscircuitos electrónicos, un cable con una toma DIN de 8 pines para conexión de la Interfaz, y ungancho que se puede retirar. La caja tiene un tornillo ajustable (para montarlo en una varillasoporte de ½”) en el extremo opuesto donde se monta el gancho desmontable. La caja tienetambién 2 agarraderas para tomarla con las manos.

La parte de abajo de la caja está dentada de modo que calce con el extremo de la bandejaaccesoria de un Carrito Dinámico PASCO. La parte superior de la caja posee una moldura paraunirla a un Carrito Dinámico (del IDS), otra para unirla al accesorio de amortiguación de choques(CI-6545), y un botón de tara para poner a cero el sensor.

EQUIPAMIENTO

Incluido

• Sensor de fuerzas Versión Económica (CI-6746)

• Gancho desmontable.

• Tornillo de ajuste manual para sujetarlo a una columna o barra.

Adicional requerido

• Interfaz Science Workshop

• Computadora

Adicional Recomendado

• Sistema de Introducción a la Dinámica (carritos, pista, accesorios para pista), como los delModelo PASCO ME-9429 A.

• Accesorio de amortiguación de choques (CI-6545).



OPERACIÓN

Puesta a cero del sensor

1. Conecte la toma DIN de 8 pines a un canal analógico en la Interfaz.

2. Para poner a “cero” el sensor, presione y luego libere el botón de tara. Cuando este botón sehalle presionado, el sensor entregará aproximadamente 0V en su salida.

Nota: Usted también puede volver a cero el sensor mientras la fuerza es aplicada al mismo. Porejemplo, si Usted quiere observar la variación de la fuerza durante un experimento, disponga elequipamiento experimental como sea necesario, y “tare” el sensor al principio del experimentoantes de adquirir los datos. El sensor puede mantener su condición en “cero” durante 30 minutos.

Montaje del sensor en un Carrito Dinámico PASCO

El Sensor de fuerzas Versión Económica tiene una moldura que le permite alinearse con losagujeros roscados de la bandeja accesoria del Carrito Dinámico PASCO (ME-9430 o ME-9454).Se provee de un tornillo ajustable para unir el sensor al carrito.

Para montar el sensor:

1. Posicione el sensor de fuerzas versión económica en la bandeja del Carrito Dinámico demodo tal que la moldura del Sensor de fuerzas esté asentada sobre la bandeja del carrito, y lasperforaciones estén alineadas para poder unir ambos con el tornillo.

2. Inserte el tornillo de montaje y hágalo girar en sentido horario.

Montaje del sensor en una Columna

El Sensor de fuerzas, Versión Económica, tiene un agujero y un tornillo ajustable en cadaextremo que permite montar el sensor en una columna o varilla de soporte de ¼ a ½ de diámetro.

Montaje del sensor sobre el soporte accesorio

Para fijar el sensor de fuerzas a una pista dinámica, debe usarse el soporte accesorio (CI-6545):

1. Sitúe el sensor de fuerzas sobre el Soporte Accesorio de manera que se alinee con el agujerocorrespondiente en el frente del soporte.

2. Inserte el tornillo accesorio de montaje en el agujero del Sensor de fuerzas VersiónEconómica, y gírelo en el sentido horario hasta que se halle ajustado completamente. Monteel soporte accesorio en la ranura en forma de “T” en el costado de la pista IDS. (Para másinformación vea la página de instrucciones del Soporte Accesorio.)



Calibración del Sensor de fuerzas, Versión Económica

El Sensor de fuerzas Versión Económica está diseñado para producir cero voltios cuando se lovuelve a “cero”. Un cambio en la fuerza de tan sólo un newton causa un cambio en la tensión desalida de 160 mV (0.160 V); por lo tanto, el sensor no necesita ser calibrado. En cambio, latensión puede ser convertida directamente en fuerza. Por ejemplo, después de que el sensor sepuso en “cero”, una tensión de 0.160 es igual a la fuerza de 1 N, un tensión de 1.60 voltios esigual a la fuerza de 10 N, y así sucesivamente. De la misma forma, un tensión de -1.60 voltios esigual a la fuerza de –10 N (en otras palabras, a un empuje de 10 N).

Sin embargo, Usted puede calibrar el sensor para aprender acerca del proceso de calibración.Todas las calibraciones asumen que el sensor produce una salida lineal con respecto a la entradade señales. La calibración se hace estableciendo dos situaciones a calibrar (como “ningunafuerza” y fuerza conocida), midiendo las señales entrantes en cada una en forma comparativa conun estándar conocido, asentando las lecturas obtenidas.

Procedimiento General de Calibración

1- En su software de adqusición de datos, abra la caja de diálogo de calibración del Sensor defuerzas

2- Establezca su Sensor de fuerzas en la situación de menor fuerza para la cual Usted estácalibrando. (p. Ej.: ninguna fuerza).

3- Presione el botón de puesta a cero de tara en el Sensor de fuerzas.

4- En el diálogo de calibración, tipee el menor valor en el cuadro de texto LOW VALUE, y hagaclic en el botón READ.

5- Aplique una fuerza conocida al Sensor de fuerzas (por ejemplo, cuelgue una masa de pesoconocido del gancho). Esta fuerza debería ser aproximadamente aquella fuerza más alta queUsted planea medir.

6- Tipee el valor de la fuerza aplicada en el cuadro de texto HIGH VALUE, y haga clic en elbotón READ.

Experimentos Sugeridos

Descomposición de Fuerzas en un Plano Inclinado

Cuando el carrito está en descanso sobre un plano inclinado, la componente de fuerza actuanteque está paralela al plano es m g seno φ, donde m g es el peso y φ es el ángulo del plano con lahorizontal.

Use el sensor para medir el peso del Carrito Dinámico. Monte el sensor en el extremo máselevado de la Pista Dinámica usando el Soporte Accesorio (CI-6545), y conéctelo al carritodinámico con un hilo resistente. Mida el ángulo de la pista. Mida la tensión en el hilo, y compareesto con los valores teóricos de m g seno φ.



Segunda Ley de Newton: Tirando y empujando un Carrito

Cuando un objeto es acelerado por una fuerza neta, esa aceleración es directamente proporcionala la fuerza neta e inversamente proporcional a la masa del objeto.

Monte el Sensor de fuerzas sobre Carrito Dinámico. Use un Sensor de Movimiento para medir lavelocidad y la aceleración del carrito. Vuelva a ”cero” el Sensor de fuerzass. Sostenga el ganchoen el frente del Sensor de fuerzas, y mueva el carrito suave e irregularmente hacia atrás y haciadelante, en frente del Sensor de movimiento. Use el programa de computadora para graficarfuerza vs aceleración.

Segunda Ley de Newton: Fuerza Constante

¿Qué pasa si el carrito es impulsado por una fuerza constante?. Disponga el Sensor demovimiento, el Sensor de fuerzas y el carrito en la pista como en el experimento sugeridopreviamente. Sitúe una Super Polea (ME-9450), un hilo resistente y una pesa colgante para que elconjunto Carrito/Sensor de fuerzas pueda ser impulsado por el hilo unido a la masa colgante.Primero, sostenga el carrito en descanso de modo que la tensión en la cuerda represente a m g.Deje ir el carrito para que se acelere contra la polea. Use el programa para medir la de fuerza enla cuerda. La tensión debe ser constante pero menor que m g.

Sensor deMovimiento

Sensor de Fuerza

Carrito Dinámico

Distancia Mínima = 40 cm

A la Interface

Polea

Masa

Segunda Ley de Newton: Fricción

Observe qué ocurre cuando una fuerza es aplicada al carrito/Sensor de fuerzas y compare suaceleración cuando no hay fricción y cuando si la hay. Usted necesitará agregar el Accesorio deFricción del Carrito (ME-9457) al Carrito Dinámico. Sitúe el Sensor de Movimiento, el Sensorde fuerzas, y el carrito de “fricción” en la pista como en el experimento sugerido anteriormente.

Coloque la Súper Polea, el hilo, y la masa colgante de manera que el carrito/Sensor de fuerzaspuede ser impulsado por la tensión del hilo. Ajuste el Accesorio de Fricción del Carrito de modo



que el cojinete de fricción no toque la pista. Acelere el carrito con una pesa de 50 gramos. Use elSensor de Movimiento para medir la velocidad y aceleración del carrito mientras éste esimpulsado por la cuerda.

Use el programa de computadora para graficar fuerza vs aceleración. Ajuste el cojinete defricción en la parte inferior del carrito para que roce la pista justo lo necesario para hacer que elcarrito se deslice a velocidad constante mientras la masa de 50 gramos desciende. Use el Sensorde Movimiento y la computadora para analizar la fuerza, velocidad y aceleración. Finalmentedisponga el cojinete de fricción para que roce ligeramente menos, y repita las mediciones.

Tercera Ley de Newton

“Para cada reacción, existe una reacción opuesta e igual”. Siempre que un objeto ejerza unafuerza sobre un segundo objeto, el segundo ejercerá una fuerza opuesta e igual sobre el primero.Use dos Sensores de Fuerza. Configure su programa de computadora para que la compresión enuno de los sensores sea considerada con signo negativo. Enganche los dos sensores juntos, y usesu programa de computadora para medir la fuerza de ambos Sensores de Fuerza mientras Ustedimpulsa un Sensor de fuerzas con el otro.

Tercera Ley Newton: Impulso/Colisión

El impulso durante la colisión es igual al cambio en la cantidad de fuerza durante la colisión es:

F ∆t = ∆mv

Monte el Sensor de fuerzas en un extremo de la pista. Sitúe el carrito y el Sensor de Movimientopara medir el movimiento del carrito mientras este se dirige contra el Sensor de fuerzas, lo chocay rebota. Use el programa de computadora para determinar el impulso y el cambio en la cantidadde movimiento durante la colisión.

Otros Experimentos Sugeridos

• Mida la fuerza de un carrito impulsado por ventilador.

• Mida la fuerza centrípeta de un péndulo en movimiento, y compare la fuerza con lavelocidad, distancia y masa del péndulo.

• Mida la masa vaporizada de nitrógeno líquido versus la energía entregada al sistema paralograrlo.

• Mida la fuerza de arrastre de fluidos en objetos de diversas formas en un túnel de viento.

• Mida la fuerza de contención actuante en una dupla de osciladores armónicos.

• Estudie movimientos armónicos amortiguados y no amortiguados, usando pesas y resortes.



Especificaciones

Tensión de salida:

+8 V para compresión de +50 N

-8 V para tracción de –50 N

Ruido presente en la salida:

+-2 mV

Máxima velocidad de variación de fuerza que reconoce:

30 N/milisegundo

Ancho de banda:

2 kilohertz (contiene un filtro pasabajos)

Longitud máxima del conector:

12 metros de cable sin inestabilidades

Deflexión máxima de la celda de carga:

0.28 mm.

Nota: este manual de instrucciones fue escrito asumiendo que el usuario está familiarizado conScience Workshop (y tiene acceso a la guía del usuario para Science Workshop). Los usuariospueden ganar habilidad trabajando con el tutorial dentro del Science Workshop. Otro recurso útiles la cartilla de referencia rápida para Science Workshop.



SENSOR DE HUMEDAD

Introducción

El Sensor de Humedad PASCO CI-6559 fue diseñado para usarse conjunto con la interfaz ysoftware Science Workshop. El Sensor de Humedad puede ser usado para realizar lecturasaisladas o mediciones continuas de humedad relativa ambiente.

Equipamiento Incluido

• Sensor de Humedad CI-6559.

• Cable de 8 pies con conectores DIN de 8 pines.

• Hoja de instrucciones.

• Bolso de almacenamiento.

Equipamiento Adicional Requerido

• PASCO Science Workshop versión 2.2.5 o posterior.

• Cualquier Interfaz PASCO Science Workshop.

NOTA: Para prevenir daños en el Sensor de Humedad u otros equipos, no sumerja el Sensor deHumedad en líquidos.

Especificaciones

Rango:

0% - 100% HRA

Exactitud:

Sin calibración

± 5% a HRA 60%

± 8% a HRA 90%

Con calibración con sal saturada

± 2% entre HRA 0 y 100%



Resolución:

RHA 0.1%

Velocidad de Respuesta:

15 segundos en aire de movimiento lento.

Repetitividad:

HRA 0.5%

Tipo de Conector:

DIN de 8 pines, compatible con Interfaz Science Workshop

Tensión de salida:

0 – 10V (HRA 0% - 100%)

El elemento transductor resiste vapores contaminantes, tales como: solventes orgánicos yamoníaco. Asimismo el elemento no se ve afectado por agua condensada.

Teoría

El elemento transductor de humedad es un dispositivo activo alimentado por 5VCC y una salidade CC que es proporcional a la humedad relativa del aire que lo rodea. Este elemento es uncircuito integrado altamente confiable, de rápida respuesta, y resistente a la contaminación. Latensión de salida varía entre 0.8 y 3.9 VCC, que se corresponden con humedades relativas de 0 a100% respectivamente.

Dos etapas de amplificación están incluidas para acondicionar las señales entre el elementotransductor de humedad y la Interfaz Science Workshop. La salida resultante de estas dos etapases tal que 0 a 10VCC se corresponden con 0 a 100% de humedad.

La primera etapa es usada para referenciar el rango del sensor de salida entre 0 y 3.1 voltios. Estoestablece 0 voltios como el 0% del punto relativo de humedad. La segunda etapa aplica unaganancia de 3.2, con lo que 3.1 VCC se incrementan hasta 10 VCC (100% de humedad relativa).El software Science Workshop toma como salida del sensor 0 – 10V, lo multiplica por 10 ymuestra el resultado como humedad relativa.

El Sensor de Humedad puede ser enchufado directamente, o a través del cable provisto conconcectores DIN de 8 pines, en cualquier interfaz Science Workshop.

Procedimiento Configuración

1. Conecte el Sensor de Humedad y cualquier canal analógico en la interfaz PASCO con elcable Interfaz,



o

Inserte la toma DIN del Sensor de Humedad directamente en el canal analógico de la interfazPASCO.

2. Abra la ventana de Configuración de Experiencias del Science Workshop. Haga clic yarrastre el icono del enchufe analógico hacia el icono del canal analógico que concuerda conel puerto analógico que Usted está usando para el Sensor de Humedad.

3. Seleccione “Sensor de Humedad” del menú desplegable.

4. Abra una ventana de Presentación, como la digital, arrastrando y dejando el icono deapropiado para el Sensor de Humedad.

5. Ventanas de presentación adicionales pueden ser abiertas siguiendo el procedimiento del pasonúmero 4.

Para optimizar resultados:

El Sensor de Humedad es capaz responder adecuadamente a rápidos cambios de la humedad. Sinembargo, para alcanzar esta respuesta, una muestra del entorno (aire) debe alcanzar el elementotransductor (posicionado cerca de la abertura del sensor). El sensor responde más rápido cuandose halla inmerso en una masa de aire en movimiento lento. Esto puede lograrse moviendo elsensor lentamente con la mano durante la recolección de información.

Calibración del Sensor de Humedad

Para la mayoría de las aplicaciones, la calibración del Sensor de Humedad no es requerida.

Si el sensor debe ser calibrado con Science Workshop existen dos métodos que pueden serutilizados; el método de calibración de “punto único” y el de “dos puntos”. Cada método sedescribe en detalle en el manual del usuario de software Science Workshop.

El uso de cualquiera de los métodos requiere que el sensor sea expuesto a una muestra dehumedad relativa conocida.

Calibración de “punto único”

Esta calibración es bastante fácil de implementar. El ”punto único” de calibración es un métodode calibración de “dos puntos” (ver abajo) donde la salida del Sensor de Humedad se asumecomo de 0 voltios a 0% HRA.

Para abrir la ventana de calibración, haga doble clic en el icono del Sensor de Humedad en laventana de Configuración de Experimentos. El otro punto de calibración se obtinee cuando seexpone el Sensor de humedad a una atmósfera de humedad relativa conocida. Cuando la lecturade la humedad se estabilice, aplique el valor % HRA conocido en el área High Value de laventana de Calibración y haga clic en “Read”. Luego haga clic en OK para cerrar la ventana decalibración.



Calibración de Dos Puntos

Este método presenta más dificultades para su implementación, ya que el sensor debe serexpuesto a dos diferentes atmósferas con diferentes niveles conocidos de humedad para obtenerlos valores más altos y más bajos y de acuerdo a ello calibrar el sensor. Esta dificultad puede sersuperada usando un dispositivo conocido como celda de sales saturadas.

Una celda de sales saturadas es un sistema cerrado que contiene soluciones salinas saturadas yaire. El aire en un sistema como este encuentra su equilibrio a una humedad relativa particular. ElHRA específico a través del cual el sistema se equilibra se basa en la capacidad de las solucionessalinas saturadas para extraer o agregar (a través de la evaporación) vapor de agua desde o haciael aire. Esta es una herramienta común para la calibración de los instrumentos de humedadrelativa.

Las lecturas de %HRA altas o bajas deben ser entradas en la Ventana de Calibración como seexplicó más arriba en la sección de calibración de “punto único”.

Construcción de una Celda de Solución Salina Saturada

1. Un vaso de o plástico puede ser usado como recipiente para la celda.

2. Vierta aproximadamente 1 cm de agua destilada en el recipiente.

3. Agregue sal común de mesa en cantidad suficiente para crear la solución salina deseada.

Sugerencia

Debe existir un exceso de sal (visible en el fondo del recipiente) para asegurarse de que lasolución esté saturada).

Una celda cerrada construída con NaCI debe tener un HRA de aproximadamente 75%. Una celdasimilar construida con MgCI tendrá un HRA del 33%.

El “punto úinico de calibración” también puede ser cumplimentado con con una celda salinasaturada.

Cuando se practica la calibración del Sensor de Humedad , este debe ser situado en la celdasalina saturada (sin sumergirlo en el líquido) y permitírsele alcanzar el equilibrio. Esto puedellevar 30 minutos o más.

Montaje sobre otros aparatos

Use el tornillo de ¼-20 situado en la parte inferior del gabinete para fijar el Sensor de Humedad aun aparato experimental. El agujero calza en la espiga incluida en algunos aparatos PASCO.



SENSOR DE PRESIÓN ABSOLUTA

Introducción

El sensor de presión absoluta PASCO CI-6532A , esta diseñado para ser usado con la interfazScience Workshop. El CI-6532A incluye una unidad sensora de presión, un cable de extensióncon conectores tipo DIN de 8 pines, conectores rápidos, un tubo de poliuretano, y una jeringa.

El elemento transductor de presión compara la relación entre dos presiones: una de ellas es laexterior que se intenta medir y la otra es la de una unidad interna sellada al vacío, que se tomacomo referencia.

El elemento sensor fue diseñado para ser usado con gases no corrosivos como aire, helio,nitrógeno, etc. No exponga el sensor a líquidos.

Equipamiento

Equipo incluido

• Unidad de sensora de presión (absoluta)

• Conectores rápidos (4)

• Tubo de poliuretano (0.6 m)

• Jeringa plástica (20 cm calibrada)

Equipo adicional requerido

• Computadora (pc o macintosh)

• Interfaz de la serie Science Workshop

• Software Science Workshop versión 2.2 o superior

Otros elementos están disponibles según el siguiente detalle:

• Jeringa plástica (código 699-084)

• Tubo de poliuretano (640-023)

• Conectores rápidos (640-021)

Rango y resolución

El rango del sensor de presión absoluta (CI-6532A) es entre 0 y 700 kPa (o de 0 a 6.9 atmósferas)

La presión atmosférica es normalmente alrededor de 101.326 (kPa). La presión puede ser medidaen diferentes unidades (p.e. atmósferas, pulgadas de mercurio, kilopascales, bares, libras porpulgadas cuadradas). Algunos valores equivalentes de presión son:



1 atmósfera = 30.00 inHg (a 16 ºC)

= 760 mmHg

= 101.326 kPa

= 1.013 Bar = 1013 milibares

= 14.696 (psi)

El máximo del rango de presión expresada en estas unidades equivalentes se pueden ver en latabla 1.

La presión máxima en el corto plazo que el sensor puede tolerar, sin daño permanente, es de 1kPa (150 psi). Por favor sea cuidadoso de no aplicar altas presiones al sensor.

La tensión de salida del sensor es de +1.00 volt cuando la presión es de 100 kPa y donde latensión de salida es lineal. Por lo tanto, la tensión de salida debe ser de + 7.00 volts en el rangomáximo (700 kPa). La Resolución del sensor es de 0.5 KPa (cuando se usa la Interfaz PASCO).Esta resolución trasladada a otras unidades de presión es:

Unidades Resolución

Pulgadas de Hg 0.148

MmHg 3.750

MiliBar 5.088

Psi 0.072

Atmósferas 0.004

La unidad sensora contiene un amplificador operacional de precisión que puede soportar una altacarga capacitiva, como un cable de extensión de 6 metros (CI –6515). Contiene también unaresistencia en paralelo con el trasductor para compensar las variaciones de temperaturasinducidas. El sensor tiene un coeficiente negativo de temperatura (es decir, la resistenciadisminuye a medida que la temperatura aumenta) y la resistencia tiene un coeficiente detemperatura positiva.

Funcionamiento

Ajuste del equipo

Conecte la unidad sensora de presión al canal analógico A, B o C de la Interfaz ScienceWorkshop, ya sea directamente, o a través del cable de extensión provisto.



Coloque el conector rápido en la entrada de presión de la unidad sensora de presión. Como elsensor es compensado en temperatura, los cambios de temperatura en el lugar no interferirán conlos datos proporcionados por el sensor.

Uso de la jeringa y los conectores rápidos

El sensor de presión esta diseñado para experimentos en los cuales se estudian las leyes de losgases o la velocidad de una reacción química observando el aumento o disminución en lapresión. Por ejemplo la ley de Boyle en física clásica puede ser demostrada usando el sensor y lajeringa. Ver figura 2.

Para conectar la jeringa al sensor, corte una pequeña porción de tubo de poliuretano (unos 3 cm).Colocar el extremo de un conectores rápidos con la pequeña porción de tubo. Colocar en el otroextremo del tubo la jeringa.

Nota: se puede lubricar el extremo del conector para facilitar la colocación del tubo. Puedecolocar una pequeña cantidad de aceite de silicona o saliva sobre el extremo y luego limpiarlocon un paño de manera que quede sólo una fina capa de lubricante.

Presente el conector rápido a la entrada de presión del sensor. Coloque el conector presionandosobre la entrada y luego gire en sentido horario hasta que ajuste (menos de un octavo de vuelta).

El extremo del conector puede girar libremente incluso cuando el conector esta firmementeconectado al sensor.

Montaje sobre un aparato experimental

Use el conector a rosca ¼-20 ubicado en la parte superior de la unidad sensora para fijar el sensora un aparato experimental. El orificio de alineación se encastra en una espiga incluida en algunosaparatos PASCO.

Experimentos sugeridos

Ley de Boyle (presión vs Volumen)

La ley de Boyle es un experimento clásico en física (y química) que puede ser demostrada usandoel sensor y la jeringa. Ajuste la jeringa a 15 cc. Conéctela a la entrada de presión del sensor.Registre datos a medida que se varía el volumen, comenzando con un valor de volumen mayor alinicial (e.g. llevar la jeringa a 20 cc.). Continúe con el registro de datos a medida que sedisminuye el volumen a valores de 15 cc y menores.

Ley de Gay-Lussac (presión vs Temperatura absoluta)

La ley establece que si el volumen permanece constante, la presión de un gas encerrado esdirectamente proporcional a su temperatura absoluta. Coloque un recipiente cerrado con airefijando la pieza de plástico más larga a un tapón en un pequeño Erlenmeyer de 12.5 ml. Conecte



el otro extremo del tubo a la entrada de presión. Coloque el Erlenmeyer en baños de agua adiferentes temperaturas. Registre los datos de cómo varía la presión con los cambios detemperatura.

Presión en líquidos

Coloque el extremo de un tubo largo bajo agua. La lectura en la presión debería aumentar 0.0978kPa (0.02896 inHg) por centímetro de profundidad bajo el agua. Se puede usar un tubo en formade “J” para estudiar como la presión se relaciona a las diferencias de altura en el liquido en lasdos partes del tubo.

Estudio de reacciones químicas observando la presión

Muchas reacciones químicas producen gases que pueden producir un incremento en la presión enun recipiente cerrado. La variación de la relación de la presión puede ser usada para calcular lavelocidad de la reacción.

Otros

PASCO también produce sensores de presión diferencial (CI-6533) y barómetros (CI-6531). Elsensor de presión diferencial es similar al CI-6532A, excepto que ambas entradas del trasductorestán abiertas a la atmósfera. Éste fue diseñado para llevar a cabo experimentos en donde lapresión difiere de una parte del aparato a otra, como en un tubo de Venturi o para lademostración del principio de Bernoulli. El barómetro tiene un rango desde los 800 a 1100milibares (24 a 32 inHg). Esta diseñado para ser un sensor de presión seguro, preciso paraestudios climáticos. Es compensado en temperatura y posee un regulador interno de tensión, demanera que cambios en la fuente de alimentación de la computadora no afectaran los datos.

Nota: este manual de instrucciones fue escrito asumiendo que el usuario está familiarizado conScience Workshop (y tiene acceso a la guía del usuario para Science Workshop). Los usuariospueden ganar habilidad trabajando con el tutorial dentro del Science Workshop. Otro recurso útiles la cartilla de referencia rápida para Science Workshop.

Especificaciones para los conectores DIN

1. salida analógica (+), -10 a +10 V

2. salida analógica (-) a tierra

3. sin conexión

4. +5 V DC

5. conexión a tierra

6. +12 V DC

7. -12 V DC

8. sin conexión

PASCO scientific Manual del Sistema Science WorkshopExperiences para Riel de Aire

Velocidad Instantanea vs Velocidad Media


6. Experiencias para el Riel de AireExperiencia 1:

VELOCIDAD INSTANTANEA vs VELOCIDAD MEDIA

Parte 1

FAMILIARIZACION Y TECNICAS DE TRABAJO COMUNES PARA USARCON EL RIEL DE AIRE

Equipamiento requerido:

• Riel de aire.

• Fuente de aire.

• Deslizador con flag.

• Planchuela o taco para desnivelar el rielde aire.

• Interfase SW 500, 700 o 750

• Dos barreras infrarrojas con pie (ME9204)

INDICACIONES PRELIMINARES PARA INSTALAR EL RIEL DE AIRE:

1. Pon las patas al riel.

2. Instala los topes de pista.

3. Conecta la fuente de aire al riel.

4. Enciende la fuente.

5. Coloca un deslizador (glider) sobre el riel.

6. Nivela el riel con los tornillos de las patas, verificando que el carro vaya y venga con unmovimiento MRU. Presta especial atención a que el carro no se vuelva sólo, aún cuando hayatenido una velocidad inicial muy baja.

INDICACIONES PARA OBTENER UN RENDIMIENTO OPTIMO DE LASBARRERAS INFRARROJAS:

7. Coloca el flag sobre el deslizador, y alínearlo lo mejor posible con su eje longitudinal.

8. Monta la barrera infrarroja sobre el pie, y colocala perpendicular al eje principal del riel.

9. Desplaza la barrera infrarroja de manera que, sin obstaculizar el movimiento del carrito, quedesu extremo receptor (el de la rendija) lo más próximo posible al flag.




10. Conecta la barrera a la interfase, en este caso a la entrada 1.

11. Alimenta y enciende la interfase si está conectada a la PC mejor...:)

12. Desplaza el carrito hasta que se encienda el LED (luz pequeña) rojo de la barrera infrarroja.En ese preciso instante frena el carrito y toma nota de la posición exacta del extremo anterior delmismo.

13. Continúa desplazando el carrito hasta que se apague el LED. En ese preciso instante frenalo ytoma nota de la posición exacta del mismo extremo que se usaste como referencia anteriormente.

14. La longitud efectva del flag (D) será igual a la diferencia entre estas dos distancias. Estalongitud efectiva, normalmente es un poco diferente de la longitud física del flag, debido aparticularidades de los dispositivos ópticos y electrónicos que usan TODOS los sistemas debarreras infrarrojas.

NOTA: Dado que todos los cálculos de velocidad y magnitudes derivadas serán hechos a partirdel tiempo que está bloqueada la barrera y de la longitud efectiva del flag, es de la mayorimportancia realizar los pasos anteriores con la debida atención.

PRIMER PRACTICO SIGNIFICATIVO PARA LA MATERIA CON EL RIELDE AIRE

El docente introducirá en clase los conceptos de velocidad media e instantánea. Para hacer lademostración se desnivelará ligeramente el riel y se utilizarán dos barreras infrarrojas para medirla velocidad instantánea en dos puntos del recorrido y se tomará como velocidad media laseparación efectiva entre las barreras dividida la diferencia entre los tiempos de disparo de laprimera y la segunda.

Mediremos tres tiempos:

t1 = tiempo de bloqueo de la primera barrera.

t2 = tiempo de bloqueo de la segunda barrera.

t3 = diferencia entre el tiempo en que comienza el bloqueo de la segunda barrera y el tiempo enque comienza el bloque de la primera.

15. Coloca una segunda barrera infrarroja en la entrada 2 de la interfase.

16. Desnivela el riel, colocando una planchuela de espesor conocido bajo su pie con punto deapoyo único.

17. Sitúa la primera barrera de manera que comience a bloquearse cuando el extremo anterior delcarrito esté justo sobre la marca de 60cm.

18. Sitúa similarmente la segunda para 170cm. Con esto, la distancia efectiva entre barreras seráde 1.10m.

19. Coloca el fin de carrera con freno de cera en el extremo bajo del riel.




20. Haz varios lanzamientos (por lo menos cinco, o diez si hay tiempo suficiente) y toma nota delos valores promedio obtenidos para t1, t2 y t3.

21. Tomando en cuenta las lecturas de la tabla de valores, podrás realizar los cálculoscorrespondientes a la velocidad instantánea al cruzar cada una de las barreras, y la velocidadmedia para todo el recorrido.

Toma nota de la Velocidad media entre las dos barreras. Asignaremos esta velocidad media alpunto central equidistante de ambas.

La siguiente experiencia será igual, pero cambiarás las ubicación de ambas barreras de modo quese acerquen 10 cm cada una al punto central.

>>> Sigue en parte 2 <<<




Experiencia 1:


Parte 2


Iguales a las de la parte 1


Iguales a las de la parte 1

SEGUNDA PARTE DEL PRIMER PRACTICO SIGNIFICATIVO CON EL RIELDE AIRE



24. Haz varior tiros (por lo menos cinco, o diez si hay tiempo suficiente) y tomar nota de losvalores promedio obtenidos para t1, t2 y t3, vi1, vi2, vm1a2.

25. Si tomas en cuenta las lecturas de la tabla de valores, podrás realizar los cálculoscorrespondientes a la velocidad instantánea al cruzar cada una de las barreras, y la velocidadmedia para todo el recorrido.

Toma nota de la velocidad media promedio entre 1 y 2.





Experiencia 1:


Parte 3


Iguales a las de 01 y 02


Iguales a las de 01 y 02

SEGUNDA PARTE DEL PRIMER PRACTICO SIGNIFICATIVO PARA LAMATERIA CON EL RIEL DE AIRE



28. Haz varior tiros (por lo menos cinco, o diez si hay tiempo suficiente) y toma nota de losvalores promedio obtenidos para t1, t2 y t3, vi1, vi2, vm1a2.







Experiencia 1:


Parte 4


Iguales a las de 01, 02 y 03


Iguales a las de 01, 02 y 03

CUARTA PARTE DEL PRIMER PRACTICO SIGNIFICATIVO PARA LAMATERIA CON EL RIEL DE AIRE

30. Situar la primera barrera de manera que comience a bloquearse cuando el extremo anteriordel carrito esté justo sobre la marca de 90cm.

31. Situar similarmente la segunda para 140cm. Con esto, la distancia efectiva entre barreras seráde 0.50m.

32. Hacer varior tiros (por lo menos cinco, o diez si hay tiempo suficiente) y tomar nota de losvalores promedio obtenidos para t1, t2 y t3, vi1, vi2, vm1a2.



PREGUNTAS

1. ¿Cuál de todas las velocidades medias que obtuviste crees que es más parecida a la velocidadinstantánea en el punto medio entre las barreras?

2. ¿Puedes extrapolar de los datos obtenidos una aproximación aún mayor a la velocidadinstantánea en el punto central?

3. ¿Cuáles son los factores que crees que influyen más en la precisión de la determinación de lavelocidad instantánea? (discute sobre las características del timer, las barreras infrarrojas, el tipode movimiento)

4. ¿Puedes imaginar algún método de medición de la verdadera velocidad instantánea? ¿o es estauna magnitud que debe ser siempre inferida de la medición de velocidades medias?




El docente deberá discutir nuevamente los conceptos de velocidad media e instantánea, a la vistade los resultados obtenidos.

>>> Fin de la Experiencia 01 <<<


Cinemática del Plano Inclinado


Experiencia 02:

CINEMÁTICA DEL PLANO INCLINADO


• Riel de aire.

• Fuente de aire.


• Bloque para inclinar el riel de aire.

• Barrera infrarroja con pie (ME 9204).

INSTALACION Y AJUSTE DE LOS EQUIPOS

Igual a la experiencia 01. Esta parte del trabajo del laboratorio es fundamental. Las rutinas depreparación de equipo y aseguramiento de mediciones confiables, lejos de ser un anexo molestodel trabajo de laboratorio, son su parte más valiosa, por lo que te rogamos que las lleves a cabocon la mayor atención.

PROPOSITO DE LA EXPERIENCIA

Estudiaremos la velocidad final de un deslizador como función de la distancia recorrida desde elorigen del sistema de referencias (en lugar de hacerlo como función del tiempo, que es la manerahabitual).

Comenzaremos soltando el carrito a 10cm de la barrera infrarroja y repetiendo los lanzamientosaumentando la distancia 10cm cada vez.

Ingresa por el teclado los valores de distancia a la que se ha soltado el carrito, una vez que éstehaya pasado a través de la barrera.

Usaremos una función de este software, que permite comparar la gráfica de los datos obtenidoscon la de una función esencialmente simple, del tipo:

y = a1 + a2 ( x + a3)^a4

Donde a1, a2, a3 y a4 son constantes buscadas de manera que ambas gráficas sean lo másparecidas posible. La similitud entre ambas gráficas se puede observar en el el factor chi^2,cuánto más próximo sea a chi^2 a cero, más parecidas serán.

Observa el tipo de ajuste óptimo, considerando especialmente el exponente (a4) al que se debeelevar la distancia para que arroje como resultado la velocidad (aprox 1/2, o sea su raízcuadrada).


Movimiento Uniformente Acelerado


Experiencia 03

MOVIMIENTO UNIFORMEMENTE ACELERADO, DEBIDO A LAFUERZA APLICADA AL SISTEMA POR PESAS COLGADAS A TRAVESDE UNA POLEA.


• Riel de aire.

• Fuente de aire.


• Polea de muy bajo rozamiento paraacoplar a un extremo del riel.

• Hilo de coser.

• Portapesas.

• Juego de pesas.

• Interfase 500, 700 o 750

• Barrera infrarroja con pie (ME 9204)








7. Coloca la polea de bajo rozamiento en un extremo del riel.

8. Vincula el deslizador con el portapesas mediante un trozo de aproximadamente 1.2m de hilode coser.

9. Haz pasar el hilo de coser por la polea.

10. Coloca la polea infrarroja en una posición tal que los rayos de la polea la activen. Determinala distancia que recorre el carrito entre la obturación sucesiva producida por dos rayos de lasiguiente manera:

10.a. Haz una marca sobre un rayo de la polea.

10.b. Alinea ese rayo con una posición de referencia (por ejemplo la horquilla de la polea).

10.c. Coloca el deslizador lo más alejado posible de la polea, y toma nota de su posición (x1).


Movimiento Uniformente Acelerado


10.d. Monta el hilo de coser sobre la polea.

10.e. Mueve el deslizador hacia la polea, hasta que la polea haya dado un número entero devueltas (n). Haz n tan grande como las dimensiones de la polea y la pista te lo permitan.

10.f. Detén el carrito, y toma nota de su nueva posición (x2).

10.h. Cuenta el número de rayos de la polea (nr).

10.i. La distancia recorrida por el carrito entre el corte producido por dos rayos sucesivos será: D= ( x2 - x1) / ( n * nr)

10.j Esta magnitud D podrá usarse de la misma manera que la longitud efectiva del flag en laexperiencia 1.

11. Haz doble click sobre el ícono de la polea inteligente que está sobre el gráfico del frente de lainterfase, e ingresa este valor D como longitud del arco entre radios.

12. Colocar algunas pesas en el portapesas y otras en el carrito.

13. Pesar el conjunto carrito+pesas+portapesas+hilo

Hacer varios tiros, oprimiendo GRABAR Y STOP para cada uno de ellos. Ir pasando las pesasdel carrito al portapesas.

Comparar las gráficas y discutir los resultados


La Fuerza de la Gravedad


Experiencia 04

LA FUERZA DE LA GRAVEDAD

MOVIMIENTO UNIFORMEMENTE ACELERADO EN UN PLANOINCLINADO

Materiales requeridos:

• Riel de aire.

• Fuente de aire.


• Polea de muy bajo rozamiento paraacoplar a un extremo del riel.

• Planchuela/s para desnivelar la pista.

• Calibre.

• Interfase 500, 700 o 750.

• Barrera infrarroja con pie (ME 9204)

CONSIDERACIONES GENERALES

Medir directamente la aceleración de la gravedad puede ser un tanto difícil, debido a que lavelocidad crece muy rápidamente y los tiempos implicados son muy breves.

Para trabajar más comodamente se utiliza un plano inclinado, el que, si forma un ángulo alfa conla horizontal, resulta en un g disminuido a g * sen alfa.

Por otra parte, medir directamente con precisión pequeños ángulos de alfa en el riel de aire puedeser una tarea difícil. Por ello te proponemos la siguiente solución:

1. Nivela horizontalmente el riel, tal como se describió en la primera experiencia.

2. Mide con un calibre el espesor de una planchuela, o grupo de ellas.

3. Colócalas debajo de la pata simple y calcula el seno del ángulo alfa como el espesor de laplanchuela dividido la distancia entre puntos de apoyo.









La Fuerza de la Gravedad


7. Coloca la polea de bajo rozamiento en un extremo del riel.

8. Vincula el deslizador con el portapesas mediante un trozo de aproximadamente 1.2m de hilode coser.

9. Haz pasar el hilo de coser por la polea.

10. Coloca la polea infrarroja en una posición tal que los rayos de la polea la activen. Determinala distancia que recorre el carrito entre la obturación sucesiva producida por dos rayos de lasiguiente manera:

10.a. Haz una marca sobre un rayo de la polea.

10.b. Alinea ese rayo con una posición de referencia (por ejemplo la horquilla de la polea).

10.c. Coloca el deslizador lo más alejado posible de la polea, y toma nota de su posición (x1).

10.d. Monta el hilo de coser sobre la polea.

10.e. Mueve el deslizador hacia la polea, hasta que la polea haya dado un número entero devueltas (n). Haz n tan grande como las dimensiones de la polea y la pista te lo permitan.

10.f. Detén el carrito, y toma nota de su nueva posición (x2).

10.h. Cuenta el número de rayos de la polea (nr).

10.i. La distancia recorrida por el carrito entre el corte producido por dos rayos sucesivos será: D= ( x2 - x1) / ( n * nr)

10.j Esta magnitud D podrá usarse de la misma manera que la longitud efectiva del flag en laexperiencia 1.

11. Haz doble click sobre el ícono de la polea inteligente que está sobre el gráfico del frente de lainterfase, e ingresa este valor D como longitud del arco entre radios.

PROCEDIMIENTO

1. Con un mismo ángulo alfa, efectúa varios lanzamientos con distintas pesas cargadas sobre elcarrito (cuida de mantenerlas balanceadas).

2. Calcula, a partir de los resultados, y del peso del conjunto carrito+pesas, la fuerza ejercida enel sistema y la aceleración de la gravedad. Compara los valores obtenidos.


Masa Gravitacional versus Masa Inercial


Experiencia 05


Materiales requeridos:

• Riel de aire.

• Fuente de aire.

• Dos deslizadores.

• Rebotador con forma de planchuela

• Rebotador con banda elástica.

• Piolín.

CONSIDERACIONES GENERALES

Un cuerpo ubicado cerca de la superficie de la tierra experimenta una atracción dirigida hacia elcentro de ella (hacia abajo) con una magnitud F = m g, donde F es la atracción gravitacional, g esuna constante, y m es la masa gravitacional del cuerpo. Si la gravedad es la única fuerza queactúa sobre el cuerpo, éste se acelerará hacia abajo. La aceleración se puede determinar usando laSegunda Ley de Newton para el movimiento: F = m a. Aquí F es la fuerza que actúa sobre elcuerpo, a es la aceleración, y m es la masa inercial del cuerpo. Substituyendo la fuerzagravitacional dentro de la ecuación de movimiento obtenemos: m g = m a, o g = a, lo que nosindica que todos los cuerpos que pueden caer libremente, independientemente de cuál sea sumasa, lo hacen con una aceleración igual a g. Este es un hecho que puedes comprobar fácilmente,soltando desde la misma altura dos objetos de diferentes masas al mismo tiempo.

Parece incorrecto que dos objetos con diferentes masas caigan con la misma aceleración.Después de todo, con sólo sostenerlos en las manos puedes verificar que son atraídos hacia latierra con fuerzas diferentes. Analíticamente, la razón por la cual todos los cuerpos experimentanla misma aceleración en un campo gravitacional es que la masa gravitacional en F = m g es lamisma que la masa inercial en F = m a. Las masas utilizadas en estas dos ecuaciones se refieren acualidades muy diferentes. En realidad, las ecuaciones anteriores debieran escribirse comoFgravitacional = mg g y F = mi a, para marcar la diferencia entre masa gravitacional y masa inercial.La masa gravitacional es una medida de la fuerza de atracción que el cuerpo siente hacia otroscuerpos. La masa inercial es una medida de el grado en que un cuerpo se resiste a cambiar suestado de movimiento (velocidad) cuando se le aplica una fuerza (cualquier fuerza, no sólo lagravitatoria).











7. Agrega a un deslizador el rebotador con forma de planchuela.

8. Agrega al otro deslizador el rebotador con banda elástica.

9. Usando una balanza, mide cuidadosamente la masa gravitacional de cada uno de losdeslizadores con los accesorios instalados (m1 y m2).

10. Coloca ambos deslizadores sobre la pista y átalos con un piolín, comprimiendo el rebotadorcon banda elástica contra el rebotador de planchuela.

11. Coloca los deslizadores cerca del centro del riel, de manera que queden perfectamentequietos, y toma nota de sus posiciones.

12. Ahora corta el piolín, con lo que los deslizadores saldrán disparados hacia los extremos delriel. Fíjate cuál deslizador llega primero al final del riel, y también toma nota de la posiciónen la que los deslizadores vuelven a encontrarse después de haber rebotado en los extremos.

13. Repite el ensayo, y encuentra una posición tal que los deslizadores lleguen simultáneamente alos extremos del riel, y se reencuentren en el mismo punto en que se separaron. Ubicacuidadosamente este punto, y anota su posición.

14. Una vez que hayas encontrado el punto de arranque correcto, repite el ensayo al menos 5veces desde el mismo. Cada vez, mide la posición de el punto de reencuentro con la mayorprecisión posible. Anota el punto de arranque como xo, y los puntos de reencuentro x1 a x5,enla Tabla 5.1.

15. Ahora cambia la masa de uno de los deslizadores agregándole pesas. Repite el experimentopara encontrar el nuevo punto de lanzamiento que hace que los deslizadores se reencuentrenen el mismo. Anota tus resultados en la tabla 5.1.

NOTA: Esta experiencia se puede efectuar más fácilmente si los deslizadores quedan adheridoscuando chocan. Puedes lograr esto usando los componentes para colisión inelástica (la aguja y elreceptáculo con cera), y un resorte comprimido entre estos componentes. Después de acelerar losdeslizadores, el resorte queda libre, cayendo de la pista, dejando el camino libre para que losdeslizadores se adhieran al reencontrarse.




Tabla 5.1

xo X1 X2 X3 X4 X5

CÁLCULOS

El sistema formado por los dos deslizadores, mientras que están sujetos con el piolín, tienenmomentum (cantidad de movimiento) cero. Expresado matemáticamente: m1 V1 = - m2 V2.Cuando se corta el piolín, el momentum debe continuar siendo cero. Por lo tanto, las velocidadesde los deslizadores son inversamente proporcionales a sus masas incerciales. Ignorando el signomenos (lo que equivale a tomar el valor absoluto de las velocidades) V1/ V2 = m2/ m1. Midiendocuidadosamente las distancias viajadas por ambos deslizadores, puedes determinar sus masasinerciales respectivas.

NOTA: Reflexiona cuidadosamente cuando determines la distancia viajada por cada deslizador.(Elige un punto en particular de cada deslizador y determina qué tan lejos viajaron esos puntos).

ANÁLISIS

Compara la relación entre las masas inerciales y las masas gravitacionales que mediste. ¿Quétan exactamente se corresponden?. Argumenta sobre las posibles fuentes de error en estaexperiencia. ¿Cómo se podrían mejorar los resultados usando el mismo equipamiento? ¿Cómopodrías mejorar los resultados mejorando el equipamiento?


Impulso Y Cantidad de Movimiento


Experiencia 06

IMPULSO Y CANTIDAD DE MOVIMIENTO CON EL RIEL DE AIRE

Parte 1


• Riel de aire.

• Fuente de aire.

• Dos deslizadores con sendos flags y accesorios para choque elástico.

• Dos barreras infrarrojas con pie

PROPOSITO GENERAL

Haremos chocar dos carritos entre sí, y compararemos su movimiento antes y después delchoque.

Deslizador 1Deslizador 2

Barrera infrarroja 1 Barrera infrarroja 2

Verificaremos hasta qué punto es válida la relación:

pi = m1 v1i + m2 v2i = m1 vif + m2 v2f = pf

PROCEDIMIENTO PREPARATORIO DE CALIBRACION

1. Asegúrate de que el riel esté perfectamente horizontal, tal como se describe en la experiencia01.

2. Coloca las barreras infrarrojas aproximadamente en 1/3 y 2/3 de la longitud de la pista.

3. Mide las masas m1 y m2 de los deslizadores




4. Mide las longitudes efectivas de los deslizadores L1 y L2.

5. Haz doble clic sobre cada uno de los iconos de las barreras infrarrojas e ingresa los valorespertinentes para L1 y L2

6. Coloca el deslizador 1 cerca del final de la pista.

7. Coloca el deslizador 2 en un lugar intermedio entre ambas barreras infrarrojas.

8. Ingresa en la calculadora experimental los valores apropiados de m1 y m2 para que loscálculos de cantidad de movimiento sean válidos.

9. Oprime REC o GRABAR.

10. Lanza el deslizador que está en un extremo contra el que está en el medio de la pista.

11. Después que se haya producido el choque, y ambos deslizadores hayan pasado por debajo delas barreras infrarrojas, oprime STOP o ALTO.

12. Toma nota de los siguientes tiempos:

t1i = tiempo de obturación de la barrera 1 por el deslizador 1 antes de la colisión.

t2i = tiempo de obturación de la barrera 2 por el deslizador 2 antes de la colisión (en este casono se \considera t2i porque el deslizador 1 está en reposo antes de la colisión).

t1f = tiempo de obturación de la barrera 1 por el deslizador 1 después de la colisión.

t2f = tiempo de obturación de la barrera 2 por el deslizador 2 después de la colisión.

13. Con estos tiempos, Science Workshop calculará v1 y v2 antes y después de la colisión.

14. Con estos valores, Science Workshop calculará p1 y p2 antes y después de la colisión.

NOTA: La colisión debe ocurrir después de que el deslizador 1 ha atravesado completamente labarrera infrarroja 1.

15. Repite la experiencia varias veces, variando la masa de uno o ambos deslizadores.

16. Prueba con colisiones en las que la velocidad inicial del deslizador 2 no sea cero. Tal veztengas que practicar un poco para que la colisión se dé en las condiciones requeridas por lasbarreras infrarrojas.




DATOS Y CALCULOS

1. Con los datos de cada experiencia, llena una fila de la siguiente tabla

Valores Medidos Valores Calculados

m1 m2 t1i t2i t1f t2f v1i v2i v1f v2f pi pf

PREGUNTAS

1. ¿Se conservó la cantidad de movimiento en todas las colisiones que experimentaste? Si nofue así, trata de dar una explicación a las discrepancias.

2. Si un deslizador rebota contra el fin de la pista, tendrá casi la misma cantidad de movimientoque antes del choque, pero con sentido opuesto. ¿Se conserva la cantidad de movimiento ental caso?. Explica tu respuesta.

3. Supón que la pista haya estado inclinada durante la experiencia. ¿Se conservaría en este casola cantidad de movimiento en la colisión? ¿Por qué sí? ¿Por qué no?

Parte 2

Diseña y ejecuta una experiencia para investigar la conservación del momentum (cantidad demovimiento) en una colisión inelástica, en la que los dos deslizadores queden unidos después delchoque en lugar de rebotar. Si estás usando un riel de aire PASCO, reemplaza los rebotadores porla aguja y el receptáculo con cera.

PASCO scientific Manual del Sistema Science WorkshopExperiences Generales sobre Física

Movimiento Lineal – Espacio y Tiempo


7. Experiencias Generales sobre FísicaExperimento SP01: Movimiento Lineal – Espacio y Tiempo(Sensor de Movimiento)

Concepto Tiempo SW Interfase Archivo Windows®

Movimiento Lineal 30 m 500, 700, 750 SP01.SWS

EQUIPO REQUERID

• Interfase ScienceWorkshop™

• base y barra de soporte

• sensor de movimiento

OBJETIVO

El objetivo de este experimento es demostrar la relación entre el movimiento de un objeto -Tú- yla gráfica del espacio en función del tiempo.

NOTA: Este experimento se realiza mas fácilmente si tienes un compañero que corra elprograma mientras tu realizas el experimento.

TESIS

Cuando se describe el movimiento de un cuerpo es muy importante saber el punto de referencia,la velocidad, la aceleración y la dirección del movimiento. El Sensor de Movimiento dePASCO, usa pulsaciones de ultrasonido que se reflejan del objeto en movimiento determinandoasí su posición. El cambio de posición del objeto es medido muchas veces durante cada segundo.La rapidez con que un objeto cambia de posición al transcurrir el tiempo expresa la velocidadm/seg. (Metros por segundo). La rapidez con que el objeto cambia la velocidad al transcurrir eltiempo expresa la aceleración m/seg2 (metros por segundo al cuadrado). La posición del objetoen un momento determinado puede ser trazada en una gráfica distancia - tiempo. También sepuede graficar la velocidad y la aceleración en función del tiempo. La gráfica es un dibujomatemático del movimiento del objeto. Por esto es muy importante entender e interpretarcorrectamente la gráfica de espacio, velocidad y aceleración en función del tiempo. En esteexperimento tu trazarás la gráfica de espacio en función del tiempo a medida que el movimientose va realizando.




PROCEDIMIENTOEn este experimento tu serás el objeto en movimiento. El sensor de movimiento medirá tuposición a medida que te mueves en línea recta con diferentes velocidades. El programa“ScienceWorkshop” graficará tu movimiento en función del tiempo.

El reto en este experimento es moverse de tal forma que la gráfica de tu movimiento coincidaexactamente con la gráfica que ya existe en el programa.

PARTE I: Conexión del Computador

1. Conecta la interface del “ScienceWorkshop” al computador, enciéndela y finalmenteenciende el computador.

2. Enchufa los conectores del sensor de movimiento a los canales digitales 1 y 2 de lainterface. Conecta el enchufe con cinta amarilla al canal digital 1 y el otro enchufe al canaldigital 2.

3. Abre el archivo "ScienceWorkshop" titulado SP01.SWS

• El documento tiene una gráfica espacio (m) en función del tiempo (seg.). La gráfica nuestra los valores de espacio y tiempo usando los valores de “DatosData”, (ver la guía del usuario del ScienceWorkshop).




• (Nota: Usa la ventana Notas sobre los experimentos. Para visualizar la explicación, clicken la ventana y selecciona la explicación de las listadas en la carta de explicaciones. Clicken el botón de aumentar, restaurar o agrandar ubicado en la esquina superior derecha de laventana y cambie las especificaciones del experimento.)

4. Las "Opciones de Muestreo…" para este experimento son las siguientes: Frecuencia deMuestreo: Rápidas = 10 Hz, Tiempo digital 10000 Hz y Condición de Parada = 10.00 seg.




PARTEII: Calibración del Sensor y Montaje del Equipo

• No necesitas calibrar el sensor de movimiento.

1. Monta el sensor de movimiento en una barra de soporte de tal forma que el sensor apunte atu abdomen cuando te paras al frente de él. Asegúrate que puedes pararte a por lo menosdos metros de distancia del sensor.

• NOTA: Asegúrate de despejar el área (por lo menos 2 metros). Durante este experimento teestarás moviendo hacia atrás alejándose del Sensor

2. Asegúrate que mientras te mueves alejándose del sensor, la pantalla del computador esté alalcance de tu vista.

Base/BarraDe Suporte

Sensorde Mov.

Mesa

Interface

Movimiento Lineal: Posición y Tiempo

PARTE III: Registro de Datos

1. Click sobre la gráfica para activarla. Agrándala al tamaño de la pantalla.




2. Estudia detalladamente la gráfica posición en función del tiempo y determina lo siguiente:

• ¿A qué distancia del sensor debes tu estar al empezar el movimiento? _______ (m)

• ¿Hasta qué distancia debes tu moverse? _______ (m)

• ¿Cuánto tiempo debe durar tu movimiento? _______ (seg)

3. Cuando estés listo, párate al frente del sensor. ADVERTENCIA: Te vas a mover enreversa, por lo tanto asegúrate que no haya obstáculos detrás de ti.

4. Click en el botón “REC”( ) para empezar el registro de datos. (El registro de datosempezará inmediatamente. El sensor producirá un sonido a medida que va registrando elvalor.)

5. Observa el trazo de tu movimiento en la gráfica, muévete de tal forma que el trazo de tumovimiento coincida con el trazo que ya esta graficado.

• El registro de valores terminará automáticamente después de un cierto periodo de tiempo ,u oprima el botón "ALTO" si deseas terminar antes. Pasada #1 aparecerá en la Lista deDatos en la ventana Montaje del Experimento.

5. Repite el experimento varias veces y cada vez trata que tu gráfica se aproxime más y más ala gráfica existente.

OPCIONAL

Puedes graficar hasta tres movimientos al mismo tiempo. Si tu realizaste el experimento más de

tres veces, usa el menú DATA ( ) a lo largo del eje vertical para seleccionar el experimentoque quieres ver. Si quieres borrar un experimento, Haz click en el registro de datos de eseexperimento en la ventana de Montaje del Experimento y presione la tecla de "Borrar".

ANALISIS DE DATOS

1. Usa las Herramientas de Estadística en la Gráfica para determinar la pendiente de la gráficaque más se acerca a la original. Halla la pendiente en un punto medio de la gráfica. Unpunto que determine la mejor posición en función del tiempo. Haz click en el botón de

2. Estadística ( ) y Haz click en el botón de Autoescala ( ) para aumentar o disminuirel tamaño de la gráfica y acomodarla a los valores.




3. Usa el cursor y dibuja un rectángulo alrededor de la sección media de la gráfica. Usa él

4. Botón de Estadística ( ) en el área de Estadística de la Gráfica. En el menú "Ajustede la Curva", selecciona "Ajuste Lineal" para mostrar la pendiente de la parte de la gráficaseleccionada.

• Él termino “a2” en la ecuación es la pendiente de la sección del movimiento queseleccionaste. La pendiente de esta parte de la gráfica distancia en función del tiempo esigual a la velocidad en este instante.

4. Compara las dos gráficas, la de tu movimiento y la que ya existía. Te aproximastesuficiente a la gráfica existente?. Calcula la diferencia total absoluta y el margen de errorusando las ecuaciones de Estadística incluidas.

PREGUNTAS

1. En tu gráfica, ¿Cuál es la pendiente de la gráfica que más se aproxima al valor de la secciónmedia de la gráfica?.

2. Describe tu movimiento. (Ejemplo: “Velocidad constante por dos segundos seguidos poruna posición estática de tres segundos…., Etc.”)

PASCO scientific Manual del Sistema Science Workshop

Experiencias Generales sobre Física

Aceleración debido a la Gravedad


Experimento SGS14: Aceleración debido a la Gravedad(Sensor de Movimiento)


Movimiento 30 m 500, 700, 750 SGS14.SWS

Equipo requerido• Interfase ScienceWorkshop™• base y barra de soporte• Sensor de Movimiento

• nivelador (opcional)• pelota (de caucho)• metro

OBJETIVO

El objetivo de este experimento es calcular la aceleración, debido a la gravedad, de un objeto quecae hacia la tierra (caída libre).

TESIS

Hace mas de veintidós siglos, Aristóteles filósofo y científico griego propuso que hay una fuerzanatural que hace que objetos pesados caigan hacia el centro de la tierra. Él llamó a esta fuerza"gravedad". En el siglo diecisiete, el científico Inglés Isaac Newton mostró que la gravedad esuna fuerza universal que se extiende mas allá de la tierra. Esta fuerza es la que hace que la lunagire alrededor de la tierra y la tierra gire alrededor del sol.

Cuando un objeto cae libremente, la única fuerza que actúa sobre este objeto es la fuerza de lagravedad. A medida que el objeto cae, él acelera. Esto significa que la velocidad cambia. Paraun objeto que cae cerca a la superficie de la tierra, el cambio de velocidad es constante. Estevalor es " la aceleración debido a la gravedad". Si tu ignoras la resistencia del aire, una pelotaque cae acelera como si fuera caída libre. Tu puedes medir el movimiento de la pelota que cae yencontrar el valor de la aceleración debido a la gravedad.





MEDIDAS DE SEGURIDAD

1. Sigue todas las instrucciones para el uso correcto del equipo en este experimento.

PROCEDIMIENTO

En este experimento el Sensor de Movimiento ( ) mide el movimiento de la pelota a medidaque cae y rebota. El programa ScienceWorkshop registra y muestra la posición y la velocidadde la pelota. Tu puedes usar la pendiente de la gráfica velocidad en función del tiempo parahallar la aceleración de la pelota.

El Sensor de Movimiento

El sensor de Movimiento envíapulsos de ultrasonido y recibe el ecodel ultrasonido que rebota del objetocolocado al frente de él.

El programa ScienceWorkshop registra el tiempo cuando el pulso es emitido y cuando el eco esrecibido. La mitad del tiempo completo, es el tiempo que le tomó al ultrasonido llegar al objeto.Como el ultrasonido viaja a la velocidad del sonido, aproximadamente a 344 metros por segundo(700 milla por hora), el programa ScienceWorkshop puede calcular a qué distancia está el objeto.Lo hace de la siguiente manera:

sonido del velocidad2

vuelta y ida de tiempo objecto al distancia ×=

La velocidad del sonido a través del aire depende de diferentes factores, incluyendo latemperatura del aire. Como la temperatura del aire puede cambiar, la velocidad del sonidotambién cambia. Tu calibrarás el Sensor de Movimiento para que use una medida correcta de lavelocidad del sonido.






1. Conecta la interfaz ScienceWorkshop alcomputador, enciéndela y finalmenteenciende el computador.

2. Enchufe los conectores del Sensor deMovimiento a los canales digitales 1 y 2de la interface. Inserte el enchufe concinta amarilla al canal digital 1 y el otroenchufe al canal digital 2.

3. Abre el archivo ScienceWorkshop titulado SGS14.SWS

• El documento se abrirá con lagráfica de posición y velocidad enfunción del tiempo.

• Nota: Usa como referencia laventana: Nota sobre losexperimentos. Para visualizar laexplicación, click en la ventana yselecciona la explicación de laslistadas en el menú deexplicaciones. Click en el botónde aumentar, restaurar o agrandarubicado en la esquina superiorderecha de la ventana y cambia lasespecificaciones del experimento.





• Las Opciones de Muestra para esteexperimento son: Frecuencia deMuestreo = Rápido 10 Hz yFrecuencia de Muestro Digital =10000 Hz y La Frecuencia delDisparo del Sensor deMovimiento es 30 Hz (30 pulsospor segundo).

PARTE II: Calibración del Sensor y Montaje del Equipo

• Tú necesitas calibrar el Sensor de movimiento de tal forma que use una medida correcta dela velocidad del sonido en el aire. Tú necesitas un metro y una superficie plana que puedaser usada como foco de emisión de los pulsos emitidos por el Sensor de Movimiento.

1. Coloca el Sensor de Movimiento a una distancia de un metro de la superficie plana que va areflejar los pulsos emitidos por el Sensor de Movimiento.

• Por ejemplo, coloca el Sensor deMovimiento sobre una barra desoporte cerca del borde de lamesa. Dirige el Sensor deMovimiento para que este envíelos pulsos hacia el suelo. Si elpiso tiene un tapete o unaalfombra, coloca una pieza lisade madera u otra superficie planasobre el piso, justo debajo delSensor de Movimiento.

(• NOTA: Retira el metro despuésde que la hayas usado para medirla distancia entre el Sensor deMovimiento y el reflector.)

DISTANCIA = 1 METRO

SENSOR DE

MOVIMIENTO

A LA

INTERFAZMETRO

REFLECTOR

PLANO





• En la Ventana Montaje delExperimento, presiona elbotón Aumentar o el botón deAgrandar para ampliar laventana a la pantalla completa.

2. En la Ventana deMontaje delexperimento, dobleclick en el icono delSensor de Movimientopara abrir la Ventanade Calibración.

• El Sensor deMovimiento hará unsonido tenueaproximadamente cadasegundo. Esto es partede la calibración.

• La Ventana deCalibración mostrará lasiguiente informaciónde calibrado.

• Distancia de calibración: Esta es la distancia recomendada entre el Sensor de Movimiento y elblanco que usas para reflejar los pulsos emitidos por el Sensor de movimiento.





: Click en este botón cuando tú estés listo para calibrar el Sensor deMovimiento.

• Velocidad del Sonido: La calibración original de la velocidad del sonido es (344.00 m/sec).Después de que tu calibres el Sensor de Movimiento, el valor de la velocidad del sonidoserá el valor actual de la velocidad del sonido calculado en tu experimento.

• Distancia actual: Antes de tu calibración, esta muestra la distancia entre el Sensor deMovimiento y el objeto blanco, esta distancia esta basada en la calibración original de lavelocidad del sonido. Después de tu calibración esta distancia igualará la distancia decalibración.

3. Cuando estés seguro que la distancia entre el Sensor de Movimiento y el blanco esexactamente 1 metro y no hay ningún obstáculo en la vía que bloquee los pulsos, click en

el botón Calibrar ( ).

• El Sensor deMovimiento enviará yrecibirá un pulso decalibración. ElprogramaScienceWorkshopcronometrará el tiempoque toma el pulso en iry volver.Posteriormente elprograma calculará laVelocidad Actual delSonido. La distanciamedida se convierte enla distancia actual.

4. Presione Aceptar pararegresar a la Ventanade Instalación delExperimento.





Montaje del Equipo

1. Coloca una base y unabarra de soporte cerca delborde de la mesa. Colocael Sensor de Movimientoen la barra de soporte demodo que quedeapuntando hacia abajodirectamente hacia el piso.

2. Ajusta la posición delSensor de Movimiento enla barra de soporte, paraque quedenaproximadamente 1.5metros entre él y el piso.

DISTANCIA MINIMA

40 CM

SENSOR DE

MOVIMIENTO

A LA

INTERFACE

PELOTA

3. Asegúrate que el piso este nivelado. Si no, coloca una superficie plana en el piso y colocaobjetos debajo de la superficie hasta nivelarla.

PARTE III: Registro de Valores

1. Prepárate a tirar la pelota de tal forma que caiga directamente debajo del Sensor deMovimiento. Sostén la pelota con sus dedos debajo del Sensor de Movimiento a unadistancia de 40 cm.

2. Click en el botón GRABAR ( ) y suelta la pelota. Deja que la pelota rebote variasveces.

• NOTA: Asegúrate de retirar tu mano tan pronto sueltes la pelota.

3. Después que la pelota ha rebotada varias veces en el piso, click en el botón ALTO ( )para terminar el registro de datos

• Run #1 aparecerá en la lista de datos en la ventana de Montaje del Experimento.

Finalización del Experimento (Ve la sección después de las preguntas)





ANALISIS DE DATOS

1. Click en el botón Estadística ( ) en la ventana de la gráfica para abrir el area deestadística en el lado derecho de la gráfica.

2. Click en el botón Autoescala ( ) en la ventana de la gráfica. La gráficaautomáticamente será trazada de acuerdo a los datos.

• Los trazados de posición dela gráfica muestran la“imagen de espejo” de unabola rebotando sobre unasuperficie plana. Lostrazados de la velocidadmuestran un modelo“dentado”. Nota en eltrazado de velocidad que lavelocidad de la bola espositiva en una parte deltiempo y negativa en otra.El Sensor de Movimientotoma el movimiento de idacomo positivo y elmovimiento de regresocomo negativo.





3. En la gráfica deVelocidadcontra Tiempo,usa el cursorpara dibujar unrectánguloalrededor de laregión que esrelativamentelineal.

4. En el área de Estadística, click en el botónMenú de Estadística ( ). SeleccioneAjuste de la Curva y Ajuste Lineal en el Menúde Estadística.

• El área de estadísticamuestra la fórmulageneral de una línearecta (y = a1 + a2 x),conla constante a1, y elcoeficiente lineal a2. Elcoeficiente lineal es lapendiente de la recta.Este es el valor para laAceleración debido ala Gravedad del objetoque cae.





5. Registre el valor de a2 en la Tabla de Datos.

TABLA DE DATOS

a2 (pendiente de la velocidad en función del tiempo) = _________ (del área deEstadística)

PREGUNTAS

1. ¿Cómo es tu valor de a2 (pendiente de la velocidad en función del tiempo) comparado conel valor de la aceleración de caída libre de un objeto (9.8 m/s2)?

• Recuerda: margen de error = 00100

aceptadovalor alexperimentvalor - aceptadovalor ×

2. ¿Qué factores crees tú que fueron los causantes de la diferencia de error?

Finalización del Experimento

Limpieza del Equipo

• Consulta con tu profesor antes de desmontar el equipo y guardarlo.

Cierre del Programa

Cuando hayas terminado, tienes diferentes opciones.

1. Puedes seleccionar Salir del menú del Archivo para finalizar el experimento.

2. Puedes seleccionar Guardar o Guardar como… del menú de archivo para guardar sus datosde este experimento y los cambios que le hiciste al documento.

• El documento original ScienceWorkshop está “protegido” contra escritura, así que tienesque darle a tu documento de ScienceWorkshop un nuevo nombre.

3. Si deseas seguir con la siguiente actividad, selecciona Abrir… del menú de Archivo , yselecciona el siguiente experimento.



Aceleración de un carro


Experimento SGS19: Aceleración de un carro

(Sensor de Movimiento)


P.S. - Movimiento 30 m 500, 700, 750 SGS19.SWS

EQUIPO REQUERIDO• Interfase ScienceWorkshop™• carro dinámico• Sensor de Movimiento

• riel dinámico de 1.2 metros• barra ajustable

OBJETIVO

El objetivo de este experimento es calcular la aceleración de un carro que se mueve hacia arribay hacia abajo en un plano inclinado. Tu determinarás si la aceleración del carro es constante ono.

TESIS

Un carro dinámico en una superficieperfectamente nivelada es empujado haciaabajo por la fuerza de gravedad. La fuerza degravedad es anulada por la fuerza que lasuperficie opone al carro. Por lo tanto, comono hay fuerza hacia arriba o hacia abajoactuando sobre el carro, el carro no se mueve.





Un carro que se deja caer verticalmente es también atraídohacia abajo por la fuerza de gravedad. Si tu ignoras laresistencia del aire sobre el carro, la única fuerza que actúasobre el carro es la fuerza de gravedad. Debido a estaatracción el carro no solamente cae sino que su velocidadaumenta en la caída. Podemos decir que gana velocidad a unpromedio constante de 9.8 metros por segundo cada segundo.Este cambio de velocidad esta definido por la aceleracióndebido a la gravedad.

Si el carro se colocasobre un planoinclinado, el semueve hacia abajodebido a la fuerza degravedad. Ladiferencia es que unaparte de la fuerza degravedad empuja elcarro contra el plano.Otra parte de lafuerza de gravedadempuja el carro a lolargo del plano.Cada parte de lafuerza es llamada lacomponente de lafuerza.

(Matemáticamente, la parte de la fuerza de gravedad que empuja el carro a lo largo del planoinclinado es mg sin θ, donde m es la masa del carro, y g es la aceleración debido a la gravedad yθ es el ángulo de inclinación del plano.)

Si tú colocas el carro en la parte baja del plano y lo empujas hacia arriba, el carro perderávelocidad a medida que sube el plano, y su velocidad aumentará cuando empieza a descender.





Podemos decir, que la aceleración (cambio de velocidad) es la misma cuando el carro sube quecuando el carro baja.


1. Sigue todas las instrucciones para el uso correcto del equipo en este experimento .

El Sensor de Movimiento

El sensor de movimiento envíapulsos de ultrasonido y recibe el ecodel ultrasonido que rebota del objetocolocado al frente de él.

PROCEDIMIENTO

En este experimento, el Sensor de Movimiento ( ) mide el movimiento de un carro que esempujado en un plano inclinado. El programa ScienceWorkshop registra el movimiento y calculalos valores de velocidad y aceleración del carro a medida que se mueve hacia arriba y hacia abajosobre el plano inclinado.


1. Conecta la interface del ScienceWorkshop al computador, enciéndela y finalmente enciendeel computador.

2. Enchufa los conectores del sensor de movimiento a los canales digitales 1 y 2 de lainterface. Conecta el enchufe con cinta amarilla al canal digital 1 y el otro enchufe al canaldigital 2.

3. Abra el archivo ScienceWorkshop titulado SG19.SWS





• El documento se abrecon una gráfica. Estagráfica contiene lascurvas de Distancia(m), Velocidad (m/seg)y Aceleración (m/seg2 )en función del Tiempo(seg).

• Nota: Usa como referencia la ventana: Nota sobre los experimentos. Para visualizar laexplicación, click en la ventana y seleccione la explicación de las listadas en el menú deexplicaciones. Click el botón de aumentar, restaurar o agrandar ubicado en la esquinasuperior derecha de la ventana y cambia las especificaciones del experimento.

PARTE II: Calibraci�n del Sensor y Montaje del Equipo

• No necesitas calibrar el Sensor de Movimiento.

1. Coloca el plano inclinado. Usa la barra ajustable a un extremo de la pista para inclinar eseextremo del plano.

2. Coloca el Sensor de Movimiento en el extremo alto del plano. El carro empezará elmovimiento en la parte baja del plano. Empuja el carro hacia el Sensor de Movimiento.

Práctica para el registro de información

• Antes de empezar a registrar datos, practica el movimiento y asegúrate que el sensor estéalineado con el carro.





• Coloca el carro en la parte baja del plano.

• Click el botón GRABAR ( ) para empezar el registro de datos.

• Dale un empujón al carro de tal forma que el carro se mueva hacia el sensor y regrese a suposición inicial.

ADVERTENCIA! No empuje el carro muy fuerte, debe llegar a 40 cm del sensor.

Click el botón ALTO ( ) cuando el carro regrese a su posición inicial, para terminar elregistro de datos.

• Click el botón Autoescala ( ) para que la gráfica sea trazadaautomáticamente.

• Si la gráfica no es continua, corrige el alineamiento del sensor

• Borra los datos de la práctica. Selecciona Pasada #1 de la lista de datos enla ventana Montaje del Experimento y presiona el botón de borrado.


1. Prepárate para medir el movimiento del carro a medida que este se mueve hacia el sensor yregresa a su posición inicial. Coloca el carro en la parte baja del plano.

2. Click el botón GRABAR ( ) para empezar el registro de datos. Dale al carro un buenempujón hacia el Sensor. Continúa registrando datos hasta que el carro haya regresado a laposición inicial.

3. Click el botón ALTO ( ) para terminar el registro de datos.

• Pasada #1 aparecerá en la lista de Datos. (Si la gráfica no es continua chequea elalineamiento del Sensor y repite el experimento).

FINALIZACION DEL EXPERIMENTO (Ve la sección después de las preguntas)





ANALISIS DE DATOS

• Calcula la pendiente de la curva en el punto que mejor se ajuste en la gráfica velocidad enfunción del tiempo. La pendiente es el valor promedio de la aceleración del carro.

1. Click el botón Estadística ( ) para abrir el área de Estadística en la parte derecha de latres gráficas.

2. Click el botón Autoescala ( ) para que la gráfica sea trazada automáticamente.

3. Click sobre la gráfica develocidad y dibuja unrectángulo alrededor de lagráfica que muestra elmovimiento después delempujón y antes deregresar a la posicióninicial.

4. Click el botón Menú de Estadística ( ) en el área de Estadística de la gráfica develocidad. Selecciona Ajuste de la Curva y Ajuste Lineal en el menú de Estadística.

5. La pendiente de la curva (a2 en el área de Estadística) es la aceleración promedio. Registrael valor en la Tabla de Datos.

6. En la gráfica de aceleración, usa el mouse para dibujar un rectángulo alrededor de la gráficaque muestra el movimiento después del empujón y antes de regresar a la posición inicial.





7. Click el botón Menú de Estadística ( )en el área deEstadística para hacer un ajuste en la gráfica de aceleración.Seleccione Promedio en el menú de Estadística.

• El área de Estadística de la gráfica de aceleración muestra elvalor promedio de la aceleración en el sector seleccionado.

8. Registra el promedio de la aceleración en la Tabla da Datos.

TABLA DE DATOSValor

Aceleración(pendiente) m/sec2

Aceleración(promedio) m/sec2

PREGUNTAS

1. Describe la gráfica de posición en función del tiempo. ¿Porqué la distancia disminuye amedida que el tiempo transcurre o a medida que el carro sube el plano inclinado?

2. Describe la gráfica de velocidad en función del tiempo.

3. Describe la gráfica de aceleración en función del tiempo.

4. ¿Es igual la aceleración para ambos movimientos? (de subida y de bajada) ¿Porqué sí oporqué no?


Limpieza del Equipo


Cierre del Programa


1. Puedes seleccionar Salir en el menú del Archivo para finalizar el experimento.

2. Puedes seleccionar Guardar o Guardar como… del menú del archivo para guardar tus datosde este experimento y los cambios que le hiciste al documento.





• El documento original ScienceWorkshop esta “protegido”, así que tienes que darle a túdocumento de ScienceWorkshop un nuevo nombre.

3. Si deseas seguir con la siguiente actividad, selecciona Abrir… del menú del Archivo , yselecciona el siguiente experimento.



Colisíon – Impulso y Momento


Experimento P14: Colisión – Impulso y Momento (Sensor de Fuerza, Sensor de Movimiento)


Leyes de Newton 45 m 500, 700, 750 SP14_COLL.SWS

EQUIPAMIENTO NECESARIO• Interface Science Workshop™• Balanza (para medir masa)• sensor de fuerza de ±50 Newton• carrito para colisión (con magnetos)

• sensor de movimiento• sensor de fuerza soportes y paragolpes• pie ajustable, vías (dos)• riel de 2.2 metros cada una

OBJETIVO

El objeto de esta actividad de laboratorio es estudiar choques elásticos y medir el cambio demomento durante la colisión y la integral de la fuerza sobre el intervalo de tiempo en que dura elchoque.

TEORÍA

Cuando un objeto golpea una barrera, la fuerza sobre el objeto varía durante la colisión. Elcambio de momento del objeto puede calcularse de dos formas:

• Usando la velocidad inicial y la velocidad final: D p = m r v f - m ( -

r v i ) = m

r v f + m

r v i

• Usando la fuerza neta y el intervalo de tiempo de impacto: D p = Fdt ò

Una colisión fuerte, abrupta toma menor tiempo que una colisión controlada pero la fuerza en elimpacto es mayor en la colisión violenta que en la colisión suave. Es posible para un objetolograr el mismo cambio de momento independiente del tipo de choque.

PROCEDIMIENTO

Para esta actividad, el sensor de movimiento medirá el movimiento del coche antes y después deque éste colisione con un paragolpes que es montado sobre el frente de un sensor de fuerza. Elsensor de fuerza medirá la fuerza durante la colisión. El programa "Science Workshop" calcula lavelocidad del coche antes y después de la colisión, y la integral de la fuerza sobre el intervalo detiempo en que dura el choque.






1. Conecta la interfase ScienceWorkshop al computador, enciéndela y finalmente enciende elcomputador.

2. Enchufa los conectores del Sensor de Movimientos a los canales 1 y 2 de la interfase. Ponel conector amarillo en el canal 1 y el negro en el 2.

3. Enchufa el conector DIN del sensor de fuerzas en el canal A de la interfase.

4. Abre el archivo ScienceWorkshop titulado P14_COLL.SWS.

5. El documento se abrirá mostrando una gráfica de Fuerza (N) vs tiempo y otra de Velocidad(m/s) versus tiempo.

6. (Nota: para obtener una referencia rápida, usa la ventana de notas. Para traer una ventana alfrente, haz clic sobre ella o elígela del menú Mostrar.

7. Las opciones de muestreo son: 500 muestras/segundo para los canales analógicos, y 10000muestras por segundo para los canales digitales.

PARTE II:

Calibración de los sensores

• No necesitas calibrar el sensor de movimientos.

1. Para calibrar el sensor de fuerzas, maximiza la ventana de Configuración de Experimentos,haciendo clic sobre su botón de zoom, o el de restaurar, ubicado en la esquina superiorderecha de la ventana.

2. En la ventana de Configuración de Experimentos, haz doble clic sobre el ícono del sensor defuerzas para abrir su ventana de configuración.

• La ventana de configuración del sensor de fuerzas muestra los valores de calibración pordefecto (esto es: una presión de 50N causa una salida de 8V, y una tracción de 50N causa unade –8V). El sensor de fuerzas está configurado para que las fuerzas de tracción se muestrencomo fuerzas negativas. Por ejemplo, si un objeto de 1kg se cuelga verticalmente de sugancho, el sensor mide –9.8N (dado que la fuerza está dirigida hacia abajo).

3. Monta el sensor de fuerzas sobre una barra horizontal, de manera que su gancho apunte haciaabajo. Para el primer punto de calibración (el Valor Máximo), no cuelgues ningún objeto delgancho.

4. Para la calibración del Valor Máximo, oprime el botón de tara del sensor de fuerzas paraponerlo a cero. Haz clic sobre el botón Leer que está al lado de la ventana de Valor Máximo.





5. Dado que no está colgado ningún objeto del gancho del sensor, tipea 0 (cero) como el ValorMáximo.

6. Para la calibración del Valor Mínimo, cuelga un objeto de masa conocida en el gancho delsensor.

7. Haz clic sobre el botón Leer que está al lado de la ventana Valor Mínimo. Tipea en la ventanael valor del peso del objeto en Newton (que es igual a su masa m [kg] x 9.8 [m/s2])

Recuerda que debes ingresar el peso del objeto como un valor negativo, dado que se trata de unatracción sobre el sensor.

• Al escribir este ejemplo hemos utilizado una masa de 549.5g (0.5495kg), la que tiene un pesode 5.385N (ingresados como –5.385).

8. Haz clic sobre el botón Aceptar para volver a la ventana de Configuración de Experiencias.

MONTAJE DEL EQUIPO

1. Coloca el sensor de fuerzas de ±50 N sobre su soporte. Monta el soporte en un extremo delriel, y coloca un objeto pesado apoyado contra él, para que no se desplace con los choques.

2. Coloca el sensor de movimientos sobre el otro extremo del riel, y coloca su llave selectora derango en Near (cercano).

3. Eleva este extremo aproximadamente 1.5cm, para que el deslizador llegue con la mismavelocidad al sensor de fuerzas cada vez.

4. Mide cuidadosamente la masa del deslizador. Anótala en la sección de Análisis de datos.

MotionSensor

Force Sensor

Mountingbracket

To Interface

Magnetic bumper

Collision Cart

5. Reemplaza el gancho del sensor de fuerzas con el rebotador magnético (que forma parte delequipo de accesorios opcionales para el sensor de fuerzas).

• Nota: Si no dispones de un rebotador magnético, deja el gancho en el sensor de fuerzas. Cortauna tirita de goma, y pégala sobre el gancho del sensor de fuerzas, a manera de paragolpes.





PARTE III: Recolección de Datos

1. Cuando estés listo para comenzar a recoger datos, oprime el botón de tara del sensor defuerzas, para ponerlo a cero.

2. Coloca el deslizador a unos 40cm del sensor de movimientos.

3. Haz clic sobre el botón GRABAR ( ) para comenzar a recoger datos, a la vez que sueltasel deslizador, para que comience a desplazarse hacia el sensor de fuerzas.

4. Haz clic sobre el botón ALTO ( ) para finalizar la recolección de datos después de que eldeslizador haya chocado con el sensor de fuerzas.

ANÁLISIS DE LOS DATOS

1. Anota la masa del deslizador en la tabla mostrada más abajo.

2. Haz clic sobre el botón de Haz clic sobre el botón de estadísticas ( ) (tiene una letra Sigmadibujada). Sobre el costado derecho de la ventana de gráficas se mostrarán la zona deestadísticas.

3. Haz clic sobre el botón autoescala ( ) para lograr una presentación óptima de la gráficaen la pantalla.

4. Selecciona la herramienta zoom ( ). El cursor tomará la forma de una lupa. Draguea unrectángulo sobre la región de la gráfica fuerza versus tiempo que corresponde al choque.

5. Haz clic sobre el botón de estadísticas que se encuentra en la parte superior de la ventana deestadísticas ( ) de la fuerza, y elige Integración.

6. Anota el valor del área (el impulso) bajo la curva de Fuerza [N] versus tiempo [s] en la tablade datos.

7. Para determinar la velocidad justo antes del choque, y justo después de él, draguea unrectángulo alrededor de la región del gráfico de velocidad versus tiempo que corresponde alchoque.

8. Haz clic sobre el botón de estadísticas que se encuentra en la parte superior de la ventana deestadísticas ( ) de la velocidad, y elige Mínimo y Máximo.

9. Examina las estadísticas que se presentan para la velocida. Anota el valor máximo de y comola velocidad antes del choque, y el valor mínimo de y como la velocidad después del choque.

10. Calcula la cantidad de movimiento antes y después del choque.

• NOTA: Puedes usar la calculadora de Science Workshop para crear un cálculo continuo de lacantidad de movimiento.





Crea un Cálculo (Opcional)

1. Haz clic en el botón de la Calculadora en la ventana de Cofiguración de Experimentos:se abrirá la ventana de la calculadora.

2. Haz clic en el botón del menú ENTRADA para ver dicho menú. Elige Digital 1,Velocidad (Digital 1 es el canal al que se conectó el sensor de movimentos, y Velocidad es elvalor necesario para calcular la cantidad de movimiento).

• El símbolo para Digital 1 aparecerá en el área de display de la calculadora.

3. Haz clic en el extremo derecho del símbolo de Digital 1, Velocidad. Haz clic sobre la tecla de

multiplicación ( ) sobre el dibujo del teclado, y luego tipea el valor de la masa deldeslizador, expresada en kg (por ejemplo: 0.5 si la masa es de ½ kg).

4. Tipea un nombre identificatorio para el cálculo (por ejemplo: momentum lineal) en la ventanaNombre del Cálculo. Tipea un nombre resumido, sin espacios ni signos (por ejemplo: p) enla ventana Nombre. Tipea las unidades (por ejemplo: kg m/s) en la ventana Unidades.

5. Cuando hayas terminado, haz clic sobre el signo =, u oprime la tecla de <enter>.

6. Para observar la gráfica de la cantidad de movimiento calculada, haz clic sobre el botónrótulo del eje de las ordenadas, y elige Cálculos, p de la lista que se te presentará.

7. La gráfica de velocidad versus tiempo se convertirá en una de cantidad de movimiento versustiempo. Los valores máximo y mínimo de y en la ventana de estadísticas representarándirectamente la cantidad de movimiento del carrito.

8. Encuentra la variación de la cantidad de movimiento. Dado que los dos momentos sonvectores con sentido opuesto, su diferencia vectorial es igual en magnitud a la suma de susmódulos.

∆p = m ′ v f + m ′ v i

TABLA DE DATOS

Item Valor

Masa del deslizador kg

Impulso N s

Velocidad antes del choque m/s

Velocidad después delchoque

m/s

Cantidad de movimientoantes del choque

kg m/s

Cantidad de movimiento kg m/s





después del choque

Variación de la cantidad demovimiento

kg m/s

PREGUNTAS

1. ¿Cómo se relaciona la variación de la cantidad de movimiento con el impulso?

2. ¿Qué razones podrían causar una diferencia entre el cambio de la cantidad de movimiento yel impulso medidos?

EXTENSIONES

• Prueba con deslizadores de diferentes masas.

• Reemplaza el rebotador magnético por uno de resortes, o un paragolpes de no-rebote.

• Prueba con un choque inelástico. Usa la aguja y el recipiente para cera, de manera que eldeslizador se detenga cuando choque con el sensor de fuerzas.



Inducción


Experimento SGS29: Inducción – Magnetismo a través de un alambreen espiral (Sensor de Voltaje)

Concepto Tiempo SW Interface Archivo Windows®

P.S. – Electricidad 30 m 300, 500, 700, 750 SG29.SWS

EQUIPO REQUERIDO• Interfase ScienceWorkshop™• AC/DC Electronics Lab* tablero de

circuito

• Sensor de Voltaje• barra magnética, alnico (2)

(*El Laboratorio Electrónico CC/CA es PASCO EM-8656.)

OBJETIVO

El objetivo de este experimento es medir la fuerza electromotriz inducida en un solenoide por unimán que pasa por el centro del alambre.

TESIS

Conecta un amperímetro de bobina móvil sensible que pueda medirpequeñas cargas de corriente eléctrica. Coloque el solenoide de talforma que se pueda atravesar un imán por el centro. Cuando elimán pasa por el centro del alambre, el amperímetro medirá lacorriente eléctrica que esta pasando por el alambre. La corrienteeléctrica que pasa por el alambre es causada por el voltaje creadopor el imán.

La magnitud del voltaje depende del número de espirales que tieneel solenoide, y la rapidez con que se mueve el imán a través delalambre de espiral. En otras palabras, entre más espirales tenga elsolenoide, el voltaje es más alto. De la misma forma entre másrápido se mueva el imán el voltaje también aumentará.



Inducción


El sentido del voltaje (positivo o negativo) depende de cual extremo (llamados los polosmagnéticos) y en que dirección el imán pasa a través del solenoide. Una barra magnética tieneambos polos, polo norte positivo y polo sur negativo. Si la barra magnética atraviesa el espiralcompletamente, el voltaje será positivo cuando un polo atraviesa el espiral, y será negativocuando el otro polo atraviesa el espiral.

Usualmente ambos polos del imán tienen los mismos campos magnéticos. Si tú pones el polonorte dentro del espiral, se debe crear el mismo voltaje que si pones el polo sur, asumiendo quetú pones ambos polos entre el espiral con la misma velocidad. Si un polo del imán se mueve másrápido, entonces se produce más voltaje. Sin embargo, como el imán se mueve muy rápido, eltiempo que dura dentro del espiral es muy corto.

La cantidad de voltaje multiplicada por el tiempo que el voltaje dura se llama flujo. Si el imán semueve muy despacio el voltaje es bajo, pero el tiempo se hace más largo. Si el imán se mueverápido, el voltaje es más alto pero el tiempo disminuye.

Teóricamente, la cantidad de flujo producida por un imán que se mueve despacio es igual a lacantidad de flujo producido por el mismo imán cuando se mueve rápidamente.


1. Sigue todas las instrucciones para el uso del equipo en este experimento.

PROCEDIMIENTO

En este experimento, el Sensor de Voltaje mide el voltaje inducido en el alambre por un imánque atraviesa el solenoide.

El programa ScienceWorkshop registra e ilustra el voltaje inducido. Tu usarás una gráfica deVoltaje en función del tiempo para encontrar si el flujo creado por un polo del imán es igual alcreado por el otro polo del imán.


1. Conecta la interfase ScienceWorkshop al computador, enciéndela y finalmente enciende elcomputador.

2. Conecta el Sensor de Voltaje DIN al canal analógico A.

8. Abre el archivo ScienceWorkshop titulado SGS29.SWS.



Inducción


• El documento se abre conuna gráfica de voltaje enfunción del tiempo y unmedidor de voltaje.

• Nota: Usa como referenciala ventana: Notas sobre losExperimentos. Paravisualizar la explicación,Haz click en la ventana yseleccione la explicación delas listadas en la carta deexplicaciones. Haz click enel botón de aumentar,restaurar o agrandarubicado en la esquinasuperior derecha de laventana.

4. Las Opciones de Muestreopara este experimento son:Frecuencia de Muestreo:Rápido = 200 Hz,Condiciones de Inicio: CanalA = 0.05 V, y Condición deParada: Tiempo 0.5segundos.


• No necesitas calibrar el Sensor de Voltaje.

1. Coloca unas pinzas cocodrilo en las guías de los extremos del Sensor de Voltaje.

2. Engancha una pinza a uno de los extremos del resorte sobre el tablero de circuitoLaboratorio Electrónico CC/CA. Engancha la otra pinza al otro extremo del resorte. (Si nousas el tablero de PASCO, conecta el sensor de voltaje al solenoide que tienes disponible.)



Inducción


3. Coloca el tablero de circuito de tal forma que la esquina que tiene el solenoide quede fueradel borde de la mesa y el imán pueda caer libremente al dejarlo pasar dentro del resorte.

• El imán se dejará caer a través del solenoide. Asegúrate que el imán no caiga al piso y serompa.


1. Sostén el imán de tal forma que el polo sur este a una distancia de 2 cm del alambre.

• Nota: Si tú estás usando una barra magnética Alnico de PASCO, modelo EM-8620, el polosur esta marcado por la ranura delgada en un extremo.

2. Click en el botón GRABAR ( ). Deja caer el imán a través del alambre.

• El registro de datos empezará cuando el imán caiga a través del solenoide y el voltajeinducido llegue a 0.05 volts. Registro de datos terminará automáticamente después de 0.5segundos.

• Pasada #1 aparecerá en la lista de datos de la ventana montaje del experimento.

FINALIZACION DEL EXPERIMENTO (Ve la sección después de las preguntas)

ANALISIS DE DATOS



Inducción


1. Click en la Gráfica para activarla.

2. Haz click en el botón Estadística ( ) para abrir el área deEstadística en el lado derecho de la gráfica. Haz click en el botón

Autoescala ( ) para ajustar los datos a la gráfica. En el área de

Estadística, Haz click en el botón Menú Estadística ( ). Enel Menú seleccione Integración.

3. Click y arrastra de tal formaque formes un rectánguloalrededor del primer pico deltrazo del voltaje.

• El valor del área bajo lacurva aparecerá en el área deEstadística.

4. Registre el valor de la Integración para el primer pico.

Integración (primer pico) = __________ V• seg

5. Repita el proceso para encontrar el área bajo el segundo (pico). Registre el valor.

Integración (pico segundo) = __________ V• seg

PREGUNTAS

1. ¿El flujo en el primer pico (V*seg) es igual al flujo en el segundo pico?

2. ¿Porqué el segundo pico es más alto que el primero?

3. ¿Porqué están los picos en dirección opuesta?



Inducción


OPCIONAL

Repite el experimento, pero esta vez aplica las siguientes condiciones:

1. Une dos imanes de tal forma que los polos negativos queden juntos.

2. Une dos imanes de tal forma que los polos opuestos queden juntos.


Limpieza del Equipo


Cierre del Programa


1. Puedes seleccionar Salir del menú del Archivo para finalizar el experimento.

2. Puedes seleccionar Guardar o Guardar como… del menú del archivo para guardar los datosde este experimento y los cambios que le hiciste al documento.

• El documento original ScienceWorkshop esta “protegido”, así que tienes que darle a tudocumento de ScienceWorkshop un nuevo nombre.

3. Si deseas seguir con la siguiente actividad, selecciona Abrir… del menú del Archivo , yselecciona el siguiente experimento.


Experiencias Generales sobre Química

Perfil de Temperatura de una Llama


8. Experiencias Generales sobre QuímicaExperimento SC01: Perfil de Temperatura de una Llama (Termocupla tipo K - Sensor de temperatura -)


Reacciones y Energía 30 m 300, 500, 700, 750 SC01.SWS

EQUIPO REQUERIDOInterfase Science Workshop™• vela de cumpleaños• termocupla tipo K -sensor de

temperatura-• vela de laboratorio

• cartulina (para usar como candelabro)• fósforos (para encender las velas)• delantal y gafas protectoras

Adaptado por Tom Russo de MicroChemistry, distribuido por Theta Technologies, 203 Bluegrass Ave., Suite179H, South Gate, KY 41071, (606) 441-4768.

OBJETIVO

El objetivo de esta actividad de laboratorio es trazar el perfil de temperatura en el perímetro de lallama de una vela.

TEORÍA

Las velas están hechas de un hidrocarburo sólido llamado parafina. Este sólido tiene le fórmulaCnH2n +2. Cuando las velas se queman, el hidrocarburo reacciona con el oxígeno para formardióxido de carbono y agua. Esta reacción es exotérmica, lo que significa que la reacción producecalor además de generar los productos químicos dióxido de carbono y agua.

CnH2n +2 + 1.5 n + 0.5 O2 ========> n CO2 + n+1 H2O

La energía generada por la reacción produce el calor que funde el sólido, proporcionatemperatura para continuar la reacción química y emite una pequeña cantidad de luz. Una vela esmuy ineficiente como fuente luminosa. La mayor parte de su energía se pierde como calor. Elhidrocarburo líquido es absorbido por la mecha y quemado en su superficie. La llama es laevidencia visible de una reacción química altamente energética.

Una llama es un plasma de baja temperatura. El plasma es el estado más común de la materia enel universo. Los plasmas de alta temperatura son la materia prima de las estrellas. El rango detemperaturas presentes en una llama de vela es de 500 a 900 grC. La temperatura varíasignificativamente de un punto a otro de la llama.





PROCEDIMIENTOS DE RESGUARDO

Por favor, sigue todas las instrucciones de seguridad dadas por tu docente.

PROCEDIMIENTO

En esta actividad, una termocupla tipo K (sensor de temperatura) medirá las distintastemperaturas presentes en las llamas de dos velas diferentes. El programa del Taller de Cienciasregistrará y graficará las temperaturas.

PARTE I: Preparación de la Computadora

1. Conecta la interfase con la computadora, enciende primero la intefase y luego lacomputadora.

2. Conecta la ficha DIN de la termocupla tipo K - sensor de temperatura - al canal analógicoA de la interfase.

3. Conecta la termocupla propiamente dicha a la caja adaptadora del sensor de temperatura. Elconector entra en la caja de una sola manera.

4. Abre el archivo del Taller de Ciencias titulado:

Windows: SC01.SWS

• El archivo se abrirá con un Gráfico de dos curvas de Temperatura (grC) vs Tiempo (s) yuna tabla de Temperatura de seis columnas.

• Nota: Para tener una referencia rápida, mira la ventana de notas de laboratorio. Para traeruna ventana al frente, haz click sobre ella o elige su nombre en el menú Display. Puedescambiar el aspecto de las notas de laboratorio haciendo click en la caja de zoom o el botónde restaurar en la esquina superior derecha de su ventana.

5. Las Opciones de Muestreo para esta experiencia son: Tomar 10 muestras por segundo.

6. El eje vertical de cada curva del gráfico está marcado desde 500 a 900 grC. El ejehorizontal tiene 50 segundos de longitud.

PARTE II: Calibración del sensor y Disposición del equipamiento

• No necesitas calibrar la termocupla tipo K - sensor de temperatura-. La termocupla tipo K -sensor de temperatura- proporciona una tensión que es proporcional a la temperatura (10mV = 1.0 Celsius). La calibración original es 0 grC= 0 V y 1000 grC = 10 V. Si necesitascalibrar la termocupla tipo K - sensor de temperatura-, por favor remítete a la sección deoperaciones de la Guía de Usuario.





PRECAUCIÓN: El extremo expuesto de la termocupla tipo K puede soportar temperaturas demás de 1000 C. Sin embargo, el material aislante eléctrico no soporta más de 400 grC. Por lotanto, no debe introducirse este último en la llama.

1. Coloca una vela de laboratorio sobre un trozo de cartulina (para recoger las gotas deparafina).

2. Enciende la vela y espera a que la llama se estabilice.

3. Estudia el diagrama. El procedimiento general para la toma de datos desde la corrida 1 a la5 es el siguiente: desplaza lenta y continuamente el extremo de la termocupla tipo K desdeun lado al otro de la llama según se indica en el gráfico.

Pasada #1

Pasada #2

Pasada #3

Pasada #4

Pasada #5

Run #6

Empieza Termina (#1 - #5)

Empieza (#6)

Termina (#6)

Vela

Mechón

Cono Interior

Llama

4. Para la sexta corrida, mueve verticalmente el extremo de la termocupla desde la base de lallama hasta su vértice.

PARTE IIIA: Toma de datos – Vela de laboratorio

1. Coloca el extremo de la termocupla tipo K a un costado de la llama de la vela, tal como semuestra en el diagrama para la corrida número 1 (sobre una línea que pase justo sobre lamecha).

2. Cuando todo esté listo, haz click sobre el botón REC para comenzar la toma de datos.





3. Desplaza lenta y continuamente el extremo de la termocupla tipo K a lo largo de una líneaparalela a la superficie de la mesa. No pongas la vaina de la termocupla dentro de la llama.

4. Cuando el extremo de la termocupla haya pasado a través de la llama, haz click sobre elbotón STOP para finalizar la toma de datos.

• La leyenda “Run #1” aparecerá en la lista de la ventaja de ajuste de experiencia.

5. Repite el proceso de toma de datos para las corridas 2 a 6.

6. Apaga la llama de la vela de laboratorio.

ANÁLISIS DE LOS DATOS – Vela de laboratorio

1. Elige “Grabar como…” del menú de Archivo para grabar tus datos. Haz click sobre elgráfico para activarlo.

2. Haz click sobre el botón de “Autoescala” en la esquina inferior izquierda del gráfico paraverlo en el tamaño óptimo.

3. Las dos curvas del gráfico mostrarán los datos de las tres corridas más recientes (4, 5 y 6).

4. Usa el botón DATOS para elegir las corridas 1, 2 y 3 para una de las curvas.

5. Utiliza “Sin Datos” -al final del menú de DATOS- para “apagar” todas las corridas de ungráfico.

6. Haz click sobre una corrida que no esté marcada con un tilde para “encenderla”.

• Si lo deseas, ajusta el tamaño del gráfico nuevamente con el botón de “Autoescala”

7. Elige “Imprimir Ventana Activa” del menú de Archivo para imprimir el gráfico.

8. Haz click sobre la ventana de la Tabla para tornarla activa. La columna mostrará los datosde la última corrida (la 6).

9. Usa el menú del botón DATOS para elegir la corrida 1 para la primera columna, la 2 parala segunda y así sucesivamente.

10. Haz click sobre el botón de estadísticas. El área de estadísticas debajo de cada columnamostrará el valor mínimo, máximo, promedio y la desviación estándar correspondiente acada una.

11. Anota la máxima temperatura para cada corrida de la tabla de datos.





PARTE IIIB: Toma de datos – Vela de Cumpleaños

1. Reemplaza la vela de laboratorio con una de cumpleaños. Enciéndela y deja que la llama seestabilice.

2. Coloca el extremo de la termocupla tipo K a un costado de la llama de la vela, tal como semuestra en el diagrama para la corrida número 1 (sobre una línea que pase justo sobre lamecha).

3. Cuando todo esté listo, haz click sobre el botón REC para comenzar la toma de datos.

4. Desplaza lenta y continuamente el extremo de la termocupla tipo K a lo largo de una líneaparalela a la superficie de la mesa. No pongas la vaina de la termocupla dentro de la llama.

5. Cuando el extremo de la termocupla haya pasado a través de la llama, haz click sobre elbotón STOP para finalizar la toma de datos.


6. Repite el proceso de toma de datos para las corridas 2 a 6.

7. Apaga la llama de la vela de cumpleaños.


ANÁLISIS DE LOS DATOS – Vela de Cumpleaños

1. Elige “Grabar como…” del menú de Archivo para grabar tus datos.

2. Haz click sobre la ventana de la Tabla para tornarla activa. Todas las columnas mostraránlos datos de la última corrida (la 12).

3. Usa el menú del botón DATOS para elegir la corrida 7 para la primera columna, la 8 parala segunda y así sucesivamente.

4. Haz click sobre el botón de estadísticas. El área de estadísticas debajo de cada columnamostrará el valor mínimo, máximo, promedio y la desviación estándar correspondiente acada una.

5. Anota la máxima temperatura para cada corrida de la tabla de datos.





TABLA DE DATOS

Corrida#

Temperaturamáxima (gr C)

Vela de Laboratorio

Temperatura máxima(gr C)

Vela de Cumpleaños

CUESTIONARIO

1. ¿Cuál es la parte más caliente de la llama? ¿Cuál es la temperatura allí?

2. ¿Cuál es la parte más fría de la llama/ ¿Cuál es la temperatura allí?

3. ¿Por qué está más fría la zona inmediata superior a la mecha que los bordes de la llama?

4. La pequeña vela de cumpleaños, ¿se quema a menor temperatuar que la grande delaboratorio?



Solidificación y Fusión del Agua


Experimento SC02: Solidificación y Fusión del Agua

(Sensor de temperatura)


Cambio de fase 30 m 300, 500, 700, 750 SC02.SWS

EQUIPO REQUERIDO• Interfase Science Workshop™• cilindro graduado, 10 mL• sensor de temperatura• base y varilla de soporte• tubo de ensayo• recipiente de vidrio, 400 mL• reloj o cronómetro

• recipiente de vidrio, 50 mL • delantal y gafas protectoras• pinza para bureta• varilla agitadora• hielo• agua• sal

Adaptado por Terri Case, J.I. Case High School, from Chemistry with Computers, por Dan D. Holmquist yDonald L. Volz, distributed por Vernier Software, 8565 S.W. Beaverton Hillsdale Hwy., Portly, OR 97225-2429, (503) 297-5317.

OBJETIVO

En esta actividad de laboratorio será investigado el comportamiento de una sustancia familiar, elagua, al enfriarse y calentarse.

TEORÍA

La temperatura de solidificación, la temperatura a la que una sustancia pasa de líquida a sólida, yla temperatura de fusión, o sea la temperatura a la que una sustancia pasa de sólida a líquida, sonpropiedades físicas características. Examinando los datos graficados, se determinarán ycompararán las temperaturas de solidificación y fusión del agua.


Sigue todas las instrucciones de seguridad dadas por tu docente.

PROCEDIMIENTO

En esta actividad, el sensor de temperatura medirá la temperatura del hielo.






1. Conecta la interfase con la computadora, enciende primero la intefase y luego lacomputadora .

2. Conecta la ficha DIN del sensor de temperatura al canal analógico A de la interfase.

3. Abre el archivo titulado: Windows: SC02.SWS

• El documento se abrirá con un gráfico y una tabla de temperatura (gr C) versus tiempo.

• Nota: Para tener una referencia rápida, mira la ventana de notas de laboratorio. Para traeruna ventana al frente, haz click sobre ella o elige su nombre en el menú Display. Puedescambiar el aspecto de las notas de laboratorio haciendo click en la caja de zoom o el botónde restaurar en la esquina superior derecha de su ventana.

4. Las opciones de muestreo para esta experiencia son: Tomar una muestra cada 30 segundosy frenar a los 900 segundos.

5. La escala del eje vertical del gráfico vá de -20 a 30 gr C.


• No necesitas calibrar el sensor de temperatura. El sensor de temperatura produce unatensión que es proporcional a la temperatura (10 mV = 1.0 Celsius). La calibración originales 110,000 C = 1,100 V y -10,000 C = -0,100 V. Si deseas calibrar el sensor detemperatura, por favor consula la sección de Operaciones de la Guía de Usuario.

1. Pon alrededor de 100 mL de agua y 5 a 6 cubitos de hielo en un recipiente de vidrio de400mL.

2. Pon 5 mL de agua en un tubo de ensayo y utiliza una pinza para bureta para sujetar el tubode ensayo a una varilla de soporte. El tubo de ensayo debería estar sobre el baño de agua.Coloca un sensor de temperatura en el agua dentro del tubo de ensayo.

Sensor deTemperatura

Tubo de Ensayo

Hielo

Recipiente de Vidrio






PARTE IIIA: Toma de datos para Solidificación

1. Cuando todo esté listo, haz click sobre el botón REC para comenzar la toma de datos.Luego sumerge el tubo de ensayos en el baño de hielo y agua. La computadora tomará datospor un total de 15 minutos.

2. Luego de bajar el tubo de ensayos, agrega unos 40 mL de sal al recipiente de vidriomientras revuelves con una varilla agitadora. Continúa revolviendo el baño de hielo y aguadurante toda la Parte III.

3. Suave, pero continuamente, mueve el sensor durante los primeros 10 minutos de la ParteIIIA.

• Ten cuidado de mantener el sensor dentro (y no sobre) el hielo, mientras este se forma.

4. Cuando hayan pasado 10 minutos, deja de mover el sensor y permite que se congele dentrodel hielo. Agrega más cubitos de hielo al recipiente de vidrio a medida que los cubitosoriginales se achiquen.

5. Continua recogiendo datos hasta que el proceso termine automáticamente luego de 15minutos.

• Aparecerá la leyenda “Run #1” en la lista de la Ventana de Ajuste de Experiencia.

6. Manten sumergido el tubo de ensayos en el baño de hielo y agua hasta el Paso 2 de la ParteIIIB detallada más abajo.

PARTE IIIB: Toma de datos durante la Fusión

1. Prepárate para una segunda corrida de toma de datos.

2. Haz click sobre el botón REC para comenzar la toma de datos. Luego levanta el tubo deensayos y fíjalo en una posición en que no esté sumergido en el baño de hielo y agua.

3. No muevas el sensor de temperatura durante la Parte IIIB.

4. Deshazte de la mezcla de hielo y agua según te indique tu docente.

5. Pon 250 mL de agua tibia en el recipiente de vidrio. Cuando hayan pasado 12 minutos,sumerge el tubo de ensayos y su contenido en este baño de agua tibia.

6. Cuando hayan pasado 15 minutos, la toma de datos terminará automáticamente.






1. Haz click sobre la Tabla para activarla. (Opcional: Elige “Imprimir Ventana Activa” desdeel menú de Archivo, para imprimir la Tabla.)

2. Ambas columnas de la Tabla mostrarán Run #2. Haz click sobre el botón DATOS de laprimera columna y elige Run #1 de la lista que se te presentará.

3. Ambas curvas del Gráfico mostrarán Run #2. Haz click sobre el botón de DATOS y eligeRun #1 para la curva de arriba.

Si lo deseas, ajusta el tamaño del Gráfico con el botón de Autoescala. Opcional: Elige“Imprimir Ventana Activa” del menú archivo para imprimir el Gráfico.

CUESTIONARIO

1. ¿Qué ocurrió a la temperatura del agua durante la solidificación? ¿y durante la fusión?

2. De acuerdo a tus datos, ¿cuál es la temperatura de solidificación del agua? (Ayuda: pruebausando el botón “Cursor Inteligente”. El cursor se convertirá en una cruz que puedes moversobre el gráfico para facilitar la determinación de las coordenadas de cualquier puntoparticular). ¿Cuál parece ser la temperatura de fusión? Expresa tus respuestas con unaprecisión de 0.1 gr C.

3. ¿Cómo compararías las temperaturas de solidificación y fusión del agua?

4. Dí si la energía cinética de las partículas del agua del tubo de ensayo crece, decrece opermanece constante para cada tramo de esta experiencia.

a. cuando la temperatura está cambiando al principio y fin de la Parte IIIA

b. cuando la temperatura permanece constante en la Parte IIIA

c. cuando la temperatura está cambiando al principio y fin de la Parte IIIB

d. cuando la temperatura permanece constante en la Parte IIIB



Calor de Fusión del Hielo


Experiencia SC03: Calor de Fusión del Hielo(Sensor de temperatura)Concepto Tiempo SW Interfase Archivo Windows®Cambio de fase/estado

15 m 300, 500, 700 o 750 SC03.SWS

EQUIPO REQUERIDO• Science Workshop™ Interfase• cubitos de hielo• sensor de temperatura• recipiente de icopor• base y varilla de soporte• agua tibia (60 grC)• recipiente de vidrio, 250 mL

• pinza para bureta• cilindro graduado, 100 Ml• tapón de goma con orificio• varilla agitadora• pinzas• delantal y gafas protectoras

Adaptado por Terri Case, J.I. Case High School, de Chemistry with Computers, por Dan D. Holmquist yDonald L. Volz, distribuido por Vernier Software, 8565 S.W. Beaverton Hillsdale Hwy., Portly, OR 97225-2429, (503) 297-5317.

OBJETIVO

El objetivo de esta actividad de laboratorio es calcular la energía requerida para fundir un gramode hielo y determinar su calor molar de fusión.

TEORÍA

Las características de fusión y solidificación se utilizan para identificar sustancias desconocidas.Cuando una sustancia experimenta un cambio de estado, la temperatura no cambia durante estecambio. Por ejemplo, a medida que se agrega energía, al agua pura sólida (hielo) a 0 grC setransforma en agua pura líquida a 0 grC. Cuando la sustancia alcanza su punto de fusión (osolidificación), la energía que se agrega (o quita) se utiliza para generar el cambio de estado de lamisma, en lugar de subir (o bajar) la temperatura. (Seguramente podrás encontrar tablas con lastemperaturas de cambio de estado de muchas sustancias puras en la biblioteca de tu colegio).

Por lo tanto, para calcular el calor de fusión deberás medir el cambio de temperatura (delta T) deun material vecino. En esta experiencia medirás el cambio de temperatura de un recipiente llenocon agua (a una temperatura que no es la de fusión), a medida que el hielo contenido en él sefusiona. Para calcular el calor que fluye del agua, puedes utilizar la relación:

q = Cp•m•deltaT





donde q es el calor transferido, Cp es el calor específico, m es la masa en gramos y delta T es elcambio de temperatura. Para el agua, Cp es 4.18 J/g grC.


Sigue todas las instrucciones de seguridad dadas por tu docente.

PROCEDIMIENTO

Durante esta actividad, el sensor de temperatura medirá la temperatura del agua (hielo). El Tallerde Ciencias recogerá y mostrará los datos.


1. Conecta la interfase con la computadora,enciende primero la intefase y luego lacomputadora.

2. Conecta la ficha DIN del sensor detemperatura al Canal Analógico A de lainterfase.

3. Abre el Archivo del ScienceWorkshop que semuestra;

Windows: SC03.SWS

• El documento se abrirá con una Tabla y unamuestra digital.

Nota: Para una rápida referencia, mira la ventana de las notas de laboratorios. Para traer una delas ventanas a la parte superior, haz click sobre la ventana o selecciona el nombre de la ventana aseleccionar de la lista dada en el menú. Cambia la composición de la ventana de esteexperimento mediante un click en el botón de aumentar, restaurar o agrandar ubicado en laesquina superior derecha de la ventana.





4. Las opciones de muestreo para esteexperimento son: Frecuencia de Muestreo= Lento con una muestra por cada 10segundos y con la condición de parar =Tiempo 500 segundos.


• No necesitas calibrar el sensor de temperatura. El sensor de temperatura produce un voltajeproporcional a la temperatura (10 mV = 1.0 Celsius). La calibración estándar es de 110.000C = 1.100 V y -10.000 C = -0.100 V. Si deseas calibrar el sensor de temperatura, revisa lasección de operaciones de la guía del usuario.

1. Usa una base y varilla de soporte, una pinza para bureta y un tapón de goma con orificiopara sostener el sensor de temperatura como se muestra en la gráfica.

2. Coloca el recipiente de icopor en el recipiente de vidrio de 250 mL.

3. Vierte 100.0 mL de agua, a una temperatura aproximada de 60 C, entre el recipiente deicopor.

4. Obtén 7 o 8 cubitos largos de hielo.

5. Introduce el sensor de temperatura entre el agua caliente (aproximadamente 1 cm tomadodesde la parte inferior).

.

Vaso dePoliestrino

Recipiente


Tapon

Calor de Fusióndel Hielo





PARTE III: Toma de datos:

1. Haz click en el botón GRABAR ( )para empezar a registrar los datos de temperatura.

2. Espera un momento hasta que la temperatura alcance un máximo (Se lleva unos pocossegundos para que el sensor de temperatura alcance la temperatura del agua caliente). Estatemperatura máxima determinará la temperatura inicial, T1, del agua.

3. Tan pronto esta temperatura máxima sea alcanzada, llena el recipiente de icopor concubitos de hielo.

4. Tira el exceso de agua procedente de los cubitos de hielo antes de introducirlos en elrecipiente de icopor. (O sécalos con una toalla de papel).

5. Registra la temperatura máxima, T1, en la TABLA DE DATOS.

6. Usa la varilla agitadora para revolver la mezcla a medida que la temperatura se acerca a 0C.

Importante: A medida que el hielo se derrite, adiciona cubitos de hielo para mantener la mezclafría.

7. Cuando la temperatura alcance cerca de 4 C, remueve rápidamente el hielo que no se haderretido (usando las pinzas).

8. Continua revolviendo hasta que la temperatura alcance un mínimo (y empieza a aumentar).Esta temperatura mínima es la temperatura final., T2, del agua.

9. Registra la temperatura T2 en la TABLA DE DATOS.

10. Haz click en el botón de “ALTO”( ) para detener el registro de datos.

11. Usa el recipiente cilindrico-graduado de 100-mL para medir el volumen del agua restanteen recipiente de icopor. Regístralo como V2.






1. Haz click en el botón de Estadísticas ( ) en la ventana de la tabla para determinar losvalores mínimos y máximos de temperatura.

2. Resta T2 - T1 para determinar _T, el cambio de la temperatura del agua.

3. Calcula el volumen de fusión del hielo (V2 –V1).

4. Encuentra la masa de fusión del hielo (usa 1.00 g/mL como densidad del agua).

5. Calcula la energía (en joules) desprendida de los 100 g de líquido de agua a medida queesta se enfriaba(q = Cp•m•_T).

6. Ahora calcula el calor de fusión, la energía requerida para fundir un gramo de hielo (en J/gH2O).

7. Utiliza la respuesta del punto 6 y la masa molar del agua para calcular el calor molar defusión del hielo (en kJ/mol H2O).

TABLA DE DATOS: CALOR DE FUSION

Item Valor

Temperatura Inicial del agua, T1 (C) C

Temperatura Final del agua, T2 (C) C

Cambio en la temperatura del agua, _T (C) C

Volumen Final del agua, V2, (mL) mL

Volumen Inicial del agua, V1, (mL) mL

Volumen de la fusión, (mL) mL

Masa de la fusión del hielo g

Calor desprendido debido al enfriamiento delagua (q = Cp•m•_T)

J

J/g fusión del hielo (calor de fusión) J/g

kJ/mol fusión del hielo (calor molar de fusión) kJ/mol

Porcentaje de Diferencia %





PREGUNTA

¿1. Cuál es el porcentaje diferencial del calor molar del valor de fusión? (El valor aceptable decalor molar de fusión es 6.01 kJ/mol.)

Recuerda, %100×aceptadovalor

alexperimentvalor - aceptadovalor =ldiferencia porcentaje



Ley de Boyle (P & V)


Experimento SC07: Ley de Boyle (P & V)(Sensor de Presión Absoluta)


Leyes de Gases 15 m 300, 500, 700, 750 SC07.SWS

Adaptado de material suministrado por Terri Case, J.I. Case High School, Racine, WI.

EQUIPO REQUERIDO• Interfase ScienceWorkshop™ • impresora (opcional)

• Sensor de Presión

OBJETIVO

El propósito de este experimento de laboratorio es determinar experimentalmente la relaciónentre la presión y el volumen de una muestra de aire a temperatura constante.

TEORIA

La Ley de Boyle establece que para una cierta cantidad de un gas que se encuentra a temperaturaconstante, la presión del gas es inversamente proporcional a su volumen.


Sigue todas las indicaciones de seguridad dadas por tu profesor.

PROCEDIMIENTO

Para esta actividad el sensor de presión medirá el cambio en la presión de un gas dentro de uncilindro y también los cambios en el volumen del gas. El programa ScienceWorkshop registra ymuestra los datos. Los esquemas de presión y volumen muestran la relación entre ellos.






1. Conecta la interface del ScienceWorkshop alcomputador, enciéndela y finalmente enciende elcomputador.

2. Conecta el Sensor de Presión al canal analógicoA.

3. Abre el archivo del ScienceWorkshop titulado SC07L.SWS

• El programa muestra cifras dela presión de un gas en KiloPascales (kPa), una gráfica deVolumen en función de laPresión y una Tabla de valorespara el Volumen y la Presión.

• Nota: Usa como referencia laventana Nota sobre losExperimentos. Para visualizarla explicación, haz click en laventana y selecciona laexplicación entre las listadasen el menú de explicaciones.Pulsa el botón de aumentar,restaurar o agrandar ubicadoen la esquina superior derechade la ventana.





4. Las Opciones de Muestreopara este experimento son:Frecuencia de Muestreo =Lento 1 muestra por segundo yMuestras de “Teclado” conParámetro = Volumen yUnidades = ml (mililitros).


• No necesitas calibrar el Sensor de Presión. El Sensor de Presión produce un voltaje que esproporcional a la Presión (1V = 100 kPa). La calibración estándar es 101 kPa, lo queequivale aproximadamente a 1 Voltio.

1. Coloca el extremo de la barra del conectoren el extremo de una pequeña pieza detubo plástico que viene con el Sensor dePresión.

2. Coloca el extremo del émbolo de la jeringaen la marca de 20 mL. Conecta elextremo de la jeringa en el otro lado deltubo plástico (de aproximadamente 2.5cm)

Conector

barra

TuboPlastico

3. Alinea el conector en un extremodel tubo plástico con el conectordel Puerto de Presión del Sensor.Presiona el conector sobre elpuerto y gira el conector en elsentido de las manecillas del relojhasta que suene(aproximadamente un octavo devuelta).

A laInterfase

Ley de Boyle: Presión y Volumen

Sensor dePresión

TuboPlastico

Jeringa





4. Comprueba que la jeringa y el Sensor de Presión tengan un sello de seguridad para ajustarel volumen entre 20 ml y 10 mL. Podría ser más difícil de empujar cuando el volumendisminuye.


1. Cuando estés listo para comenzar el experimento, Haz click en el botón “GRABAR”

( ) para comenzar a registrar los datos.

• La ventana de Muestras del Teclado (Muestras del Teclado)se abre.

2. Ajusta el volumen de aire en la jeringa en 20.0 ml

3. Cuando la lectura de la presión se estabilice escribe 20.0 enel recuadro de la ventana de Muestras del Teclado y

presiona el botón “Ingresar” ( ) para que elvalor que escribiste se registre.

4. Reduce el volumen a 18.0 mL. Escribe 18.0 en elrecuadro de Muestras del Teclado y presiona en “Entre”.

5. Continua reduciendo el volumen de a 2.0 mL, chequeando la presión y entrando el nuevovolumen hasta que el último volumen utilizado sea de 10.0 mL.

6. Después de que entres el dato 10.0, presiona el botón ( )para finalizar el registro de los datos.





ANALISIS DE LOS DATOS

1 Click en la ventana Gráficapara traerla al frente. Pulsa elbotón “Autoescala”

( )para regraduar la gráficae insertar los datos. Observaque una gráfica muestraVolumen en función de laPresión y la segunda gráficamuestra el inverso delVolumen en función de laPresión.

2. Selecciona y activa el Menú deImprimir e imprime una copiade la gráfica.

3. Click en la Tabla para activarla,selecciona y activa el Menú deImprimir e imprime una copia de latabla.

4. Si el tiempo lo permite repite elproceso. Puedes escoger y trabajarcon la Tabla o con la Gráfica segúnaparezca al oprimir el botón DATOS

( ), pero asegúrate de llenartodas las columnas de la tabla yambas gráficas.

PREGUNTAS

1. Observando tus gráficas, ¿La presión y el Volumen parecen ser directa o inversamenteproporcionales? ¿Concuerda esto con la Ley de Boyle?

2. ¿Cuáles son las posibles fuentes de error o limitaciones en éste experimento? Para cadauna, intente deducir ¿Qué efecto podría tener sobre los resultados del experimento?



Reacciones Endotérmicas y Exotérmicas


Experimento SC20: Reacciones Endotérmicas y Exotérmicas.(Sensor de Temperatura)


Energía y Reacciones 30 m 300, 500, 700, 750 SC20.SWS

Adaptado por Terri Case, J.I. Case High School, Racine, WI, de Química con Computadores, por Dan D.Holmquist y Donald L. Volz, distribuido por Vernier Software, 8565 S.W. Beaverton-Hillsdale Hwy.,Portland, OR 97225-2429, (503) 297-5317.

EQUIPO REQUERIDO• Interfase Science Workshop™ • bicarbonato de sodio (NaHCO3)• Sensor de Temperatura• acido cítrico (H3C6H5O7), 1.5 Molar• balanza• acido clorhídrico (HCl), 0.5 Molar

• recipiente, 250 mL• cinta de magnesio(Mg)• probeta graduado, 50 mL• vaso de precipitados• bata y gafas de seguridad• pedazo de cartón

OBJETIVO

El objetivo de este experimento es estudiar el proceso de liberación de energía durante ciertostipos de reacciones químicas.

TEORIA

Muchas reacciones liberan energía. Las reacciones químicas que liberan energía son llamadasexotérmicas. Algunas reacciones absorben energía y son llamadas endotérmicas. En esteexperimento estudiarás una reacción endotérmica y otra exotérmica.

Primero estudiarás la reacción entre una solución de Acido Cítrico y Bicarbonato de Sodio. Laecuación para la reacción es:

H3C6H5O7(aq) + 3 NaHCO3(s) ---> 3 CO2(g) + 3 H2O(l) + Na3C6H5O7(aq)

Posteriormente estudiarás la reacción entre Magnesio Metálico y Acido Clorhídrico. LA ecuaciónpara la reacción es:

Mg(s) + 2 HCl(aq)---> H2(g) + Mg Cl2 (aq)






1. Utiliza bata y gafas de seguridad mientras manipulas o trabajas con productos químicos.

2. Sigue las instrucciones de tu profesor para la manipulación de los químicos y de lassoluciones.

PROCEDIMIENTO

Para esta actividad, el sensor de temperatura medirá la temperatura de diferentes solucionesdurante reacciones químicas. El programa Science Workshop guarda y muestra los datos.


1. Conecta la interface del Science Workshop alcomputador, enciéndela y finalmente enciende elcomputador.

2. Conecta el Sensor de Temperatura al canalanalógico A.

3. Abre el archivo del Science Workshop titulado así:

Windows: SC20.SWS





• El documento contieneuna gráfica que muestrala Temperatura (C) enfunción del tiempo (seg).

• Nota: Usa comoreferencia la ventanaNota sobre losExperimentos. Paravisualizar la explicación,click en la ventana yselecciona la explicaciónentre las listadas en lacarta de explicaciones.Click en el botón deaumentar, restaurar oagrandar ubicado en laesquina superior derechade la ventana.

4. Las Opciones de Muestra para este experimento son las siguientes: Frecuencia de Muestra= Despacio 1 medición por segundo y la Condición de Pare es Tiempo = 250 segundos

5. El eje vertical de la Gráfica (Temperatura) tiene una escala desde -10 hasta 40 GradosCelsius (°C). El eje horizontal en la Gráfica (Tiempo) tiene una escala entre 0 y 250segundos.


• No necesitas calibrar el Sensor de Temperatura. El Sensor de Temperatura produce unvoltaje que es proporcional a la temperatura. (10mV = 1.0 ° Celsius). La calibraciónestándar es 110.000 °C = 1.100 V y -10.000 °C = -0.100 V. I





1. Coloca un vaso depoliestirenoexpandido dentro deun beaker de 250 mLcomo se muestra enel diagrama. Coloca30 mL de AcidoCítrico 1.5 Molardentro del vaso.Introduce el Sensorde Temperaturadentro de la soluciónde Acido Cítrico.

2. Pesa y coloca 10.0 gde Bicarbonato deSodio sobre unpedazo de cartón.

Reacciones Endothermicas y Exothermicas


Recipiente

Vaso de

Poliestireno

PARTE IIIA: Registro de Datos – Reacción entre Acido Cítrico y Bicarbonato deSodio

• Alístate para registrar los datos. El Sensor de temperatura debe estar en la solución deAcido Cítrico unos segundos antes de que comiences a registrar los datos.

1. Cuando todo esté listo, click en el botón “GRABAR” ( ) para comenzar a registrarlos datos.

2. Después de aproximadamente 20 segundos, añade el Bicarbonato de Sodio a la soluciónde Acido Cítrico.

3. Revuelve cuidadosamente la solución con el Sensor de Temperatura para asegurar unabuena mezcla.

4. Registra los datos hasta que sea alcanzada una temperatura mínima, es decir cuando lalectura de temperaturas comience a incrementarse.





5. Click en el botón “ALTO” ( ) para finalizar el registro de datos o deja que elcomputador termine de registrarlos automáticamente al cabo de 250 segundos.

• Run #1 aparecerá en la lista de datos en la ventana Montaje del Experimento.

6. Retira los productos de la reacción como te lo indique tu profesor y lava cuidadosamente elvaso.

PARTE IIIB: Registro de Datos – Reacción entre Magnesio y Acido Clorhídrico

1. Coloca 30 mL de solución de HCl dentro del vaso de precipitados. Coloca el Sensor deTemperatura dentro de la solución de Acido Clorhídrico.

2. Pide a tu profesor una cinta metálica de Magnesio de unos 20.0 cm.

3. Alístate para registrar los datos. El Sensor de temperatura debe estar en la solución deAcido Clorhídrico unos segundos antes de que comiences a registrar los datos.

4. Cuando todo esté listo, Haz click el botón “GRABAR” ( ) para comenzar el registrode los datos.

5. Cuando hayan pasado aproximadamente 20 segundos añade la cinta de Magnesio a lasolución del ácido.

6. Revuelve cuidadosamente la solución con el Sensor de Temperatura para asegurar unabuena mezcla.

7. Registra los datos hasta que la temperatura máxima sea alcanzada, es decir cuando lalectura de la temperatura comience a disminuir.

8. Click en el botón “ALTO” ( ) para terminar de registrar los datos. Si no lo haces, elcomputador los registrará automáticamente hasta que hayan transcurrido 250 segundos.

9. • Run #2 aparecerá en la lista de datos en la ventana Montaje del Experimento.

10. Maneja los productos de la reacción como te lo indique tu profesor. Lava el vaso.






1. Click sobre la Tabla para activarla. Guarda los datos que obtuviste seleccionando“Guardar como…” en el menú del Archivo.

2. La Tabla tiene dos columnas. Ambas muestran Run

#2. Usa el botón “DATOS” ( ) en laprimera columna para seleccionar “Run #1”.

3. Click en el botón Estadísticas ( ) que seencuentra en el área a mano izquierda de la Tabla.

4. En el área de Estadísticas encuentra los valores mínimos y máximos de la temperatura enRun #1. Guarda estos valores en la Tabla de Datos.

5. Encuentra los valores mínimos y máximos de la temperatura para Run #2. Guarda estosvalores en la Tabla de Datos.

6. Calcula el cambio en la temperatura para cada reacción restando la temperatura inicial de latemperatura final.

TABLA DE DATOS

Run #1 Run #2

Temperatura Final (°C)

Temperatura Inicial (°C)

Cambio en la Temperatura (°C)





PREGUNTAS

1. ¿Cuál reacción tuvo un valor de �� ¿Es la reacción endotérmica o exotérmica?Explica tu respuesta.

2. Para cada reacción describe tres factores según los cuales se puede afirmar que una reacciónestá teniendo lugar.

3. ¿Cuál reacción se produjo con mayor velocidad? Explica tu respuesta.



Determinación de pKa por Media Titulación


Experimento SC33: Determinación de pKa por Media Titulación (conel sensor de pH)

Concepto Tiempo SW Interfase Archivo Windows ®

Acidos, bases y sales 30 m 300, 500, 700 o 750 SC33.SWS

EQUIPO REQUERIDO• Interfase Science Workshop™ • agitador magnético• sensor de Ph• delantal y gafas de seguridad• pinza para bureta• ácido acético, 0.1 Molar

• cilindro graduado de 100 mL• soluciones buffer, pH 7 y pH 4• recipiente de vidrio de 250 mL (2)• hidróxido de sodio, 0.05 Molar• base con poste• agua destilada

OBJECTIVO

El objectivo de esta actividad de laboratorio es determinar del pKz del ácido acético débil pormedia titulación. El ácido acético débil formará una sal que produce una solución buffer. Lamedia titulación de este sistema determinará el pH en el punto de equivalencia. En este caso enparticular, el pH será el pKa.

TEORIA

Todos los ácidos se ionizan en el agua para formar hidrógeno (H+) o iones que contienenhidrógeno (H3O+). El grado de ionización es una indicación de la potencia del ácido. De unácido que ioniza completamente se dice que es fuerte. La ionización es completa y no quedaninguna molécula del ácido en la solución. La constante de velocidad (kf) es un número queindica el grado de disociación del ácido. Para los ácidos fuertes, kf (velocidad de reacciónpositiva) es grande y no hay reacción inversa (kr=0).

Acido fuerte kfHX ========> H+ + X-





Un ácido débil se ioniza, pero los iones se pueden recombinar en la forma molecular original delácido. La cantidad de moléculas que se disgregan y recombinan alcanzan finalmente unequilibrio. El equilibrio es la condición que se alcanza cuando la velocidad de ionización iguala ala de formación de especies moleculares.

Acido débil kfHX �====� H+ + X-

kr

Para un ácido débil, la relación entre kf y kr es un número menor que uno. La relación kf/kr,también se conoce como Ka, o la constante de equilibrio. El Ka para la relación anterior puedeescribirse como:

K a =

H +

[ ] ´ X - [ ]

HX[ ]

El logaritmo negativo de Ka se conoce como el pKa del ácido. Cuanto menor es la constante deequilibrio, menor la ionización y más débil el ácido. Cuanto más pequeño Ka, más grande es elpKa porque el pKa es el logaritmo negativo de Ka. Si se agrega una base a un ácido, este seneutraliza, formando una sal y agua.

HX + NaOH =========> NaX + H2O

La sal de un ácido débil en solución con el ácido débil forman lo que llamamos un buffer. Unbuffer es una solución que se resiste a los grandes cambios de pH, porque provee una fuente deácido, en este caso, el HX restante y una fuente de base, en este caso NaX. La sal de sodio de unácido débil puede reaccionar con los iones de hidrógeno, formando un ácido que no se ionizamuy bien.

X- + H+ ========> HX

El comportamiento de un sistema buffer está dado por la ecuación:

pH = pKa + log [sal] / [ácido]

Una solución buffer se puede utilizar para determinar el pKa de un ácido en condicionesespeciales.

Por ejemplo, si se usan 50 mL de una solución 0.1 Molar de un ácido débil, HA, con un pKa de4.0 y se hacen reaccionar con 50 mL de una base 0.1 Molar (hidróxido de Sodio, NaOH), lasolución alcanzará el punto de equivalencia y todo el ácido será neutralizado. Sin embargo, sisolamente se agregan 25 mL de basee, el ácido será neutralizado en un 50%. Las concentraciones





molares de la sal y el ácido serán iguales. Esto causará que el término logarítmico de la ecuacióndel buffer se cancele. El pH de la solución será, entonces, igual al pKa del ácido débil:

pH = pKa + log [sal] / [ácido]

= 4.0 + log [0.05] / [0.05]

= 4.0 + log 1

= 4.0 + 0

pH = 4.0 (el pKa del ácido)

Esta relación se puede utilizar para encontrar el pH en el punto medio de la titulación del ácidodébil.

SEGURIDAD PERSONAL

1. Usa delantal y gafas protectoras mientras manipules o estes cerca de productos químicos.

2. Sigue las recomendaciones de tu docente para manipular, y posteriormente deshacerte, detodos los productos químicos y sus soluciones.

PROCEDIMIENTO

En esta actividad, el sensor de pH mide el cambio en el pH durante la titulación de un ácidodébil. El ScienceWorkshop se usa para grabar y mostrar los datos.


Conecta la interfase ScienceWorkshop a la computadora, enciende la interfase y posteriormente lacomputadora.

Enchufa el conector DIN del sensor de pH al canal A de la caja de la interfase.

Enchufa el conector BNC del electrodo de pH al conector de la caja acondicionadora de señales.Aún no saques el cabezal sensor de la botellita con solución buffer que lo protege.

Abre el archivo de ScienceWorkshop llamado:;

Windows: SC33.SWS





El documento contiene un display gráfico de pH versus tiempo.

Nota: Para tener una referencia rápida, mira la Nota Experimental contenida. Para hacer que undisplay pase al frente de la pantalla, haz click en una parte visible de su ventana, o elígelodel menú Display/Ver. Puedes hacer que ocupe toda la pantalla haciendo click en el botónde maximizar, y luego volverla al tamaño normal haciendo click en el botón de restaurar(ambos se encuentran en la esquina superior derecha de la ventana).

El ajuste de toma de muestras para esta experiencia es: Muestras períodicas a un ritmo de 10Hz(diez muestras por segundo).

El eje vertical (pH) del gráfico tiene una escala de 0 a 12 pH, y el eje horizontal (tiempo) tieneuna escala de 0 a 80 segundos.

PARTE II: Calibración del Sensor y Preparación del Equipamiento

1. Es importante calibrar el sensor de pH. Para efectuar la calibración necesitarás agua destiladay soluciones buffer de pH=7 y pH=4.

Quita el electrodo de pH de la botellita protectora. Empapa el cabezal en agua destilada por 10minutos, y luego sécalo con papel tissue.

En la ventanda de Ajuste de la Interfase, haz doble click sobre le ícono del sensor de pH.

Se abrirá la caja de diálogo de ajuste de este sensor analógico.

Sumerge el extremo del cabezal sensor de pH en la solución buffer de pH = 7.0. Cuando latensión mostrada como “Valor Actual” se estabilice, haz click sobre el boton “Leer” de lasección “Valor más Alto:” e ingresa “7.0”.

Enjuaga completamente el cabezal sensor de pH en agua destilada, sécalo con papel tissue, ysumérgelo ahora en la solución buffer con pH = 4.0.

Cuando la tensión mostrada como “Valor Actual” se estabilice, haz click sobre el botón “Leer”de la sección “Valro más Bajo:” e ingresa “4.0”. Cuando hayas terminado, haz click sobreel botón “OK”.

Enjuaga completamente el cabezal sensor de pH en agua destilada, y sécalo con cuidado.





Preparación del Equipamiento

1. Pon 100 mL de ácido acético en un recipiente de 250 mL. Pon una varilla agitadora dentrodel recipiente.

2. Coloca el recipiente con ácido sobre un agitador magnético.

3. Usa la pinza para bureta para y la base con columna para sostener el cabezal sensor de pHdentro del ácido, de manera tal que no interfiera con el agitador.

4. Enciende el agitador magnético.

Sensor de pH

AgitadorMagnético

Recipiente

VarillaAgitadora

PARTE III: Recolección de Datos

1. Haz click sobre el botón “REC” para comenzar a recoger datos.

2. Después de 5 segundos, comienza a agregar hidróxido de sodio al ácido con un ritmolento y constante.

3. Haz lo posible para que los 100 mL de la solución de hidróxido de sodio duren 45segundos (un ritmo de 3 mL por segundo).

4. Cuando hayas vertido todo el hidróxido de sodio en el ácido, haz click sobre el botón“STOP” para terminar la adquisición de datos.

5. Aparecerá un renglón llamado “Run #1” en el recuadro de Lista de Datos en la ventana deAjuste de la Interfase.





6. Apaga el agitador magnético.

7. Retira cuidadosamente el cabezal sensor de pH, enjuágalo completamente en aguadestilada, y ponlo nuevamente dentro de la botellita protectora con solución buffer.

8. Deshazte de los productos químicos como tu docente te indique.


1. 1. Elije “Grabar como..” en el menú “Archivo” para guardar tus datos. Haz click sobre elgráfico para activarlo.

2. Una vez que el gráfico esté activo, haz click sobre el botón “Estadísticas (�� recuadro para estadísticas, en él haz click sobre el botón “Menú de Estadísticas”. Elije“Todas” del menú.

3. Encuentra y toma nota del valor del pH al comienzo (valor mínimo de “y”) antes de lareacción, y al final (valor máximo de “y”).

TABLA DE DATOS

pH al comenzar

pH al finalizar

PREGUNTAS

2. ¿Cuál era el valor del pH de la solución de ácido acético al comenzar?

¿Qué le ocurrió al pH de la solución a medida que se agregó la solución de hidróxido de sodio?

El pH del final de la experiencia arroja el pKa del ácido. ¿Cuál es el pKa del ácido acético?

El antilogaritmo negativo del pKa es el Ka del ácido. ¿Cuál es el Ka del ácido acético?


Experiencias Generales sobre Biología

Organismos y pH


9. Experiencias Generales sobre BiologíaExperimento SB06: Organismos y pH (Sensor de pH)

Concepto Tiempo SW Interfase Windows®

Bioquímica 60 m 300, 500, 700 o 750 SB06.SWS

EQUIPO REQUERIDOScienceWorkshop™ InterfaceSensor de pH (CI-6507)Base y barra de soporte (ME-9355)abrazadera, (SE-9444)beaker, 50 mal (2)beaker, 100 malprobeta graduada, 50 mL

barra de mezclarbotella de enjuague (piseta)equipo de protecciónclorhídrico con gotero, 0.1Mhígado homogeneizadohidróxido de sodio con gotero, 0.1Mclara de huevo (diluidas con agua 1:5) ácido

papa homogenizada solución buffer de fosfato de sodio, pH 7agua del grifo suspensión de gelatina tibia, 2%Agua destilada soluciones buffer, de bajo pH y alto pH

Objetivo

El objetivo de esta experimento es investigar que le pasa al pH de los tejidos biológicos en lapresencia de substancias que pueden aumentar o disminuir el pH. Tú determinarás cuáles tejidosbiológicos se comportan como buffers (amortiguadores).

Tesis

Los organismos para sobrevivir deben mantenerse en un medio ambiente relativamente estable.Ambos organismos y células han aprendido a adaptarse a muchos factores ambientales quenormalmente afectarían sus condiciones ambientales internas.

El pH en el ambiente de los organismos esta determinado por la concentración de iones dehidrógeno (H+) e iones de hidróxido (OH-). El pH juega un papel importante en muchos procesosbioquímicos y pueden afectar las condiciones externas e internas de los organismos vivos. Estosorganismos han desarrollado mecanismos para mantener un pH normal para cada célula delsistema orgánico.

Un buffer es una solución de un ácido débil en la presencia de su sal. A pesar de la presencia deiones de hidrógeno o iones de hidróxido, un buffer mantiene su pH dentro de un marcorelativamente reducido.



Organismos y pH



• Viste el equipo de protección cuando manejes químicos.

• Sigue las instrucciones para el uso correcto del equipo.

• Desecha todos los químicos y soluciones adecuadamente.

• PRECAUCION: El ácido clorhídrico (HCl) y el hidróxido de sodio (NaOH), son irritantes y puedendestruir la ropa. Evita el contacto con los ojos y la piel. NO LO INGIERE. Báñate inmediatamentecon agua por 15 minutos. Informa a tu profesor en caso de contacto con HCl o NaOH.

Procedimiento

En este experimento, el sensor medirá el pH de diferentes substancias biológicas (claras dehuevo, gelatina, hígado, y papa) cuando se agrega a la substancia un ácido fuerte o una basefuerte. Tú registrarás la cantidad de ácido o la cantidad de base que es agregado(da). El programaScienceWorkshop registra y muestra el pH de cada substancia y la cantidad de ácido o base quees agregado(da).

El cambio en el pH de cada material cuando 30 gotas de un ácido fuerte o 30 gotas de una basefuerte son agregadas, será comparado con el cambio del pH de una solución standard de buffercuando la misma cantidad de ácido o base sea agregada a la solución standard.


1. Conecta la Interface ScienceWorkshop al computador, enciéndela y finalmente enciende elcomputador.

2. Conecta el conector DIN del sensor de pH al canal análogo A de la interfaz.

3. Abre el archivo ScienceWorkshop titulado así: Windows SB06.SWS

• En el menú del archivo de la ventana ScienceWorkshop, selecciona:Abrir.

• Ve a la librería de Experimentos.

• Busca el archivo o el sub-directorio de Biología.

• Busca el documento ScienceWorkshop titulado como se muestra arriba.Click dos veces y ábrelo, o, selecciónalo y click en el botón OK.



Organismos y pH


• El documento mostrará la gráfica de pH (pH) en funcióndel volumen (Gotas), una Tabla de pH y Volumen, y losvalores del pH.

• Nota: Usa como referencia la ventana notas sobre losexperimentos. Para visualizar la explicación, click en laventana y seleccione la explicación de las listadas en elmenú de explicaciones. Click en el botón de aumentarrestaurar o agrandar ubicado en la esquina superiorderecha de la ventana y cambia las especificaciones delexperimento.

• Las opciones de muestreo para este experimento son lassiguientes: Frecuencia de muestreo = rápidas a 10 Hz(predeterminado) y "Teclado" con Parámetro = Volumeny Unidades = Gotas.


Calibración del Sensor

• Para calibrar el sensor tú necesitas agua destilada, beakers, una botella, y soluciones buffer con pHbajo y alto.

1. Remueve el electrodo de pH de la botellacon solución buffer. Moja el sensor de pHen agua destilada por 10 minutos y luegoseca el electrodo con papel absorbente.

2. En la ventana Visualización delExperimento, Click dos veces en el icono delsensor del pH.

• La ventana de di�logo del Montaje del SensorAn�lógico se abrir�.

3. Sumerja el extremo del electrodo de pH en lasolución buffer de pH alto. Cuando el valor delvoltaje definido como Valor Cur: (último valor)se estabilice, Click en el botón Leer

( ) para que Valor Alto: aparezcay escribe el valor del pH de la solución buffer.



Organismos y pH


4. Lava y enjuaga muy bien el electrodo en agua destilada, sécalo con papel absorbente, ysumerja el extremo del electrodo en la solución buffer de pH 4.

5. Cuando el valor del voltaje definido como Valor Cur: se estabilice, click en el botón Leapara que Valor Bajo: aparezca y escribe el valor del pH de la solución. Click en el botónOK cuando termines y regresa a la ventana de Montaje del Experimento.

6. Enjuaga muy bien el electrodo de pH con agua destilada y sécalo suavemente.

Montaje del Equipo

1. Coloca 25 ml de agua del grifo en una probeta de 50 ml

2. Usa la base, la barra de soporte y una pinza, monta el sensor de tal forma que un extremodel electrodo del pH electrodo esta dentro del beaker.

PARTE III A: Registro de Datos – Agua del grifo y Ácido Clorhídrico (HCl)

1. Click en el botón GRABAR ( ) paraempezar el registro de datos.

• La ventana del teclado se abrirá . Mueve laventana y los dígitos hasta que puedas verlosambos.

2. Cuando la medida del pH se estabilice, escriba “0” como Entrada#1. Click Ingresar para que el valor que escribiste se registre. Elvalor que tu escribiste aparecerá en la lista de datos.

3. Al agua del grifo, agrega 5 gotas de ácido clorhídrico (HCl) de 0.1N cada una. Mezcla con la barra de mezclar.

4. Cuando la medida del pH se estabilice, escribe “5” como Entrada#2. Click Ingresar para que el valor que escribiste se registre.

• El valor que tu escribiste aparecerá en la lista de datos. El valor registradocomo Entrada #3 reflejará el patrono de sus dos primeros registros.

5. Agrega 5 gotas más de ácido clorhídrico de 0.1 M cada una ymezcla.

6. Cuando la medida del pH se estabilice, Click Ingresar para registrarel valor predeterminado (“10.0000”).



Organismos y pH


• El valor de Entrada #3 aparecerá en la lista de datos. El valor Entrada #4será de “15.0000” equivalente al siguiente número de gotas.

7. Agrega 5 gotas más de ácido y click Ingresar.

8. Continúa agregando de a 5 gotas cada vez. Click Ingresar despuésde cada incremento de ácido.

9. Click en Pare el Muestreo cuando hayas acabado de agregar untotal de 30 gotas de ácido al agua del grifo.

• La ventana de Muestreo del Teclado se cerrar�, y el valor de Pasada #1aparecerá en la Lista de Datos de la ventana de Visualización delExperimento.

10. Desecha la mezcla de agua y ácido como se pida. Lava y enjuaga laprobeta.

11. Coloca un beaker debajo del electrodo de pH. Usa la botella de enjuague y lava muy bienel electrodo con agua destilada. Desecha el agua contenida en el beaker como se pida.

PARTE IIIB: Registro de Datos – Solución buffer de Fosfato de Sodioy HCl

1. Coloca 25 mal de una solución de fosfato de sodio en un beaker limpio de 50 mal.

2. Coloca el beaker bajo el electrodo pH electrodo de tal forma que el electrodo quede en lasolución.

3. Click en el botón GRABAR para empezar elregistro de datos.

• La ventana del teclado se abrirá . Mueve la ventana y losdígitos hasta que puedas verlos ambos.

4. Cuando la medida del pH se estabilice, escriba “0”como Entrada #1. Click Ingresar para que el valorque escribiste se registre. El valor que tu escribisteaparecerá en la lista de datos.



Organismos y pH


5. Agrega 5 gotas de 0.1M ácido clorhídrico (HCl) a la solución defosfato de sodio. Mezcla con la barra de mezclar.

6. Cuando la medida del pH se estabilice, escriba “5” como Entrada #2.Click Ingresar para el valor quede registrado.

7. Continúa el procedimiento de registro de datos como en la PARTE III A. Agrega 5 gotasde ácido cada vez. Click Ingresar para registrar cada valor. Click en Pare el Muestreodespués que hayas agregado 30 gotas de ácido.

• Pasada #2 aparecerá en la lista de datos de la ventana Visualización del Experimento.

8. Desecha la mezcla de agua y ácido como se pida. Lava y enjuaga la probeta.

9. Coloca un beaker bajo el electrodo de pH. Usa la botella de enjuague con agua destilada ylava muy bien el electrodo de pH. Desecha el agua contenida en el beaker como se pida.

PARTE IIIC: Registro de Datos – Substancia Biológica y HCl (ácidoclorhídrico)

1. Selecciona una substancia biológica (claras de huevo diluidas con agua destilada 1:5,hígado homogeneizado, papa homogeneizada, o suspensión de gelatina tibia - 2%).Registra el tipo de substancia que estas probando.

Substancia = _________________________________

2. Coloca 25 mal de la substancia que escogiste en un beaker limpio de 50 mal

3. Coloca el beaker bajo el electrodo de pH de tal forma que el electrodo esta dentro de lasubstancia buffer.

4. Click en el botón GRABAR para empezar elregistro de datos.

• La ventana del teclado se abrirá . Mueve la ventana y losdígitos hasta que puedas verlos ambos.

5. Cuando la medida de pH se estabilice, escriba “0”como Entrada #1. Click Ingresar para que elvalor que escribiste se registre.

6. Agrega 5 gotas de ácido clorhídrico (HCl) de 0.1 M cada una a la substancia biológica en elbeaker y mezcla.



Organismos y pH


7. Cuando la medida del pH se estabilice, escriba “5” como Entrada #2. Click Ingresarpara registrar el valor.

8. Continúa el procedimiento de registro de datos como en la PARTE IIIA. Agrega 5 gotas deácido cada vez. Click Ingresar para registrar cada valor. Click en Pare el Muestreodespués que hayas agregado 30 gotas de ácido. La ventana de Muestreo del Teclado secerrará.



10. Coloca un beaker bajo el electrodo de pH. Usa la botella de enjuague con agua destilada ylava muy bien el electrodo de pH. Desecha el agua en el beaker como se pida.

PARTE IIID: Registro de Datos – Agua del grifo y Hidróxido de Sodio(NaOH)

1. Coloca 25 mal de agua del grifo en un beaker de 50 mal limpio.

2. Coloca el beaker debajo del electrodo pH de tal forma que el electrodo que dentro delagua.

3. Click en el botón GRABAR para empezar a registrar los datos.

4. Cuando la medida del electrodo pH se estabilice, escribe “0” como Entrada #1. ClickIngresar para registrar el dato que escribiste.

5. Agrega 5 gotas de hidróxido de sodio (NaOH) de 0.1M cada una al agua del grifo en elbeaker. Mezcla con la barra de mezclar.

6. Cuando la medida del pH se estabilice, escriba “5” como Entrada #2. Click Ingresar pararegistrar el valor.

7. Continua el procedimiento de registro de datos como en la PART IIIA. Agrega 5 gotas debase (NaOH) cada vez. Click Ingresar para registrar cada valor. Click en Stop Samplingdespués de que hayas agregado 30 gotas de base. La ventana de Muestreo del Teclado secerrará.






Organismos y pH


PARTE IIIE: Registro de Datos – Solución Buffer de Fosfato de Sodioy NaOH

1. Coloca 25 mal de una solución de fosfato de sodio en un beaker limpio de 50 mal

2. Coloca el beaker bajo el electrodo pH de tal forma que el electrodo quede en la solución.

3. Click en el botón GRABAR para empezar el registro de datos.

4. Cuando la medida del pH se estabilice, escriba “0” como Entrada #1. Click Ingresar paraque el valor que escribiste se registre. El valor que tu escribiste aparecerá en la lista dedatos.

5. Agrega 5 gotas de hidróxido de sodio (NaOH) de 0.1M cada una en la solución buffer en elbeaker. Mezcle con la barra de mezclar.

6. Cuando la medida del pH se estabilice, escriba “5” como Entrada #2. Click Ingresar pararegistrar el valor.

7. Continúa el procedimiento de registro de datos como el PARTE IIIA. Agrega 5 gotas debase (NaOH) cada vez. Click Ingresar para registrar cada valor. Click en Pare elMuestreo después de que hayas agregado 30 gotas de base. La ventana de Muestreo delTeclado se cerrará.




PARTE IIIF: Registro de Datos – Substancia Biológica y NaOH

1. Coloca 25 mal de la misma substancia que usaste en la PARTE IIIC en un beaker de 50 mallimpio.

2. Coloca el beaker debajo del electrodo pH de tal forma que el electrodo quede dentro de lasubstancia en el beaker.

3. Click en el botón GRABAR para empezar a registrar los datos.

4. Cuando la medida del pH se estabilice, escriba “0” como Entrada #1. Click Ingresar paraque el valor que escribiste se registre.



Organismos y pH


5. Agrega 5 gotas de hidróxido de sodio (NaOH) de 0.1M cada una a la substancia biológicaen el beaker. Mezcla con la barra de mezclar.

6. Cuando la medida del pH se estabilice, escribe “5” como Entrada #2. Click Ingresar pararegistrar el valor.

7. Continúa el procedimiento de registro de datos como en la PARTE IIIA. Agrega 5 gotas de(NaOH) cada vez. Click Ingresar para registrar el valor. Click en Pare el Muestreodespués de que hayas agregado 30 gotas de la base. La ventana de Muestreo del Teclado secerrará.


8. Desecha la mezcla como se pida. Lava y enjuaga el beaker.


Tabla de Datos

1. Click en el menú Experimento. Selecciona Pasada #1 (agua del grifo y ácido).

• La gráfica y la Tabla de Datos de la muestra Pasada #1 aparecerán.

2. Click en la Tabla para activarla.

• La Tabla mostrará los valores de pH y del Volumen (Gotas) para el agua del grifo y el ácido.

3. Registra estos valores en la sección de Datos.

4. Click en el menú Experimento. Selecciona Pasada #2 (buffer y ácido).


5. Registra estos valores de pH en la sección de Datos.

6. Click en el menú Experimento otra vez. Seleccione Pasada #3 (substancia biológica yácido).


7. Registra los valores del pH de la substancia biológica y el ácido en la sección de Datos.

8. Repite el procedimiento de análisis de datos para la muestra Pasada #4 (agua de grifo yNaOH), Pasada #5 (solución buffer y NaOH), y Pasada #6 (substancia biológica y NaOH).

9. Adquiera de tus compañeros datos de otros materiales.



Organismos y pH


Tabla de Datos: pH del Agua del Grifo, Solución Buffer, y SubstanciaBiológicas

0.1M Ácido clorhídrico(HCl) 0.1M Hidróxido de Sodio (NaOH)

pH después de incrementos de 5 gotas: pH después de incrementos de 5 gotas:

Substancia 0 5 10 15 20 25 30 0 5 10 15 20 25 30

Agua del grifo

Buffer

Clara de Huevo

Gelatina

Hígado

Papa

Análisis de Datos

1. Calcula el cambio total de pH entre 0 y 30 gotas de HCl y 30 gotas de NaOH para todaslas muestras. Compara y calcula el porcentaje de diferencia entre agua del grifo y otrasmuestras.

SubstanciapH Cambio/30

gotas HClDiferenciaPorcentaje

pH Cambio/30gotas NaOH

DiferenciaPorcentaje

Agua del grifo

Buffer

Clara de Huevo

Gelatina

Hígado

Papa



Organismos y pH


2. Click en la gráfica para activarla. Click en el botón Autoescala ( ) para acomodar lagráfica a los datos.

3. Usa el menú de Experimento y selecciona diferentes muestras de Datos para que la gráficaaparezca. Compara tu gráfica con las gráficas de otros estudiantes. (Las gráficas sonsimilares?)

Preguntas

1. Describe los efectos del ácido clorhídrico (HCl) y el hidróxido de sodio (NaOH) en aguadel grifo.

2. ¿Cuál fue la diferencia total del pH cuando 30 gotas de HCl fueron agregadas a lasubstancia biológica? Compara este cambio en el pH con el cambio del pH en el agua delgrifo y en el ácido.

3. ¿Cuál fue la diferencia total del pH cuando 30 gotas de NaOH fueron agregadas a lasubstancia biológica? Compara este cambio en el pH con el cambio del pH en el agua delgrifo y en el ácido.

4. Describe cómo cada substancia biológica responde al cambio en el pH.

5. ¿Cómo responde la solución buffer al HCl y al NaOH? ¿Responde más como el agua delgrifo o como la substancia biológica.?

6. ¿Los buffers favorecen o desfavorecen el mantenimiento de un ambiente interno establepara las sustancias vivas y células? Describe el mecanismo del sistema sodio phosphatebuffer.

6. Sugiere un mecanismo para regular el pH en los organismos.

Opcional

1. Investiga y escribe un parágrafo que describa el sistema “the human blood buffer system”.


Experiencias Generales sobre Bilogía

Lluvia Ácida


Experimento SB17: Lluvia Ácida

(Sensor de pH)


Medio Ambiente 60 m 300, 500, 700, 750 SB17.SWS

Adaptado de: Química con computadores, por Dan D. Holmquist y Donald L. Volz,distribuido por Vernier Software, 8565 S.W. Beaverton Hillsdale Hwy., Portland, OR97225, (503) 297-5317.

EQUIPO & MATERIALES REQUERIDO

• Interfaz ScienceWorkshop™ • Sensor de pH (CI-6507)• Bureta sujetable, (SE-9445)• base y barra de soporte (ME-9355)• Soluciones buffer: de pH alto y pH bajo• Agua Destilada• bicarbonato de sodio*1, NaHCO3, sólido• bisulfito de sodio*2, NaHSO3, sólido• nitrito de sodio, NaNO2 , sólido• recipiente, 250 ml (3)• recipiente, 100 ml • pipeta Berol, 15 cm stem (3)

• pipeta Berol, 2 cm stem (3)• pipeta Berol con 1.0 M HCl (1)• tubo de ensayo, 20 X 150 mm • agua del grifo• botella de enjuague (piseta) • equipo protector

• *1 Carbonato Acido de Sodio• *2 Sulfito Acido de Sodio

Objetivo

El objetivo de este experimento es “crear” lluvia ácida. Tu producirás losconstituyentes de la lluvia ácida y medirás su efecto sobre el pH en lasmuestras de agua.

Tesis

Tú observarás la formación de cuatro ácidos que están presentes en lalluvia ácida:• ácido carbónico, H2CO3• ácido nitroso, HNO2• ácido nítrico, HNO3• ácido sulfúrico, H2SO3



Lluvia Ácida


El ácido carbónico se forma cuando el dióxido de carbono gaseosse disuelve en las pequeñas gotas de lluvia presentes en el aire nocontaminado:

CO2(g) + H2O(l) =====> H2CO3(aq)

El ácido nitroso y el ácido nítrico son el resultado de uncontaminante muy común en el aire, el dióxido de nitrógeno(NO2). La mayor parte del dióxido de nitrógeno presente ennuestra atmósfera es emitido por el exhausto de losautomóviles. El dióxido de nitrógeno gaseoso se disuelve enpresencia de gotas de agua y forma el ácido nitroso y el ácidonítrico:

NO

2

SO

CO

2

2

2HHHH

CO

NONO

SO

2

3

3

3

2

2 NO2(g) + H2O(l) =====> HNO2(aq) + HNO3(aq)

El ácido sulfuroso es producido por otro contaminante del aire, el dióxido de azufre (SO2). Lamayor parte de este gas presente en la atmósfera resulta de la combustión del carbón que contieneimpurezas de azufre. El dióxido de azufre se disuelve en gotas de agua y forma el ácidosulfuroso:

SO2(g) + H2O(l) =====> H2SO3(aq)


• Viste el equipo de protección cuando trabajes con productosquímicos.

• Sigue las instrucciones para el uso correcto del equipo.

• Desecha todos los productos y soluciones químicasadecuadamente.

Procedimiento

En este experimento, llenaremos tres pipetas tipo Berol con tres compuestos diferentes(bicarbonato de sodio, bisulfito de sodio, y nitrito de sodio) cada uno de estos compuestosproduce un gas diferente cuando ácido clorhídrico es agregado (dióxido de carbono, dióxido deazufre, y dióxido de nitrógeno). Una pequeña cantidad de ácido será agregado a cada pipeta, y elgas que se produce será traspasado a un tubo de ensayo con agua y un sensor de pH dentro del.El sensor de pH medirá el cambio en el pH a medida que el gas se mezcla con el agua.



Lluvia Ácida


El programa ScienceWorkshop registra y muestra los valores del pH. El cambio en el pHocasionado por el dióxido de carbono será comparado con el cambio generado por el dióxido deazufre y el dióxido de nitrógeno.


1. Conecta la interface ScienceWorkshop al computador,enciéndela y finalmente enciende el computador.

2. Conecta el sensor DIN de pH al canal analógico A de lainterfase.

3. Abra el archivo ScienceWorkshop titulado así: WindowsSB17.SWS

• En el menú del archivo del ScienceWorkshop, selecciona Abrir.

• Ve a la librería de experimentos.

• Busca el folder o el sub-directorio de Biología.

• En el ScienceWorkshop, busca el documento titulado como se muestraarriba. Abra este documento, click dos veces o selecciónelo y

click .

• El documento abrirá con una gráfica de pH enfunción del tiempo y mostrará una tabla pararegistrar los datos.

• Nota: Usa como referencia la ventana notassobre los experimentos. Para visualizar laexplicación, click en la ventana y seleccione laexplicación de las listadas en el menú deexplicaciones. Click en el botón de aumentarrestaurar o agrandar ubicado en la esquinasuperior derecha de la ventana y cambie lasespecificaciones del experimento.

• Las opciones de muestreo para esteexperimento son las siguientes: muestrasperiódicas = rápidas a 10 Hz (predeterminado) yCondición de pare = 100 segundos.



Lluvia Ácida



• Calibración del Sensor: Para la calibración tunecesitas un recipiente, una botella de enjuague,agua destilada y soluciones buffer de pH alto ybajo.

1. Saca el electrodo de pH de la botellacon solución buffer. Moja el sensor depH con agua destilada durante 10minutos y después seca el electrodo conpapel absorbente.

2. En la ventana Montaje del Experimento,Haz click dos veces en el icono delsensor de pH.

• La ventana del Montaje del Sensor Analógico seabrirá.

3. Sumerge el extremo del electrodo de pH en lasolución buffer de pH alto. Cuando el valor delvoltaje definido como Valor Acta: (valoractual) se estabilice, Haz click en el botón Leer

( ) para el Valor Alto: y escribeel valor del pH de la solución buffer.

4. Lava y enjuaga muy bien el electrodo de pH en agua destilada, sécalo con cuidado, y sumergeel extremo del electrodo en la solución buffer de pH bajo.

5. Cuando el valor del voltaje definido como el Valor Acta: se estabilice, Haz click en el botónLea para que aparezca Valor Bajo:, escribe el valor pH de la solución buffer. Haz click en elbotón OK cuando termines.

6. Lava y enjuaga muy bien el electrodo de pH con agua destilada y sécalo suavemente.



Lluvia Ácida


Montaje del Equipo

1. Marca tres pipetas Berol de boquilla corta, con la fórmula del compuesto sólido que ellascontendrán: “NaHCO3”, “NaNO2”, y “NaHSO3”. Marca otras tres pipetas Berol de boquillacorta con la fórmula del gas que ellas contendrán: “CO2”, “NO2” y “SO2”. Usa un beaker de100 ml para sostener las pipetas.

2. Tu profesor te dará un beaker que contiene NaHCO3 (bicarbonato de sodio).Exprime la perilla de la pipeta marcada “NaHCO3” para sacar el aire, y coloca elextremo abierto de la pipeta dentro del NaHCO3 sólido. Suelta la perilla paraabsorber NaHCO3 entre la pipeta. Absorbe el sólido dentro de la pipeta hasta quellene el extremo curvo en la perilla (ver diagrama A.)

3. Repite el mismo procedimiento para llenar las pipetas marcadas con “NaNO2” y“NaHSO3” con los correspondientes componentes.

A

4. Adquiere de tu profesor una pipeta Berol con 1.0 M de HCl (ácido clorhídrico).(Precaución: HCl es un ácido fuerte, sostén la pipeta suavemente con laboquilla dirigida hacia arriba, de tal forma que no escapen gotas de HCl).Inserta la boquilla delgada de la pipeta con HCl entre la abertura más grande dela pipeta marcada NaHCO3 (ver diagrama B). Suavemente oprime la pipeta deHCl y agrega 20 gotas de esta solución a la pipeta con NaHCO3. Cuando hayasterminado, remueve la pipeta con HCl. Suavemente rebulla la pipeta quecontiene NaHCO3 y HCl. En esta pipeta se ha producido dióxido de carbonoCO2 , colócala en un beaker de 100 ml con la boquilla hacia arriba para evitarque se riegue.

5. Repite el paso #4 y agrega HCl a la pipeta con NaHSO3 (bisulfito de sodio).En esta pipeta se producirá dióxido de azufre, SO2.

B

6. Repite el paso #4 y agrega HCl a la pipeta del sólido NaNO2 (nitrito de sodio). En esta pipetase formará Dióxido de Nitrógeno, NO2. Devuelve la pipeta con HCl a tu profesor. Coloca lastres pipetas con los nuevos gases generados en el beaker de 100 ml hasta que las volvamos anecesitar.

7. Coloca un tubo de ensayos de 20 X 150 mm a la barra de soporte usando una abrazadera.Agrega 4 ml de agua corriente al tubo de ensayo. Saca el sensor de pH de la solución en laque se encuentra, enjuágalo con agua destilada, y colócalo en el tubo de ensayo que contieneagua del grifo.



Lluvia Ácida


8. Saca todo el aire de la perilla de la pipeta, con boquilla larga, marcada “CO2”.Mantenga la perilla completamente tapada e inserta la boquilla larga de la pipetadentro de la pipeta que está generando “NaHCO3”. La punta de la pipeta deboquilla larga no debe tocar el líquido en la pipeta marcada “NaHCO3” (ver eldiagrama). Disminuya la presión en la perilla de tal forma que el gas suba en ella.Coloca la pipeta de boquilla larga y la pipeta con “NaHCO3” en el beaker de 100mL.

9. Repite el paso #8 usando las pipetas con “NaNO2” y “NO2” .

10. Repite el paso #8 usando las pipetas con “NaHSO3” y “SO2”.

PARTE III. Registro de Datos

1. Inserta la pipeta de boquilla larga marcada “CO” dentro del tubo de ensayo, a lolargo del sensor de pH, de tal forma que la punta llega hasta el agua en el fondo deltubo de ensayo (ver el diagrama).

2. Click en el botón GRABAR ( ) para empezar a registrar los datos.Después de 15 segundos, oprima suavemente la perilla de la pipeta de talforma que las burbujas de CO2 suban suavemente por la solución. Usaambas manos para sacar todo el gas de la perilla. Registra datos por 100segundos.

• Pasada #1 aparecerá en la lista de datos en la ventana Montaje del Experimento.

3. Lava y enjuaga muy bien el sensor de pH con agua destilada y colócalo enla solución de almacenamiento del sensor.

4. Déshazte del contenido del tubo de ensayo como tu profesor indique.Enjuaga el tubo de ensayo muy bien con agua del grifo.

5. Agrega 4 ml de agua del grifo al tubo de ensayo. Mide el pH del agua. Lamedida debe ser casi la misma que la medida inicial del pH (15 segundosantes de colocar el CO2 en el agua). Si no es así, entonces lava el tubo otravez.

6. Repite el procedimiento de registro de datos usando el gas NO2.

• Pasada #2 aparecerá en la lista de datos.

7. Repite el procedimiento de registro de datos usando el gas SO2.

• Pasada #3 aparecerá en la lista de datos.



Lluvia Ácida


8. Cuando hayas terminado, lava el sensor de pH con agua destilada colócalo otra vez en lasolución de almacenamiento del sensor. Arroja el contenido de las pipetas como tu profesorindique.

Análisis de Datos

1. En la barra del Menú, Haz click en el Menú del Experimento.Seleccione Pasada #1 (CO2).

• La gráfica mostrará datos del Pasada #1.

2. Click en el botón de Estadística ( ) para abrir el área deEstadística.

3. Click en el botón de Menú de Estadística ( ). SeleccioneTodo lo Anterior. El área de Estadística mostrará conteo, elvalor mínimo de x e y, el promedio de x e y, y la desviaciónstandard de x e y.

4. Los valores de y representan el pH. Registra el valor mínimo ymáximo del pH para Pasada #1 en la sección de datos.

5. Click en el Menú de Experimentos y selecciona Pasada #2 (NO2).

6. Repite el proceso de análisis de datos para el Pasada #2. Registra el valor mínimo ymáximo del pH para el Pasada #2 en la sección de datos.

7. Click en el Menú de Experimentos y selecciona Pasada #3 (SO2).

8. Repite el proceso de análisis de datos para el Pasada #3. Registra el valor mínimo ymáximo del pH para el Pasada #3 en la sección de datos.

9. Para cada uno de los tres gases, calcula el cambio de pH, al valor inicial del pH réstale elvalor final del pH. Registra estos valores en la tabla de datos.



Lluvia Ácida


Tabla de Datos

GasPH Inicial PH Final Cambio en el pH (��

CO2

NO2

SO2

Preguntas

1. En este experimento, ¿cuál gas causó la diferencia de pH más pequeña?

2. ¿Cuál gas (o gases) causaron la diferencia de pH más grande?

3. El carbón de los estados de Occidente, como Montana y Wyoming, tienen un porcentajebajo de impurezas de azufre que el carbón encontrado en los estados del oriente de EstadosUnidos. Cómo podría la combustión de carbón con bajo porcentaje de azufre reducir lalluvia ácida. Usa información específica a cerca de gases y ácidos para responder a estapregunta.

4. La alta temperatura en los motores de los carros ocasiona una reacción en los gases denitrógeno y oxígeno del aire y forman óxidos de nitrógeno. ¿Cuáles son los ácidos en lalluvia ácida que resultan del óxido de nitrógeno que se encuentra en el exhausto de loscarros?

5. ¿Cuál gas y cuál ácido de los que resultaron en este experimento causarían lluvia en airepuro con un pH menos de 7 (algunas veces hasta 5.6)?

6. ¿Por qué podrían los niveles de acidez ser usualmente menores (pH alto) en la actual agualluvia, que los niveles de acidez que registraste en este experimento? (El agua de lluvia en losEstados Unidos tiene un valor de pH entre 4.5 y 6.0.)

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• Título y Fecha de Revisión del software.

• Tipo de Computadora (Marca, Modelo, Velocidad)

• Si su problema tiene que ver con un aparato de PASCO, tome nota de:

• Nombre y Número de Modelo (normalmente presente en una placa o calco sobre elequipo).

• Antigüedad aproximada del equipo.

• Una descripción detallada del problema/secuencia de eventos. (En el caso de que nopueda llamar a PASCO inmediatamente, no perderá datos que pueden ser valiosos).

• Si es posible, tenga el aparato a la vista al llamar por teléfono. Esto facilita mucho ladescripción de las piezas.

• Si su problema se relaciona con el manual, por favor tome nota de:

• Número y Revisión (año y mes) de la tapa frontal.

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• El cartón de la caja utilizada debe tener una consistencia adecuada a la parte embalada.

• Asegúrese de que hay, por lo menos, 5 cm de relleno entre cualquier punto del aparato y lasparedes interiores de la caja.

• Asegúrese de que el material de relleno no se puede desplazar, o comprimirse, permitiendoque el equipo entre en contacto con alguna pared de la caja.

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