Experimentos cuarenténicos

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1. Gravitación

• Satélites y 3ra ley de Kepler

Los satélites artificiales que orbitan alrededor de la Tierra se mueven según la ley de gravitación universal de Newton. Se realizará una búsqueda y compilación de datos satelitales (apogeo, perigeo, período, etc.) y se analizará el cumplimiento de la tercera ley de Kepler. Se analizarán órbitas con diferente excentricidad y se hará un análisis estadístico de las muestras.

Materiales necesarios: 

• Acceso a internet

2. Hidrostática

   1. Principio de Arquímides

Materiales necesarios: 

• 2 vasos plásticos de yogur (preferentemente de sección constante)

• 1 bandita elástica

• Hilo y algunos clips de papel

• Un par de clavos o tornillos

• Cinta adhesiva

• Vaso medidor de líquidos o jeringa descartable (preferiblemente)

• Recipiente donde quepa un vaso de yogur y se pueda llenar de agua (preferentemente transparente, por ejemplo, una botella de gaseosa cortada)

• Agua

• Arena, monedas, clavos pequeños o cualquier otra cosa que pueda ponerse en el vaso como contrapeso

2. Relación presión-altura

Materiales necesarios: 

• Barómetro

• Aplicación PTB

• Acceso seguro a diferentes alturas (edificio de varios pisos, acceso a terraza)

3. Hidrodinámica

   1. Bernoulli con vaciado de botella

Materiales necesarios: 

• Botella de plástico descartable con perforaciones milimétricas de diámetro conocido

• Regla

• Cronómetro

• Agua

4. Termodinámica

1. Estimar potencia microondas o pava

   1. Estimar potencia

   2. Estimar temp agua heladera

   3. Estimar cal esp de agua en función de la concentración de sal

Materiales necesarios: 

• Termómetro. Lo ideal es utilizar un termómetro ambiental, ya sea digital o analógico, dado que cuentan con un rango amplio de medida. También se puede utilizar una termocupla calibrada o el accesorio para medir temperaturas que traen algunos multímetros digitales. En el caso de contar sólo con un termómetro clínico, el experimento se deberá realizar en el rango (35; 40) ºC.

• Recipiente adiabático apto para microondas. Sirve cualquier envase de poliestireno expandido (EPS por sus siglas en inglés) con tapa como los de helado. Es conveniente utilizar el más grande disponible dado que cuanto mayor sea el volumen de agua a calentar, mayores serán los tiempos disponibles para medir. A menos que se cuente con una balanza o un recipiente medidor de volúmenes confiable, será necesario además calcular la masa de agua utilizada a partir de su densidad y las dimensiones del recipiente.

• Horno microondas o un calentador eléctrico por inmersión. Si el temporizador del horno no es digital, es preferible controlar el tiempo de encendido manualmente con un cronómetro dado que los temporizadores mecánicos no son confiables a tiempos cortos.

• Vaso medidor de líquidos o balanza de cocina

• Olla para hervir agua

• Espumadera

• Entre 15 y 20 monedas

5. Ondas

   1. Velocidad del sonido

Esta aplicación tiene un modo de disparo con cualquiera de los sensores. Se inician los temporizadores de 2 celulares separados una distancia conocida. Primero aplaudiendo sobre uno, luego sobre el otro. De la diferencia de intervalos medidos y la distancia, se calcula v.

Materiales necesarios: 

• 2 teléfonos con la aplicación Phyphox

• Regla o cinta métrica

2. Relación entre la longitud característica de una cavidad y su frecuencia de resonancia

Vamos a estudiar la relación entre la frecuencia de resonancia de una cavidad y la longitud característica

que la determina.

Materiales necesarios: 

• Cavidad resonante de geometría variable. Este estudio se puede realizar sobre cualquier cavidad resonante de geometría variable i.e. cualquier objeto en donde puedan resonar ondas acústicas y cuya dimensión característica se pueda modificar en al menos 4 valores. En esta explicación usaremos una botella u otro recipiente de vidrio (puede ser un vaso grande) con agua a diferentes niveles. También puede servir una cuerda tensa de cualquier tipo, mientras el sonido que genere sea detectable, o un silbato de pistón. Obviamente también sirve cualquier instrumento de cuerda, ya sea pulsada (guitarra, ukelele, charango, arpa), frotada (violín, viola, violoncelo) o martillada (piano) y algunos otros instrumentos simples de viento como el siku. En general cualquier instrumento musical acústico puede ser estudiado, pero no en todos es posible medir fácilmente las distancias características. En caso de tener interés en estudiar algún otro instrumento o sistema, consultar con la cátedra. En el caso de utilizar una botella, es necesario que sea mayoritariamente cilíndrica de sección constante.

• Computadora con micrófono o teléfono celular. Necesitaremos un sistema para registrar el sonido generado en la cavidad. Dado que trabajaremos sólo con la frecuencia fundamental en un rango medio, no es necesario un micrófono de muy buena calidad.

• Analizador de Fourier. Para determinar la frecuencia de resonancia de la cavidad tendremos que analizar el sonido mediante transformada de Fourier rápida (FFT por sus siglas en inglés). Lo ideal es grabar el sonido en formato wave (.wav, sin compresión) para luego analizarlo con algún programa como Origin o Audacity. Si no se cuenta con una computadora con micrófono, se puede grabar el sonido con la aplicación de grabación del celular (no usen la grabación directa de Whatsapp, comprime mucho la señal). En el caso de no poder grabar directamente en formato wav, se puede utilizar este conversor de formato online. Una opción menos precisa es utilizar alguno de los analizadores de espectro de la aplicación Physics Toolbox.Tiene dos: “Analizador de espectro” que muestra la FFT de la señal captada por el micrófono en tiempo real, y “Espectrograma” que genera un barrido en mapa de colores en función de f y t. El problema con estas herramientas es que no se puede exportar lo que se ve en pantalla, por lo que para utilizarlas en nuestro experimento, hay que pausarlas inmediatamente luego de la medida y determinar la posición del pico directamente del gráfico.