PRÁCTICA 2. 1º BACH. ESTUDIO DE LAS FUERZAS DE ROZAMIENTO

Práctica 2.
ESTUDIO DE LAS FUERZAS DE ROZAMIENTO
1. Objetivo.
El objetivo de esta práctica es el estudio de las fuerzas de rozamiento mediante dos experiencias. Por un lado, se estudiará la influencia que tiene la fuerza de rozamiento en el movimiento de un cuerpo. Por otro, se observará cómo el coeficiente de rozamiento estático entre un cuerpo y la superficie horizontal sobre la que se apoya es distinto al dinámico (cinético), se comprobará que se cumple la fórmula para la fuerza de rozamiento Fr = μ N donde μ es el coeficiente de rozamiento y N es la fuerza normal, y se calcularán los distintos coeficientes de rozamiento sobre distintas superficies.
2.
EXPERIENCIA 1
2.1. Fundamento teórico.
Según la primera ley de la dinámica, cuando la resultante de todas las fuerzas que actúan sobre un cuerpo es cero, dicho cuerpo se encuentra en reposo o se desplaza con movimiento rectilíneo uniforme. Por tanto, para mantener colgado e inmóvil un objeto, la fuerza que ha de aplicarse tiene que tener el mismo módulo que su peso. Cuando se desplaza horizontalmente, con velocidad constante, el peso se anula con la fuerza normal que crea la superficie de apoyo y la fuerza de tracción contrarresta la fuerza de rozamiento, por lo que la resultante de las fuerzas es cero. La fuerza de rozamiento siempre se opone al movimiento y depende de la fuerza que haga el objeto contra la superficie de apoyo y de las características de las superficies de contacto.
La relación entre la fuerza mínima necesaria para iniciar el movimiento de un cuerpo y su peso se denomina coeficiente de rozamiento estático.
v = 0
Frestatica max = μeN

La relación entre la fuerza necesaria para mantener con velocidad constante un cuerpo y su peso se denomina coeficiente de rozamiento dinámico.
3.2. Materiales.
- Distintos tacos de madera
- Dinamómetros
- Pesas (50g)
- Carrito
- Papel milimetrado
3.4. Procedimiento experimental.
Colocar sobre el taco mayor dos pesas y tirar muy suavemente y en horizontal con el dinamómetro de 3 N. Medir la fuerza que indica el dinamómetro cuando se inicia el movimiento y posteriormente cuando se mantiene la v = cte
Coeficiente de rozamiento estático y cinético
Frestatica max = μeN Frcinética = μc N
Pesar los tacos de madera con el dinamómetro y ver si corresponde con la masa que indica en cada taco.
Comprobación de la fórmula
Tirar del taco de madera grande con el dinamómetro hasta conseguir velocidad constante, y medir la fuerza que indica, que será la fuerza de rozamiento: Faplicada = Frozamiento
Calcular el cociente Fr / N
Repetir el procedimiento colocando sucesivamente una dos y tres pesas sobre el taco y calcular el cociente en cada caso.
Representar gráficamente la fuerza de rozamiento frente a la fuerza normal (N) que en este caso será el peso del taco con las pesas
Frcinética = μc N
v = cte

Comprobar que los puntos están más o menos alineados y trazar la recta. Calcular la pendiente de dicha recta que será el coeficiente de rozamiento
Se puede utilizar para ello otras superficies de deslizamiento como pueden ser distintas mesas del laboratorio de izquierda y derecha o bien utilizar el otro taco más pequeño con distinto grado de pulimentación.
Calcular los distintos coeficientes de rozamiento sobre distintas superficies
Finalmente podemos comprobar cómo la fuerza de rozamiento por rodadura es muchísimo menor que la de deslizamiento, utilizar para ello el carrito y colocar sobre él varias pesas.
3.
2.1.Fundamento teórico.
EXPERIENCIA 2.
Si se lanza un móvil construido con un CD y un tubo sobre una superficie lisa, la fuerza de rozamiento entre las dos superficies hace que se pare inmediatamente. Pero si se crea una película de aire, el rozamiento se reduce enormemente y el móvil puede recorrer una distancia importante.
2.2.Materiales.
- Globo
- CD con tubo
- Rollo de cinta adhesiva
2.3.Procedimiento experimental.
Inicialmente, se pone el rollo de cinta adhesiva sobre el CD con el fin de dar estabilidad, y se empuja el móvil sobre una mesa para que comience a moverse. A continuación, se hincha el globo, se retuerce un poco para evitar fugas de aire y se fija al tubo del CD. Por último, se empuja el móvil permitiendo la salida de aire del globo.
4. Cuestiones.
a) Si aumentamos la masa del cuerpo, ¿cómo se modifica la fuerza de rozamiento?
b) Al cambiar el tipo de superficie de contacto ¿varía la fuerza de rozamiento aunque el taco sea el mismo? ¿Por qué?
c) Si el objeto se mueve a mayor velocidad, manteniéndose constante durante el recorrido, ¿cómo influye la fuerza de rozamiento?¿será mayor, menor o igual?

PRÁCTICA 2. 4º E.S.O PREPARACIÓN DE DISOLUCIONES

Práctica 2.

PREPARACIÓN DE DISOLUCIONES Y REACCIÓN QUÍMICA

1. Objetivo.
El objetivo de esta práctica es la preparación de dos disoluciones: una de nitrato de plomo (II) y otra de yoduro potásico. Posteriormente, se estudiará la reacción que tiene lugar entre las mismas.
2. Fundamento teórico.
Una disolución es la mezcla homogénea de dos o más sustancias que forman una única fase. En una disolución es posible distinguir entre el soluto (la sustancia que suele aparecer en menor cantidad) y el disolvente (la sustancia más abundante).
Las propiedades de una disolución dependen de la naturaleza de sus componentes y también de la proporción en la que éstos participan en la formación de la disolución. La concentración de una disolución es la cantidad de soluto disuelta en una cantidad unidad de disolvente o de disolución.
Existen diferentes formas de expresar la concentración de una disolución. Las que se emplean con mayor frecuencia suponen el comparar la cantidad de soluto con la cantidad total de disolución, ya sea en términos de masas, en términos de masa a volumen o incluso de volumen a volumen, si todos los componentes son líquidos. En este grupo se incluyen las siguientes:
Molaridad. Es la forma más frecuente de expresar la concentración de las disoluciones en química. Indica el número de moles de soluto disueltos por cada litro de disolución; se representa por la letra M.
Gramos por litro. Indica la masa en gramos disuelta en cada litro de disolución. Tiene la ventaja de ser una concentración expresada en unidades directamente medibles para el tipo de disoluciones más frecuentes en química (las de sólidos en líquidos).

Tanto por ciento en peso. Expresa la masa en gramos de soluto disuelta por cada cien gramos de disolución. Su cálculo requiere considerar separadamente la masa del soluto y la del disolvente:
Molalidad. Indica el número de moles de soluto disuelto en cada kilogramo de disolvente:
3. Materiales.
- Vaso de precipitados
- Vidrio de reloj
- Mechero
- Matraz de 100 ml
- Cuentagotas
- Espátula
- Embudo
- Balanza
- Tubos de ensayo
- Frasco lavador
4. Productos.
- Nitrato de plomo (II)
- Yoduro potásico
- Agua destilada
5. Procedimiento experimental.
1. Preparar disoluciones acuosas de nitrato de plomo (II) y yoduro potásico, calculando previamente la cantidad necesaria para obtener 100 ml de una disolución acuosa de nitrato de plomo (II) de concentración 5 g/l y otros 100 ml de una disolución acuosa de yoduro potásico de 0´03 M. A continuación, preparar las disoluciones:

a) Se pesa, en un vidrio de reloj, la cantidad calculada de soluto y se echa en un vaso de precipitados. Posteriormente, se disuelve esa masa en el vaso de precipitados con menos agua destilada de la que haya que meter en el matraz aforado. (ATENCIÓN: el nitrato de plomo (II) es un producto tóxico por ingestión, inhalación y contacto, por lo que se debe utilizar guantes de plástico para su manejo teniendo la precaución de no inhalarlo y lavar siempre las manos tras la realización de cada operación)
b) Verter, con ayuda del embudo, las disoluciones en dos matraces aforados de 100 ml. Finalmente se enrasan con ayuda del cuentagotas, se homogeneizan ambas disoluciones y se etiquetan.
2. Mezclar a continuación las dos disoluciones del siguiente modo: verter 2 ml de la disolución de nitrato de plomo (II) en un tubo de ensayo y añadir a continuación 2 ml de la disolución de yoduro potásico. En este momento aparecerá un precipitado en forma de turbidez amarilla brillante.
3. Calentar a continuación hasta ebullición el tubo de ensayo con el precipitado, observando que el compuesto se disuelve de nuevo y desaparece el precipitado. Si no desaparece completamente, filtrar la disolución caliente para eliminar el exceso para que la disolución quede concentrada, por debajo de su punto de saturación a esa temperatura.
4. Dejar enfriar lentamente la disolución observando cómo, pasado el tiempo, aparece un precipitado en forma de laminillas de color amarillo dorado al que se conoce con el nombre de lluvia de oro.
6. Cuestiones.
a) Escriba las operaciones realizadas para el cálculo de las cantidades a añadir para la preparación de las disoluciones
b) ¿Cuál es la sustancia formada? Escriba la reacción, ajustándola adecuadamente.
c) Los dos precipitados son de la misma sustancia sin embargo presenta distinto aspecto: alotropía.
d) Explique por qué la masa necesaria es diferente si la sustancia es pura o si está impura.
e) ¿Sabría explicar por qué, si al añadir agua, pasas por encima del enrase, la disolución ya no sirve y no se arregla nada quitando el agua que sobra?
f) ¿Cómo influye la temperatura en la solubilidad?

PRÁCTICA 1 DE 1º BACH. ESTUDIO DEL MRUA

Práctica 1. ESTUDIO DEL MOVIMIENTO RECTILINEO UNIFORMEMENTE ACELERADO

1. Objetivo.
El objetivo de esta práctica es comprobar que el movimiento de bajada por un plano inclinado de un cuerpo por un riel es uniformemente acelerado y estudiar la influencia que tiene la masa del mismo en dicho movimiento.

2. Fundamento teórico.
Un cuerpo en movimiento describe un movimiento rectilíneo uniformemente variado cuando mantiene una aceleración constante y su trayectoria es rectilínea. Dentro de este mismo se distinguen el movimiento rectilíneo uniformemente acelerado (MRUA) y el movimiento rectilíneo uniformemente retardado (MRUR).
Ecuación de la velocidad: v = v0 + at

Ecuación de la posición: s = s0 + v0 t + a t2

3. Materiales.
- Riel de aluminio y soporte
- Bolita de acero, corcho y canicas
- Cronómetro, metro, rotulador
- * Probeta graduada y embudo con llave de paso

4. Procedimiento experimental.
Se fija el carril con una determinada inclinación y se marca sobre el riel las longitudes de 50, 60, 80, 90 y 100 cm, tomando como punto inicial el punto de apoyo del carril con el suelo (mesa). Se coloca la bolita sobre el carril y se deja caer libremente por el riel. Se mide el tiempo que tarda la bola en recorrer cada una de estas distancias, repitiendo tres veces cada medida y calculando la media. Finalmente, se anotan los resultados obtenidos. El modo de medir el tiempo de caída se puede realizar mediante un cronómetro (en segundos) o con un reloj de agua (en “mL de agua”). Para llevar a cabo esta última forma de medir el tiempo, se llena el embudo de agua y se coloca encima de la probeta. En el momento en el que se suelta la bolita se abre la llave de paso y cuando llega al suelo se cierra.
s(m)

5. Cuestiones.
a) Construya la gráfica espacio-tiempo para cada bola. Interpreta los resultados.
b) Observando las gráficas de varias bolas de diferente masa, ¿se podría decir que la velocidad de caída depende claramente de las masas de las bolas?
c) La pendiente de la tangente en cada punto es la velocidad instantánea. Calcula la velocidad para t= 1 s.
d) Construya la gráfica espacio-tiempo al cuadrado e interpreta los resultados.
e) Si la bolita parte del reposo y recorre 2 metros en 1 segundo ¿cuál es la aceleración de la bolita? ¿Qué velocidad alcanza?

PRÁCTICA 1 DE 4º ESO. SEPARACIÓN DE COMPONENTES

Práctica 1. SEPARACIÓN DE LOS COMPONENTES DE UNA MEZCLA DE SÓLIDOS

1. Objetivo.
El objetivo de esta práctica es la separación de los componentes de una mezcla heterogénea de sólidos basándonos en las diferentes propiedades físicas de cada sustancia. En este caso, vamos a separar los componentes de una mezcla de sólidos formada por arena, limaduras de hierro, sulfato de cobre (II) y naftaleno.

2. Fundamento teórico.
La separación de los componentes de una mezcla de sólidos se realiza en función de las diferencias que existen en las propiedades físicas y químicas de los mismos. Teniendo en cuenta este criterio, usaremos las siguientes técnicas de separación:
→ Separación magnética
→ Disolución selectiva
→ Sublimación
→ Cristalización

3. Materiales.
- Vaso de precipitados
- Vidrio de reloj
- Mechero
- Imán
- Cristalizador
- Espátula
- Embudo
- Filtro
- Soporte, nuez, aro y rejilla
- Frasco lavador

4. Productos.
- Arena
- Limaduras de hierro
- Sulfato de cobre (II)
- Naftaleno

5. Procedimiento experimental.
Se coloca la mezcla sobre un papel de filtro y se pasa un imán sobre la misma varias veces separando el hierro que queda adherido al mismo. Esta operación se repite tantas veces como sea necesario hasta que no quede nada de hierro.
El resto de la mezcla se coloca en un vaso de precipitados sobre el que se pone un vidrio de reloj procurando que tape totalmente la boca del vaso y se calienta suavemente. Cuando dejen de salir vapores blancos, se apaga el mechero, se retira el vidrio de reloj con cuidado de no quemarse y con la espátula se raspa el naftaleno que se ha separado por sublimación.
Sobre la mezcla restante que ha quedado en el vaso de precipitados se añade agua y se agita para disolver el sulfato de cobre (II). Esta disolución se filtra mediante un filtro de pliegues en el que quedará retenida la arena, la cual se lavará con agua.
El filtrado se recoge en un cristalizador donde, por evaporación, cristalizará el sulfato de cobre (II).

6. Cuestiones.
a) ¿Se ha perdido peso de la mezcla en el proceso de separación?
b) ¿En qué operaciones cree que ha sucedido esta pérdida? ¿Por qué?
c) Calcule el rendimiento de la operación.
d) Teniendo en cuenta las cantidades recuperadas, calcule el % de cada componente en la mezcla.
e) ¿Por qué se usa un filtro de pliegues y no un filtro plano?

ELEMENTOS Y NORMAS DE SEGURIDAD

Elementos y normas de seguridad | 1

Elementos de seguridad:

a) Bata blanca de laboratorio; por debajo de la rodilla y de manga larga.
b) Gafas de seguridad.
c) Paño auxiliar (será muy útil en la limpieza del puesto de trabajo).

Normas de seguridad:

1. Los desplazamientos dentro del laboratorio deben realizarse sin prisas ni atropellos. Evita los desplazamientos injustificados, sobre todo con material de prácticas en tus manos.

2. El orden y la limpieza deben ser fundamentales en las experiencias de laboratorio. Las prendas de abrigo o de lluvia no deben dejarse sobre las mesas de laboratorio; dificultan el trabajo y pueden deteriorarse con los productos químicos. Colócalas en las perchas. Por la misma razón, guarda la mochila, cuadernos…, quédate sólo con lo imprescindible. El cuaderno de prácticas, un bolígrafo y la calculadora si hiciera falta.

3. No debes llevar bufandas o cualquier otra ropa que cuelgue. Si llevas el pelo muy largo es conveniente que te lo recojas. Quítate pulseras, relojes, anillos… Se pueden dañar. Si llevas medias, ten cuidado con las salpicaduras de productos cáusticos o corrosivos.

4. Es conveniente la utilización de la bata ya que puede evitar que proyecciones de sustancias químicas lleguen a la piel. Además, evitarás posibles deterioros en tus prendas de vestir. Utiliza guantes y gafas de seguridad siempre que lo recomiende el profesor.

5. Si por descuido tocas o te cae algún producto, lávate con abundante agua la zona afectada (utilización de lavaojos o duchas de laboratorio).

6. Antes de realizar una práctica, debe leerse detenidamente el guión para obtener una idea clara del objetivo, fundamento y técnica. Entérate bien de lo que vas a hacer.

7. Antes de comenzar el experimento, comprueba que tienes en tu mesa exclusivamente el material que debes utilizar y no tomes otro material que no sea el que corresponde a tu práctica.

8. Cuando comprendas lo que tienes que hacer, puedes empezar a trabajar. No antes. En caso de duda, pregunta al profesor; no tomes iniciativas sin consultarle.

9. Cuando uses las botellas de butano y el mechero Bunsen, ten siempre cuidado tanto al encenderlo como al manipularlo. Asegúrate de apagarlo y de cerrar las botellas al finalizar.

10. Nunca comas (ni chicles) o bebas en el laboratorio.

11. Los experimentos pueden tener alguna parte peligrosa, por lo que debes estar atento en todo momento.

12. Evita cualquier manipulación no autorizada en aparatos conectados a la red eléctrica. Si algo no funciona, comunícaselo al profesor. Los aparatos deben estar desconectados de la red si no se usan.

Elementos y normas de seguridad | 2

13. Los materiales de vidrio son frágiles. Manéjalos con cuidado: te puedes cortar tú o un compañero. Si algún objeto de vidrio se rompe, no toques los trozos y lávate rápidamente las manos con agua sin frotarlas para poder eliminar los cristales minúsculos que se hayan adherido a ellas. Avisa al profesor. Ten en cuenta que los trozos de cristal de los recipientes que se usan en el laboratorio suelen ser muy cortantes (como cuchillas de afeitar). Si algo está en mal estado, no lo utilices o consulta al profesor.

14. Siempre debes tener las manos secas y limpias. Nunca debes tocar los aparatos eléctricos con las manos mojadas ni dejar residuos de sustancias tóxicas sobre tus manos o ropas.

15. El material caliente se debe manipular con pinzas no conductoras del calor (madera) u otros utensilios adecuados. Cuidado con las sustancias inflamables (lo indica en el frasco). Asegúrate de que no hay un mechero encendido en las proximidades. Si hay que calentar tubos con estos productos, se hará al baño María, nunca directamente a la llama. En caso de heridas o quemaduras avisa inmediatamente al profesor.

16. Si tienes que calentar a la llama el contenido de un tubo de ensayo, ten sumo cuidado y ten en cuenta que la boca del tubo de ensayo no apunte a ningún compañero ni a ti mismo. Puede hervir y salir proyectado por lo que podrías ocasionar un accidente. Por lo tanto, USA SIEMPRE GAFAS PROTECTORAS. Calienta por el lateral del tubo de ensayo (hazlo por la parte superior del líquido, nunca por el fondo) lenta y cuidadosamente con agitación suave.

17. Las disoluciones de ácidos y bases deben manejarse siempre con mucha precaución, especialmente si están concentradas o calientes.

18. Las sustancias susceptibles de producir vapores o gases nocivos (irritantes, corrosivos o tóxicos) deben manipularse en campana bajo extracción forzada. No intentes saborear ningún producto químico. Evita respirar gases desconocidos.

19. Los reactivos no utilizados no deben verterse de nuevo en sus frascos, puesto que todo el contenido puede contaminarse (contaminación de productos puros). Por consiguiente, no saques de los frascos cantidades mayores de las necesarias. No abandones los tapones de los frascos sobre la mesa; pueden mancharla y contaminarse con otros productos.

20. Todos los grifos de agua deben estar cerrados y los equipos eléctricos apagados cuando no se estén utilizando.

21. Los residuos de los experimentos se depositarán en recipientes al efecto. Las pilas no deben ser un vertedero.

22. Es de suma importancia que cuando tires productos químicos por las pilas, los neutralices (pH=7) previamente como indique el profesor y dejes circular abundante agua por la misma. En caso de duda, consulta a tu profesor.

23. En caso de heridas, quemaduras, etc., informa inmediatamente al profesor.

24. Al finalizar el trabajo experimental, debe recogerse todo el material. Comprueba que todo ha quedado limpio y en orden, y los aparatos desconectados. Cierra las llaves del agua y del gas, y apaga los mecheros. Cada grupo de prácticas se responsabilizará de su mesa y material.

Elementos y normas de seguridad | 3

25. Siempre, antes de salir, lávate bien las manos y las muñecas, secándotelas con las toallas de papel. En el laboratorio se manejan toda clase de productos, incluso tóxicos.

26. No cojas ninguna sustancia si no está etiquetada: puede ser algo distinto a lo que crees y su manejo podría resultar peligroso (incluso venenoso). Siempre pregunta a tu profesor. Asegúrate siempre que el producto que estás utilizando es el que necesitas. Infórmate en la etiqueta y pictogramas correspondientes.

27. Nunca enfoques hacia ti la boca de los tubos de ensayo o matraces cuando se está realizando una reacción, en previsión de salpicaduras. Si las hay, desgraciadamente afectan a la cara y a los ojos.

28. No pipetear nunca con la boca, aunque sea agua. La costumbre hace hábito y lo mismo que succionamos un líquido inocuo como el agua, puede llevarnos a succionar líquidos irritantes, corrosivos o venenosos. Utiliza la pera de succión u otro elemento al efecto que el Centro te proporcione.

29. Los ácidos (fundamentalmente el ácido sulfúrico o, en general, los que son más densos que el agua) requieren un cuidado especial. Cuando queramos diluirlos, NUNCA ECHAREMOS EL AGUA SOBRE ELLOS; siempre el ácido sobre el agua muy lentamente y agitando.

30. Cuando se determinan masas de productos químicos con balanza, se colocará un vidrio de reloj o bien un papel de filtro sobre los platos. Nunca se coloca directamente sobre el plato.

31. Cuando se pesa, hay que evitar cualquier perturbación que conduzca a un error, como vibraciones debidas a golpes, aparatos en funcionamiento, soplar sobre los platos de la balanza, etc.
Todos y cada uno de los pasos llevados a cabo en las diferentes prácticas de laboratorio deben ser anotados individualmente en un cuaderno y no en hojas sueltas (aunque se hagan las prácticas por grupos). No debe dejarse nada a la memoria, pues al contestar las preguntas correspondientes a cada práctica pueden olvidarse algunas observaciones que expliquen el por qué de dicho proceso. Es pues necesario tener el diario de laboratorio en el que anotar todo con detalle.