DISEÑO Y CONSTRUCCION DE UNA BALANZA DE TORSION OBJETIVO
El objetivo principal es establecer completamente la ley de Coulomb, es decir, la ley sobre fuerza eléctrica entre dos cargas puntuales. Los objetivos parciales que nos llevaran a cumplir tal objetivo son los siguientes:
Estudiar fuerza entre dos cargas eléctricas puntuales en función de la distancia que las separe. Estudiar la fuerza en función del valor de la carga eléctrica
RESUMEN
Para aplicar los conocimientos adquiridos en el desarrollo de la materia de Física III se construyó e implemento el diseño del prototipo de la balanza de torsión y el principio fundamental de la ley de Coulomb. La materialización de esta actividad, actividad , se realizó haciendo una investigación investi gación teórica acerca de la balanza de torsión y sus propiedades, estudiando la ley de Coulomb, y diseñando un prototipo, se buscó seleccionar materiales que fueran de fácil adquisici ón y que su ensamble permitiera obtener resultados óptimos a la hora de l a toma de datos. Utilizando los principios de atracción y repulsión electrostática de las dos esferas al ser cargadas cargadas y la variación del ángulo por el efecto de la repulsión. Basándonos en los conocimientos teorico-practicos de la materia conseguimos elaborar nuestro prototipo de manera eficiente, identificando la variación variación de la fuerza eléctrica entre entre dos cuerpos cargados y el comportamiento que tienen las variables que se presentan en la ecuación dentro de la ejecución de nuestro prototipo se identificó la dependencia dependencia de la fuerza eléctrica de dos cuerpos cargados y sus respectivas cargas.
INTRODUCCION
Es de conocimiento general que los cuerpos o materiales poseen propiedades inherentes, entre ellas las cargas eléctricas; esta cualidad permite estudiar el fenómeno eléctrico producido por distribuciones de cargas estáticas y las fuerzas eléctricas producidas por distribuciones de cargas electrostáticas electrostáticas implementando leyes físicas como la ley de Coulomb (BELTRAN, 2013).
Aplicando los conceptos de campo electrostático, potencial eléctrico y conociendo que existen dos tipos de carga eléctrica, la positiva (+) y l a negativa (-); dos cargas del mismo signo se repelen y de signo contrario se atraen. La cargas eléctricas se explican desde el punto de vista atómica de la materia, los protones son la carga positiva y los electrones la negativa. Existen materiales que son conductores, estos materiales son portadores libres ya que tienen en su capa de valencia 1, 2 o 3 electrones lo que permite que puedan pasar de un átomo a otro poniéndose en movimiento; Los Semiconductores: tienen 4 electrones en su capa de valencia y los Aislantes: 8 electrones de valencia. (SERWAY, 2001) MATERIALES Y METODOS
Se utilizó la ley de Coulomb que parte del siguiente principio:
La fuerza eléctrica es directamente proporcional a la multiplicación de las cargas e inversamente proporcional a la distancia r^2. Lo que nos indica que tiene una constante de proporcionalidad k y Dos cargas puntuales ejercen entre sí una fuerza que actúa a lo largo de la línea que las une, cuya magnitud es inversamente proporcional al cuadrado de las distancias que las separa.
Que se representa mediante la siguiente ecuación:
Donde
es la constante de Coulomb y la carga de un electrón es ; También aplicaremos ecuaciones como la de la magnitud
;
Este prototipo se compone de los siguientes materiales:
Elemento
Cantidad
Precio
Base de madera
1
0,50
Frasco de plástico
1
1,25
Tornillos
6
0,90
Bolas de espuma Flex
4
0,20
Palos de plástico
2
0,10
Hilo de Nylon
1
0,20
Transportador
1
0,50
Jeringa
1
0,25
Total
3,9
N° 1
RESULTADOS
Este prototipo cumplió con la parte fundamental física para lograr su correcto funcionamiento; se construyó utilizando una bases de madera una sirvió como soporte para el frasco de plástico, luego anclamos el transportador encima del frasco e incorporamos la jeringa de forma vertical. Suspender el hilo de Nylon desde la parte superior de la jeringa hasta la base pasado por la barra hasta la base. Finalmente colocamos la barra vertical fija a un costado de la parte superior del frasco. Aplicando los principios de atracción y repulsión las esferas fueron cargadas por frotamiento de la regla y el cabellos, consiguiendo una carga con el mismo signo donde los cuerpos se repelieron, lo que ocasionó que la barra rotara por presentando torsión en la barra suspendida generando ángulo.
CONCLUSIONES
El prototipo realizado fue óptimo para la representación de la ley descrita por Charles Coulomb. Se Observó que el cuadrado de la distancia es inversamente proporcional a la fuerza y la carga es proporcional a la fuerza. Se logró generar movimiento entre dos cargas a través del experimento. Son necesarios voltajes muy grandes para hacer mover a través del experimento dos objetos cargados.
BIBLIOGRAFIA •
FEYMAN, Richard. Física v1. Editorial Addison Weslley. México, 1998.
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SEARS, Francis y ZEMANSKY, Mark. Física Universitaria. V1. Pearson Educación, 1999.
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SERWAY, Raymond. Física. V1. Editorial Mc Graw Hill, México, 2001.
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https://prezi.com/69xyi3ufr_5v/balanza-de-torsion/
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https://prezi.com/7uxgw39qeykr/balanza-de-torsion/
