Es importante que los alumnos realicen prácticas en el laboratorio para afianzar los conceptos trabajados en clase y asimismo, para que aprendan a realizar mediciones correctamente, piensen en el porqué de los errores experimentales y de las imperfecciones de la práctica y sean capaces de elaborar informes de laboratorio adecuados, guiados por el profesor. El día de hoy, había tres experimentos disponibles para nosotros en el laboratorio: un muelle, un péndulo simple y un tiro parabólico. No obstante, en nuestro pequeño grupo solo hemos sido capaces de realizar los dos primeros, puesto que el tiempo era limitado.
En la práctica del muelle, el material utilizado ha sido un muelle espiral, un soporte con regla graduada, un soporte para pesas, varias pesas de 10 gramos y un cronómetro. El siguiente esquema representa el montaje experimental de la práctica:
A partir de la ley de Hooke F=-kz, donde F es la fuerza de recuperación, k la constante elástica del muelle y z la elongación (en este caso, vertical), tomando en cuenta que en equilibrio F=mg, es decir, la fuerza de recuperación y el peso se equilibran entre sí, obtenemos que para una masa de referencia m_0, se cumple m_0=(k/g)z_0, siendo z_0 la elongación correspondiente. Por lo tanto, tomando incrementos, Δm=(k/g)Δz. Para distintas masas, hemos medido distintas elongaciones y hemos representado gráficamente Δm vs. Δz. Como resultado, la pendiente de la recta es el factor k/g. Estos son los datos y los resultados de la regresión:
Asimismo, el periodo de oscilación viene dado por la expresión T=2П(m/k)^(1/2); por lo que si consideramos el cuadrado de la expresión anterior y consideramos incrementos, tenemos que ΔT^2=4П^2 Δm/k+4П^2 (m_0/k).
Para distintas masas, hemos medido la duración de diez periodos y la hemos dividido entre diez, para obtener una representación de la recta ΔT^2 vs. Δm; por lo tanto, el valor de la pendiente será (4П^2)/k y, por consiguiente, podemos obtener el valor de la constante de recuperación k. Estos son los datos que hemos obtenido:
En la práctica del péndulo simple, este esquema recoge el montaje que hemos utilizado:
Nos hemos valido de la expresión que da el periodo T del péndulo en función de su longitud l y de la gravedad g:
Por lo tanto, midiendo el periodo del péndulo (para minimizar el error, hemos medido 30 periodos y hemos dividido el tiempo obtenido entre 30) para distintas longitudes (no se debe olvidar que la longitud del péndulo es la suma de la longitud de la cuerda y el radio de la esfera), tomando el cuadrado de la expresión anterior, podemos representar T^2 vs L, y la pendiente de la recta será el valor (4П^2)/g, de donde se puede obtener el valor de la gravedad, g. El siguiente documento recoge los datos experimentales de nuestra práctica, y el valor de g que se consigue mediante regresión lineal:
En conclusión, pienso que los experimentos son un instrumento necesario a la hora de enseñar asignaturas como Física y Química, ya que son ciencias que tratan de explicar los fenómenos naturales que ocurren alrededor y es importante que el alumno no pierda de vista esa perspectiva. Creo que debemos intentar que los alumnos no conciban la Física como un ente abstracto que se explica en los libros de texto y no tiene relación alguna con el mundo que le rodea. De esta forma, opino que si el alumno percibe como útil y aplicable aquello que estudia, su curiosidad por la materia se verá incrementada notablemente y mostrará una motivación intrínseca muy importante a la hora de afrontar los retos académicos. Por lo tanto, en mi opinión no deberíamos dejar que el material de laboratorio de los institutos coja polvo en la estantería y deberíamos de poner de nuestra parte para realizar desdobles y tomar las medidas necesarias para que los alumnos vayan al laboratorio con más frecuencia.
Bibliografía:
Los resumenes de los guiones de las prácticas de la caída parabólica, el muelle oscilante y el péndulo simple se encuentran en este enlace:
https://itunes.apple.com/es/course/laboratorio-de-fisica/id650836594
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