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Encuadernación Nikoláyev O.S. Física y astronomía: curso facultativo de trabajos prácticos
Id: 27145
 
9.9 EUR

Física y astronomía: curso facultativo de trabajos prácticos

URSS. 136 pp. (Spanish). Rústica. ISBN 5-354-01136-1.

 Resumen del libro

El presente curso facultativo de trabajos prácticos tiene por objetivo la determinación de las constantes físicas universales. Los trabajos prácticos se han seleccionado de forma tal que los instrumentos necesarios para su realización sean los más sencillos y accesibles. Una particularidad fundamental del curso es la revelación del enlace lógico entre las constantes universales que se determinan.

El curso está destinado a los estudiantes de los grados superiores de las escuelas medias con especialización en física y matemáticas.


 Índice

Introducción

I Datos individuales del experimentador

1 Determinación de la agudeza visual
2 Determinación del tiempo de reacción del hombre ante una señal (sonora o luminosa)

II Determinación experimental de las constantes físicas universales

3 Determinación experimental de la constante de los gases
 Variante 1
 Variante 2
4 Determinación experimental de la constante de Boltzmann (cálculo del número de Avogadro)
5 Determinación experimental de la permitividad del vacío varepsilon0
 Apéndice. Método balístico de medición de la capacidad de un condensador
6 Determinación experimental de la permeabilidad del vacío mu0
7 Cálculo de la velocidad de la luz
8 Determinación experimental de la carga del electrón
9 Determinación experimental de la constante de Planck utilizando las propiedades de los semiconductores

III Determinación de las coordenadas geográficas del lugar de observación

10 Determinación de la latitud geográfica varphi del lugar
11 Determinación de la longitud geográfica lambda del lugar
 Variante 1
 Variante 2

IV Determinación experimental de los parámetros físicos de la Tierra

12 Determinación experimental de la aceleración de la gravedad en la superficie de la Tierra
13 Determinación experimental del radio de la Tierra
 Variante 1. Determinación del radio de la Tierra mediante un mapa geográfico
 Variante 2. Determinación experimental del radio de la Tierra mediante observaciones de la línea del horizonte en un día claro
14 Cálculo de la masa y la densidad media de la Tierra
 Variante 1
 Variante 2
15 Cálculo de las velocidades cósmicas de los cuerpos lanzados desde la superficie de la Tierra

V Determinación de los parámetros físicos de la Luna

16 Cálculo de la distancia hasta la Luna y de su velocidad de rotación alrededor de la Tierra
 Variante 1. Localización
 Variante 2. Medición de la paralaje geocéntrica de la Luna
17 Determinación experimental del diámetro angular de la Luna y cálculo de su radio
 Variante 1
 Variante 2. Determinación experimental del diámetro angular de la Luna con ayuda de un instrumento de construcción propia
18 Cálculo de la masa de la Luna y de la aceleración de la gravedad en su superficie
19 Cálculo de la primera y segunda velocidades cósmicas para la Luna

VI Determinación de los parámetros físicos del Sol

20 Determinación de la distancia desde la Tierra hasta el Sol
21 Determinación experimental del diámetro angular del Sol y cálculo de su radio
 Variante 1
 Variante 2
 Variante 3. Determinación experimental del diámetro angular del Sol mediante el método de observación de la puesta detrás de un objeto lejano opaco
22 Cálculo de la masa del Sol y de su densidad media
 Variante 1
 Variante 2
23 Determinación experimental de la constante solar y cálculo de la luminosidad
24 Cálculo de la temperatura de la superficie del Sol
25 Cálculo de la presión y la temperatura del Sol a 0,5RS de la superficie

Apéndice 

Apéndice 1. Constantes físicas
Apéndice 2. Parámetros de los cuerpos celestes
Apéndice 3. Coordenadas geográficas de algunas ciudades
Apéndice 4. Límites de error de la medición indirecta de la magnitud Y

 Introducción

El presente curso facultativo de trabajos prácticos de física y astronomía puede ser dictado tanto en los grupos habituales como en los grupos especializados en física y matemática.

Este libro se diferencia de todos los manuales publicados anteriormente en que en él se propone un nuevo orden de determinación de las constantes físicas y astronómicas fundamentales. Los trabajos están interrelacionados, y realizándolos en el orden sugerido los alumnos podrán descubrir:

-- las relaciones existentes entre las ramas de la física, así como el principio que enlaza las constantes físicas;

-- el carácter fundamental de unas constantes y el modesto papel de otras;

-- la ausencia de una física "terrestre" (a la física le queda mejor el epíteto "cósmica").

Por razones evidentes, junto con los trabajos "prácticos" propiamente dichos, el curso contiene trabajos en los que sólo se realizan cálculos. El valor de los últimos no es menor que el de los primeros. Además, muchos trabajos admiten diferentes variantes de realización.

Dependiendo de la complejidad y de los instrumentos disponibles, cada trabajo puede tomar entre 2 y 4 horas. El curso está dividido en seis partes. Se sabe que la física y la astronomía que se imparten en los últimos grados de la escuela finalizan la formación en ciencias físico-matemáticas y naturales. Pero, como muestra el trabajo en las instituciones de educación superior, incluso en las facultades de física se advierte una preparación débil de los estudiantes de los cursos inferiores en cuanto a su capacidad para realizar trabajos prácticos. Este curso debe contribuir a corregir este defecto.

En la primera parte del curso se muestra, mediante dos trabajos simples, que el experimentador mismo es una fuente de errores, los cuales es necesario tomar en consideración en algunos casos.

En la segunda parte se determinan las constantes físicas, las cuales desempeñan un papel significativo no sólo en el curso escolar de física. Algunas de ellas, por ejemplo R y e, se determinan en los trabajos de laboratorio establecidos en el programa oficial. En estos trabajos todos los alumnos utilizan un mismo dispositivo o instrumento. En las clases facultativas los estudiantes tienen la posibilidad de elaborar ellos mismos estos instrumentos, adaptándolos con el fin de disminuir los errores.

Durante la realización de esta parte de los trabajos los estudiantes determinan los valores de las siguientes constantes físicas universales:

R, k, (NА), epsilon0, mu0, (c), e, (F), h, (r0),

donde las notaciones son las mismas que se utilizan en los libros de texto. Si una constante aparece entre paréntesis, por ejemplo (NA), es que ella se calcula a partir de las anteriores.

Aunque la constante gravitatoria G desempeña un papel importante en la física, el método directo para su determinación es difícil desde el punto de vista técnico. Es cómodo utilizar la ecuación

rho=3pi/(GT2)

para calcular la densidad media de un cuerpo cósmico. Por esta razón, G se incluyó entre las constantes dadas.

La tercera parte está dedicada a la determinación de las coordenadas geográficas del punto de observación. La habilidad de determinar en la práctica las coordenadas propias con los instrumentos más sencillos es muy importante no sólo para los pilotos, navegantes y geólogos, sino también para todo aquél que corre el riesgo de caer en una situación inesperada o extraordinaria en la que necesite determinar su posición en la superficie de la Tierra.

En la cuarta parte se determinan experimentalmente los siguientes parámetros físicos del cuerpo cósmico en el que vivimos, la Tierra:

gT, RT, (MT), (rhoT), (v1), (v2).

En la quinta parte se determinan los parámetros físicos de la Luna:

dL, deltaL, (RL), (mL), (gL), (v1L), (v2L).

En la sexta parte se determinan los parámetros físicos del Sol:

lUA, deltaC, (RC), (MC), (rhoC), (g_C), QC, (Tsup), P(RC}/2), T(RC/2).

Durante todo el curso se realizan 25 trabajos. Para la realización de los trabajos prácticos se utilizan, como regla, instrumentos sencillos o fáciles de construir con los medios disponibles, lo que es de mucha importancia en el colegio.

Para cada trabajo práctico de determinación de las constantes físicas y astronómicas se da una fórmula de estimación del error. Las fórmulas del Apéndice 4 ayudan a hallar correctamente el error de las mediciones indirectas.

Cuando el profesor está preparando los trabajos, así como durante su realización por parte de los alumnos, pueden ser útiles las referencias a pie de página a distintos manuales de física, literatura científica y textos de estudio, donde se describen con más detalle algunos métodos físicos, instrumentos y metodologías.

El método de presentación de los trabajos prácticos es dictado por la comodidad para su comprensión y realización por parte de los alumnos. En los trabajos se exponen los objetivos principales, la información sobre los métodos de determinación de la constante física, la lista de instrumentos y materiales, las fórmulas necesarias, el orden de realización del trabajo, la tabla de los parámetros a medir, etcétera. Los valores estándares de los parámetros aparecen en los apéndices 1, 2 y 3.

El curso es útil para los estudiantes que no sólo conocen el material del manual, sino que desean realizar por sí mismos las mediciones y los cálculos. La experiencia adquirida por ellos en este caso es un caudal muy valioso para la vida práctica futura.


 
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