Memoria Practicas Fisica

7/28/2019 Memoria Practicas Fisica

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Indice

Practica 1 Movimiento rectilneo uniformemente acelerado..............................pag 3

Practica 2 Movimiento de cada libre..................................................................pag 6

Practica 3 Momento de inercia y oscilaciones de torsin....................................pag 8

Practica 4 Pndulo simple....................................................................................pag 11

Practica 5 Conservacin de la energa mecnica..................................................pag 13

Practica 6 Estudio del movimiento circular..........................................................pag 15

Practica 7 Ecuacin de estado de los gases ideales...............................................pag 17

Practica 10 Puente de Wheatstone........................................................................pag 20

2


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Practica 1 Movimiento rectilneo uniformemente acelerado

Introduccin terica

Se utilizar un carril de aire en posicin horizontal con un ventilador en un extremo que permitegraduar la intensidad del aire eliminado el rozamiento. Sobre el carril se desliza un carrito que

mediante un hilo est unido a un peso, y mediante una polea al dejar libre dicho peso realiza un

movimiento rectilneo horizontal.

Mediante dos clulas fotoelctricas de inicio y fin de recorrido medimos el tiempo invertido que

recorre entre ambas que hemos medido con la ayuda de una regla. Tambin tomamos el peso con

una balanza tanto del carrito como del peso.

Toma y anlisis de datos

Primero realizaremos 5 medidas a distancias de 20, 40, 60, 80 y 100 cm de separacin entre la

puerta de inicio y la de fin.

Ahora realizaremos 5 medidas a una distancia fija de 50 cm, pero a distintos pesos en el carrito y el

porta-pesas.

Cuestiones

Representar d respecto de t y de t2.

3

20,000 0,592 0,587 0,646 0,585 0,586

40,000 1,123 1,190 1,217 1,302 1,251

60,000 1,530 1,600 1,604 1,697 1,571

80,000 1,991 1,908 1,968 1,901 1,953

100,000 2,448 2,510 2,555 2,421 2,417

Distancias (cm) 0,05 cm Tiempos(s) 0,001 s Promedio(s)

0,59920,024

1,21660,060

1,60040,055

1,94420,035

2,47020,054

272,000 17,000 1,577 1,703 1,821 1,874 1,812

252,000 37,000 0,909 1,017 1,083 0,946 1,026

232,000 57,000 0,657 0,826 0,799 0,820 0,761

212,000 77,000 0,602 0,565 0,646 0,702 0,673

192,000 97,000 0,569 0,620 0,552 0,539 0,570

Peso(g) 0,001 g

Tiempo (s) 0,001 sCarrito Portapesas Promedio(s)1,7570,106

0,9960,062

0,7730,062

0,6380,049

0,5700,028

1.757 0.996 0.773 0.638 0.570

0.000

0.500

1.000

1.500

f(x) = 0.2x

D en funcion de T

Distancias (cm) 0,05 cm

Linear (Distancias(cm) 0,05 cm)


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Obtener y representar la recta de regresin del caso b), calcular el valor de la aceleracin usando lapendiente de la recta de regresin.

En una ecuacin de la recta tal que y=mx+b (y=S, x = t2)

S=S0+V0t+1/2at2

a=2s

t2=2m=20,2=0,4 cm/s2=0,004m /s2

Obtener el valor de la aceleracin de la gravedad

Peso del carrito =0,192 kg

Peso del porta-pesas= 0,017 kg

F=ma

F=mg

S=1

2at

2S=

1

2

m1g

m1+m2t2 S

t2=1

2

m1g

m1+m2g=

(m+b)2(m1+m2)m1

g=(0,2)2 (0,209)

0,017=4,917m /s2

4

0.359 1.480 2.561 3.780 6.102

0.000

0.200

0.400

0.600

0.800

1.000

1.200

f(x) = 0.200x

D en funcion de T2

Distancias (cm) 0,05cm

Linear (Distancias (cm) 0,05 cm)


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Representar v2 frente a d

Realizar varias mediciones de una misma longitud pero cambiando los pesos, es decir; con 80 g en

el carrito al principio y el porta-pesas vaco, e ir transfiriendo 20 g cada vez. Calcular las

aceleraciones para cada caso.

Conclusiones

Obviamente, el resultado de g es errneo, pues sale aproximadamente la mitad del valor que debera

salir. Lo atribuyo a un problema que tuvimos con la fuente de aire que elimina el rozamiento, puesno supimos manejarlo bien y creo que es el motivo por el que se cre friccin.

5

0.200 0.400 0.600 0.800 1.000

0.00000000

0.00002000

0.00004000

0.00006000

0.00008000

0.00010000

0.00012000

f(x) = 0.00002206x - 0.00002047

V2 frente a d

V2

Linear (V2)

Aceleraciones

272,000 17,000 1,577 1,703 1,821 1,874 1,812 0,529

252,000 37,000 0,909 1,017 1,083 0,946 1,026 1,152

232,000 57,000 0,657 0,826 0,799 0,820 0,761 1,775

212,000 77,000 0,602 0,565 0,646 0,702 0,673 2,398

192,000 97,000 0,569 0,620 0,552 0,539 0,570 3,021

Peso(g) 0,001 gTiempo (s) 0,001 sCarrito Portapesas (m/s2)


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Practica 2.Movimiento de cada libre.

Introduccin terica

Procederemos a calcular la aceleracin de un cuerpo en cada libre para calcular la gravedadterrestre(la aceleracin del cuerpo es igual a la gravedad, si ignoramos la resistencia del aire). Para

ello, lanzaremos una esfera que recorrer un espacio conocido y se medir el tiempo que tarda en

recorrer dicho espacio. Con estos datos calcularemos la gravedad, tomndolo como un movimiento

uniformemente acelerado: md

2y ( t)dt

2=mg .Como medimos una distancia arbitraria impuesta por

nosotros, y = 0, y por lo tanto la formula queda y (t)=1 /2gt2 ; siendo y(t) la distancia recorrida.


Se toman 5 medidas de tiempo(ms), para distintas distancias(mm). En el siguiente cuadro semuestran en m y s con sus respectivos errores.

Cuestiones

A) Anlisis numrico: Hallaremos el valor de g para cada altura

Anlisis grfico:

6

Promedio(s)

0,3 0,249 0,248 0,247 0,249 0,248 0,24824 0,0009

0,33 0,261 0,260 0,259 0,260 0,261

0,36 0,272 0,270 0,270 0,271 0,272

0,39 0,284 0,285 0,283 0,284 0,284

0,42 0,295 0,292 0,284 0,293 0,293

Altura (m) 0,0005 m Tiempo (s) 0,0001 s

0,26042 0,0007

0,27122 0,0008

0,28386 0,0008

0,29104 0,0038

Promedio(s) g(m/s)

0,3 0,249 0,248 0,247 0,249 0,248 0,24824 0,0009 9,7360,0009

0,33 0,261 0,260 0,259 0,260 0,261 9,7310,0007

0,36 0,272 0,270 0,270 0,271 0,272 9,7870,008

0,39 0,284 0,285 0,283 0,284 0,284 9,6800,0008

0,42 0,295 0,292 0,284 0,293 0,293 9,9160,0038

Altura (m) 0,0005 m Tiempo (s) 0,0001 s

0,26042 0,0007

0,27122 0,0008

0,28386 0,0008

0,29104 0,0038

0.06160.0678

0.07360.0806

0.0847

0

0.05

0.1

0.15

h en funcion de t2

Altura (m) 0,0005 m

Linear (Altura (m) 0,0005 m)

h

t2


7/20

Calcular su g a partir de la recta de regresin.

Su pendiente es 5,07, por lo que:

h=1

2g t

2

h

t2=1/2g2m=gg=25,07=10,14m/s

2

Conclusiones

7


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Practica 3 Momento de inercia y oscilaciones de torsin

Introduccin terica

Vamos a realizar las mediciones para calcular el momento de inercia de varios cuerpos queexperimentan oscilaciones de torsin respecto a ejes que pasan por su centro de gravedad;dichos

periodos de oscilacin dependen de el momento de inercia.


1)Constante de recuperacin del muelle espiral.

2) Comprobar momentos de inercia de distintos cuerpos.(90)

A) Comprobar momentos de inercia de distintos cuerpos.(30)

B)

8

Radio(m) Masa(kg)

Barra 0,3 0,1814

Cilindro 0,05 0,3686

Disco 0,1075 0,2658

Esfera 0,07 0,8893

Longitud(L) Angulo de giro (rad) fuerza de recuperacion (N) Angulo (rad) K(Nm/rad)

0,6 /2 1,57 0,0286

0,6 3,14 0,0439

0,6 3/2 4,71 0,0573

0,6 2 6,28 0,0497

0,0750,002N

0,230,05N

0,450,05N

0,520,05N

Cuerpos Semiperiodo (s)

Barra 1,632 1,552 1,540 1,744

Cilindro 0,282 0,322 0,564 0,356Disco 0,874 1,043 1,054 0,910

Esfera 0,738 0,896 0,898 0,890

Cuerpos Semiperiodo (s) Periodo(s)

Barra 1,378 1,206 1,372 1,220 2,76 2,41 2,74 2,44

Cilindro 0,514 0,490 0,578 0,656 1,03 0,98 1,16 1,31

Disco 0,950 1,106 0,930 1,066 1,9 2,21 1,86 2,13

Esfera 0,976 0,848 0,942 0,780 1,95 1,7 1,88 1,56

Distancia(cm) Semiperiodo (s) Periodo(s)

5 1,226 1,008 1,166 1,150 1,596 2,452 2,016 2,332 2,300 3,192

10 2,086 1,968 1,848 1,524 1,530 4,172 3,936 3,696 3,048 3,060

15 2,346 2,580 2,242 2,596 1,896 4,692 5,160 4,484 5,192 3,792

20 3,262 3,160 2,818 3,146 2,972 6,524 6,320 5,636 6,292 5,944

25 3,652 3,648 3,796 3,364 3,952 7,304 7,296 7,592 6,728 7,904


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Cuestiones

1)Determinar la constante de recuperacin del muelle espiral. Comparar con el valor terico (0,026

Nm/rad) con el valor obtenido.

2)Calcular el momento de inercia de los distintos cuerpos y comparar con el valor terico.

DISCO m= 0,2658 kg. r = 0,1075 m

I=1

2mr

2I=

1

20,26580,1075

2=1,536x 103kg m

2

ESFERA m= 0,8893 kg. r = 0,07 m

I= 25

mr2I=120,88930,072=1,743x 103 kg m2

CILINDRO m= 0,3686kg. r = 0,05 m

I=1

2mr

2I=

1

20,36860,05

2=4,607 x104kg m

2

BARRA m= 0,1814 kg. r = 0,6 m

I=1

12 m r2

I=1

120,18140,62

=5,442x 103 kg m2

A)Calcular el momento de inercia.

9

Longitud(L) Angulo de giro (rad) fuerza de recuperacion (N) Angulo (rad) K(Nm/rad)

0,6 /2 1,57 0,0286

0,6 3,14 0,04390,6 3/2 4,71 0,0573

0,6 2 6,28 0,0497

0,0750,002N

0,230,05N0,450,05N

0,520,05N

Cuerpos Periodo(s) Promedio(s) T2

Barra 2,76 2,41 2,74 2,44 2,588 6,698

Cilindro 1,03 0,98 1,16 1,31 1,119 1,252

Disco 1,9 2,21 1,86 2,13 2,026 4,105

Esfera 1,95 1,7 1,88 1,56 1,773 3,144

Angulo (rad) Momento angula

1,57 0,008548

3,14 0,017097

4,71 0,025645

6,28 0,034193

1.57 3.14 4.71 6.28

0.000000

0.010000

0.020000

0.030000

0.040000

f(x) = 0.0085x - 0.0000

Momento angular en funcion de angulo

Momento angula

Linear (Momentoangula)

Angulo

Momentoangular


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BARRA

Iteorico=T

2

42

KI=2,588

2

420,026 Ipractico=

T2

42

KI=2,588

2

42

CILINDRO

Iteorico=T

2

42KI=

1,1192

420,026 Ipractico=

T2

42KI=

1,1192

42

DISCO

Iteorico=T

2

42KI=

2,0262

420,026 Ipractico=

T2

42

KI=2,026

2

42

ESFERA

Iteorico=T2

42KI=1,773

2

420,026 Ipractico=

T2

42

KI=1,7732

42

B)Calcular el periodo medio para cada distancia, y con estos el momento de inercia. Representar

grficamente los resultados obtenidos.

C)Suponiendo que se tiene dos cuerpos iguales de masa desconocida y una barra de longitud l

conocida y masa desconocidase podra mediante el mtodo de esta practica obtener una

aproximacin de los valores desconocidos?

No, si se tuviera la masa de la barra de longitud conocida se podra calcular K y con esta mediante

experimentacin se podran conseguir datos para hallar sus masas; pero sin saber la masa de la barra

para tener un patrn no se puede calcular.

Conclusiones

10

Distancia(cm) Semiperiodo (s) error

5 1,226 1,008 1,166 1,150 1,596 2,452 2,016 2,332 2,300 3,192 2,458 0,394

10 2,086 1,968 1,848 1,524 1,530 4,172 3,936 3,696 3,048 3,060 3,582 0,457

15 2,346 2,580 2,242 2,596 1,896 4,692 5,160 4,484 5,192 3,792 4,664 0,513

20 3,262 3,160 2,818 3,146 2,972 6,524 6,320 5,636 6,292 5,944 6,143 0,315

25 3,652 3,648 3,796 3,364 3,952 7,304 7,296 7,592 6,728 7,904 7,365 0,389

Periodo(s)0,001 s Promedio(s)


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Practica 4 Pndulo simple

Introduccin terica

El pndulo simple est formado por una masa m , suspendida de un punto fijo O por medio de unhilo inextensible de masa despreciable y longitud l , que oscila alrededor de otro punto fijo en la

misma vertical que O. Se trata de un sistema que transforma la energa potencial (relativa a su

altura vertical) en energa cintica (relativa a su velocidad) y viceversa, debido a la accin dela

fuerza gravitatoria m*g que ejerce la Tierra sobre la masa m (ms concretamente, a la componente

de esta fuerza perpendicular al hilo, tambin llamadarestauradora porque se dirige hacia la

posicin de equilibrio del pndulo; la otra componente, en la direccin del hilo, tiene igual mdulo

pero con sentido opuesto a la tensin que el hilo produce sobre la masa, por lo que no interviene en

el movimiento del pndulo)


Medir el periodo de oscilacin para seis longitudes distintas, tomando cinco veces cada medida.

Sacar el periodo medio para cada longitud. Mostrad los valores de g para cada longitud y periodo,

calculando la media y comparndola con un valor de referencia (g= 9,8 m/s2).

Cuestiones

La media de g = 9,608, lo cual la desva 0,192 del valor de referencia, lo cual es una desviacin de

un 2%

La media de g = 9,116, lo cual la desva 0,608 del valor de referencia, lo cual es una desviacin de

un 7%

11

bola pequea masa 9,000 diametro 10,000

Longitud(l) Semiperiodo(s) Periodo medio(s) Gravedad(m/s2) T2

0,180 0,459 0,461 0,458 0,461 0,459 0,919 8,410 0,845

0,250 0,524 0,519 0,523 0,525 0,524 1,046 9,021 1,0940,330 0,587 0,588 0,590 0,591 0,589 1,178 9,388 1,388

0,420 0,626 0,609 0,619 0,615 0,621 1,236 10,854 1,528

0,490 0,717 0,719 0,708 0,711 0,736 1,436 9,376 2,063

0,550 0,716 0,720 0,706 0,718 0,718 1,431 10,600 2,048

bola grande masa 67,000 diametro 25,000

Longitud(l) Semiperiodo(s) Periodo medio(s) Gravedad(m/s2) T20,280 0,555 0,566 0,560 0,565 0,565 1,124 8,743 1,264

0,340 0,637 0,653 0,656 0,661 0,650 1,303 7,908 1,697

0,410 0,669 0,675 0,670 0,676 0,681 1,348 8,902 1,818

0,500 0,711 0,704 0,702 0,699 0,694 1,404 10,014 1,971

0,580 0,772 0,776 0,784 0,781 0,785 1,559 9,419 2,431

0,650 0,812 0,815 0,812 0,814 0,811 1,626 9,711 2,643


12/20

Representar T2 en funcin de l. Obtener el valor de la pendiente y a partir de ella calcular g

Su pendiente = 3,969

T2=2

l

gg=4

2l

T2g=4

2

3,969=9,94m /s

2

Su pendiente = 4,223

T2=2

l

gg=4

2l

T2g=4

2

4,223=9,35m /s2

Conclusiones

12

0.180 0.250 0.330 0.420 0.490 0.550

0.000

0.500

1.000

1.500

2.000

2.500

T2 en funcion de l (bola pequea)

T2

Linear (T2)

0.280 0.340 0.410 0.500 0.580 0.650

0.000

0.500

1.000

1.500

2.000

2.500

3.000

T2 en funcion de l(bola grande)

T2

Linear (T2)


13/20

Practica 5 Conservacin de la energa mecnica

Introduccin terica

Usaremos la rueda de Maxwell, un disco que gira libremente con su eje sujeto a dos cuerdas. Lasenergas potencial, de traslacin y de rotacin se transforman mutuamente, pudiendo calcular dichas

variaciones en el tiempo.


La masa de la rueda de Maxwell es de 0,432 kg, y el radio del eje de 2,5 mm.

Cuestiones

Representar la distancia h en funcin de ty en funcin de t2.

Obtener la expresin de la recta de regresin, calcular su pendiente y a partir de esta la aceleracin.

13

Altura(cm) Tiempo(s)

15 2,388 2,748 2,488

20 3,083 3,176 3,083

25 3,470 3,376 3,367

30 3,907 3,963 4,001

35 4,112 4,331 4,383

Altura(cm) Tiempo(s) Promedio(s)

15 2,388 2,748 2,488 2,541 6,46

20 3,083 3,176 3,083 3,114 9,7

25 3,470 3,376 3,367 3,404 11,59

30 3,907 3,963 4,001 3,957 15,66

35 4,112 4,331 4,383 4,275 18,28

T2 (s)

6.46 9.7 11.59 15.66 18.28

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.350.4

h en funcion de T2

Altura(cm)

Linear (Altura(cm))

t2

h


14/20

Su pendiente = 0,02

Por tanto para hallar la aceleracin

h=1/2 at2 , x = t2 e y= h, si sustituimos nos queda 2m= a

Nos quedara a=2m=20,02=0,04 m /s2

A partir de la aceleracin, calcular el momento de inercia.

I=mr

2(ga)a

=6,588x 104 Kg/m2

Representar las variaciones de energa con las alturas seleccionadas.

14

a= 0,04 I= 0,0006588 m= 0,43 r= 0,0025

Tiempo (s) (m)=H1- 1/2at2 V(m/s)= at Ep = mgh Etotal= Ep+Et+Er

0 0,35 0 1,48 0,00E+000 0 1,482

1 0,33 0,04 1,4 3,46E-004 0,08 1,482

2 0,27 0,08 1,14 1,38E-003 0,34 1,482

3 0,17 0,12 0,72 3,11E-003 0,76 1,482

4,181 0 0,17 0 6,04E-003 1,47 1,482

0,35 g= 9,8

Et= 1/2 mv2 Er=Iv2/2r2

H1=

0 1 2 3 4.18

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

Variacion de energia en el tiempo

Ep = mgh

Et= 1/2 mv2

Er=Iv2/2r2

Tiempo


15/20

Practica 6 Estudio del movimiento circular

Introduccin terica

Vamos a estudiar el movimiento de un movimiento circular mediante un disco en el cual

enrollaremos un hilo a ejes de distintos radios, haciendo polea con pesos variables. Dicho discoflota sobre una corriente de aire para reducir el rozamiento y aproximarlo a cero.


A y B)

C)

D)

Cuestiones

A) Representar el angulo recorrido en funcin de t2, obtener la recta de regresin y calcular la

aceleracin angular

15

5 pesas de 1 g, R=4.5 cm

Angulo() Tiempo(s) Promedio(s)

120 3,103 3,072 3,082 3,064 3,085 3,081

135 3,295 3,278 3,236 3,269 3,279 3,271

150 3,433 3,752 3,665 3,699 3,635 3,637

165 3,638 3,613 3,628 3,553 3,505 3,587180 3,787 3,759 3,722 3,744 3,763 3,755

150, 15 g(una pesa de 10 g y 5 de 1 g)

Radio(cm) tiempo(s) Promedio(s)

1,500 4,678 4,553 4,515 4,472 4,493 4,542

3,000 3,256 3,239 3,234 3,222 3,249 3,240

Radio =3 cm, 150

Peso(g) tiempo(s) Promedio(s)

10 3,777 3,745 3,761

11 3,157 3,186 3,172

12 3,103 3,133 3,118

13 3,049 3,022 3,036

14 2,966 2,985 2,976

15 2,970 2,976 2,973

9.494 10.702 13.226 12.869 14.100

0.000

0.500

1.000

1.500

2.000

2.500

3.000

3.500

f(x) = 0.26x + 1.83

angulo (rad) en funcion de t2

angulo(rad)

Linear (angulo(rad))


16/20

Para calcular la aceleracin angular

= 1/2t2 por lo cual =2m = 2*0,26= 0,52 rad/s2

B)Calcular a partir de la grfica anterior, el momento de inercia.

Iz=mgr Iz=

0,0059,80,045

0,52=4,24x10

3

C)Representar la aceleracin angular en funcin del radio. Calcular la recta de regresin. Calcular el

valor de F.

= FrIz

F=mIz=0,244,24x103=1,0176 x103

16

Radio(cm) Promedio(s)

1,500 4,54 20,63 0,25

3,000 3,24 10,5 0,5

T2 =2/t2

1.500 3.000

0

0.2

0.4

0.6

f(x) = 0.24x + 0.01

celeracion angular en funcion del radi

=2/t2

Linear(=2/t2)


17/20

Practica 7 Ecuacin de estado de los gases ideales

Introduccin terica

Vamos a determinar para una columna de aire suponiendo su comportamiento ideal las siguientes

relaciones:1. Ley de Boyle-Mariotte: el volumen en funcin de la presin a temperatura constante, V=V(p).

2. Ley de Gay Lussac: el volumen en funcin de la temperatura a presin constante, V=V(T).

3. Ley de Amontons: La presin en funcin de la temperatura a volumen constante, p=p(T).

4.El coeficiente de expansin o dilatacin, el coeficiente de presin y la compresibilidad de los

gases.


1: Tomaremos medidas isotermas:

2: Tomamos medidas isobaras:

3: Tomamos medidas isocoras:

17

Isotermas 24C

Presion Volumen

713 165

788 150

875 137

531 225

438 275

Isobaras 713 mm Hg

Temperatura Volumen29 170

34 175

39 180

48 182

Isocoras 165 mm

Temperatura Presion

24 713

29 12

34 18

39 30

44 43


18/20

Cuestiones

Representar grficamente p en funcin de V(isotermo)

Representar grficamente L en funcin de T(isobaro)

Representar grficamente P en funcin de T(isocoro)

18

165 150 137 225 275

0

200

400

600

800

1000

f(x) = -80.7x + 911.1

p en funcion de V

Presion

Linear (Presion)

29 34 39 48

164

166

168

170

172

174

176

178

180

182

184

f(x) = 4.1x + 166.5

L en funcion de T

Volumen

Linear (Volumen)


19/20

19

24 29 34 39 44

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

f(x) = 5x + 19

P en funcion de T

Presion

Linear (Presion)


20/20

Practica 10 Puente de Wheatstone

Introduccin terica

En esta prctica vamos a calcular es el valor de resistencias desconocidas, hallaremos el valor deuna resistencia equivalente a varias asociadas en serie y en paralelo, as como la resistencia de un

hilo conductor en funcin de su seccin.


Primero realizaremos las mediciones para las 3 resistencias que tenemos, de 47, 220 y 470 ohm

respectivamente.

Resistencias en serie

Resistencia en paralelo

20

Ohm L R1(mm)

47 520 480

220 500 500

470 492 508

L R2(mm)

Ohm L R1(mm) Medicion multimetro (ohm)

47 y 220 493 507 259,63

47, 220 y 470 494 506 719,52

L R2(mm)

Ohm L R1(mm) Medicion multimetro (ohm)

47 y 220 580 420 267

47, 220 y 470 600 400 737

L R2(mm)

Memoria Practicas Fisica

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