Experiencias de física, química y biología

Experiencia 1

Utilización de un estroboscopio para el estudio de las vibraciones de una hoja de sierra
Introducción
Tal y como se nos indica, se construye el estroboscopio montando sobre la placa de prototipos los distintos elementos que constituyen el circuito, en la forma y modo que está expresado en el esquema (véase la foto) y con las siguientes salvedades:

 Los valores reales de lasdistintas resistencia, medidos con el multímetro MY64, son: o la resistencia variable o potenciómetro R1 tiene un valor máximo de 89,9 k (para su medida se han utilizado las bornas del extremo) y un mínimo de 0 (para ello se utiliza una de las bornas del extremo y la intermedia); la resistencia R2 es de 9,78 k ; la resistencia variable o potenciómetro R3 tiene un valor máximo de 8,86 k y unmínimo de 0 (medidas realizadas al igual que con R1) ; a la resistencia de 6,8 k le corresponde un valor de 7,43 k y la resistencia de 100 da un valor de 99,8 .  El condensador de 2 nF no se encuentra en el mercado (o al menos en la tienda donde hicimos nuestra compra) por lo que hemos utilizado dos condensadores de 1 nF asociados en paralelo. El condensador de 77 nF tampoco está disponible; la únicasolución encontrada es asociar en paralelo uno de 68 nF y otro de 10 nF, creemos que no alterará mucho los resultados esta diferencia de 1 nF.  La frecuencia se mide con otro multímetro, FLUKE 29, que aprecia centésimas de hertzio

Relación entre la frecuencia y la resistencia R1

1

Dispuesto el dispositivo según se muestra en la foto, para establecer la relación entre la frecuencia delpulso y el valor de la resistencia variable se ha de proceder de la siguiente manera: Se conectan las bornas intermedia y extrema al multímetro MY46 y el medidor de frecuencia a los huecos correspondientes a la patilla 3 de circuito integrado y el negativo de la pila o tierra. Antes de hacer pasar la corriente (conectar la pila), se establece un valor de resistencia determinado (empezamos por loscalores más bajos), se desconecta una de las bornas del medidor MY64 y se hace pasar la corriente conectando la pila; en ese momento se toma la medida de la frecuencia del pulso. Se vuelve a desconectar la pila y conectar la borna del multímetro seleccionando otro valor de resistencia. Se vuelve a desconectar la borna y así sucesivamente. Las parejas de valores vienen dadas en la Tabla 1.RESISTENCIA (k ) 1,1 5,0 10,0 15,0 19’9 24’9 30,0 35,0 40,3 44,9 50,1 55,0 59,9 65,1 70,2 75,1 80,1 85,0 89,3

FRECUENCIA (Hz) 58,15 41,54 30,50 24,12 20,02 17,09 14,88 13,24 11,82 10,84 9,91 9,19 8,55 7,98 7,48 7,07 6,69 6,36 6,10
Tabla 1

Con los datos de esta tabla obtenemos la gráfica de la Figura 1

2

60



50

FRECUENCIA (Hz)

40



30

 

20

     

10













 

0 0 10 20 30 40 50 60 ) 70 80 90 100 RESISTENCIA (k
Figura 1

3

La línea gráfica que se obtiene es una rama de hipérbola (parecida a la que corresponde a la representación gráfica del volumen frente a la presión de una masa gaseosa cuando mantenemos constante la temperatura, Ley de Boyle) por lo que pensamos que el producto de la frecuencia por laresistencia debe ser constante o que ambas magnitudes son inversas. Para comprobar esta suposición debemos representar la in versa de la frecuencia, el período del pulso, frente a la resistencia y, si nuestro razonamiento es correcto, obtener una línea recta. La tabla de valores en este caso es la de la Tabla 2.

RESISTENCIA PERÍODO x 10-2 (s) (k ) 1,1 1,72 5,0 2,41 10,0 3,28 15,0 4,15 19’9 5,0024’9 5,85 30,0 6,72 35,0 7,55 40,3 8,46 44,9 9,23 50,1 10,09 55,0 10,88 59,9 11,70 65,1 12,53 70,2 13,37 75,1 14,14 80,1 14,95 85,0 15,72 89,3 16,39
Tabla 2

4

Con esos valores se obtiene la representación gráfica dada en la Figura 2.

0,2

0,15

PERÍODO (s)

0,1
 





















0,05
 











0 0 10 20 30 40 50 60 )...