Prácticas de laboratorio

Familias de prácticas por dominio físico y lectura experimental de los conceptos teóricos.

Idea general del tema

Las prácticas de laboratorio reúnen los experimentos históricos y fundamentales que cimentaron la física moderna y clásica: la determinación de la constante de gravitación universal, la velocidad de la luz, el efecto fotoeléctrico, la relación carga-masa del electrón ($e/m$) y la difracción cuántica de partículas. Ejecutar estos experimentos permite comprender cómo las grandes leyes de la física fueron descubiertas y cómo superar las dificultades prácticas de su medición.

Este nodo agrupa el péndulo físico y de torsión (Cavendish), la balanza de corriente, el experimento de Millikan de la gota de aceite, el efecto fotoeléctrico (medición de la constante de Planck $h$) y la interferometría óptica de Michelson.

Que vas a comprender de verdad

Comprenderás cómo el experimento de la gota de aceite de Millikan demostró la cuantización de la carga eléctrica midiendo el equilibrio entre la fuerza eléctrica $qE$ y el peso corregido por el empuje de Arquímedes y la viscosidad de Stokes.

Aprenderás a medir la constante de Planck $h$ a partir del potencial de frenado $V_0$ de los fotoelectrones como función de la frecuencia de la luz incidente ($e V_0 = h f - W$).

Ruta didáctica recomendada

1. Mecánica y gravitación: péndulo de Kater para medir la aceleración de la gravedad $g$ con precisión milimétrica y balanza de torsión de Cavendish.
2. Electromagnetismo: balanza de corriente para medir la permeabilidad $\mu_0$, tubo de rayos catódicos para determinar $e/m$ y ley de inducción de Faraday.
3. Óptica e interferometría: interferómetro de Michelson para medir longitudes de onda láser y el índice de refracción del aire, y difracción por rendija.
4. Física cuántica y atómica: efecto fotoeléctrico (determinación de $h$), experimento de Franck-Hertz (niveles discretos de energía atómica) y difracción de electrones en grafito.

Criterio físico que debes adquirir

Reconocer las fuentes de error no ideales en montajes clásicos (rozamiento del aire, resistencia de contacto, campos magnéticos terrestres residuales) y aprender a compensarlas experimentalmente.

Conexión con problemas reales

• Calibración de interferómetros láser en observatorios de ondas gravitacionales (LIGO).
• Dispositivos optoelectrónicos y células solares fotovoltaicas.
• Microscopía electrónica de transmisión (TEM) basada en la difracción de ondas de materia de De Broglie.

Meta final del tema

Dominar la ejecución, toma de datos, calibración y análisis de los experimentos canónicos de la física clásica y cuántica.