1° laboratorio de fisica 2015-1

8/17/2019 1° laboratorio de fisica 2015-1

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Laboratorio de Física Nº 1 Escuela de Ingeniería Petrolera

INFORME

1° LABORATORIO E FI!I"A #ENERAL

MEI"IONE!

Integrantes$

"%u&ui'auri Le(n Enri&ue Bra'an Es)ino*a "ar%uanc%o "%rist%ian Br'an

Pisco +i,ene* -unior

./10 ILIMA

LA MEI"IN

[Escriba texto]


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12 OB+ETI3O EL LABORATORIO

a2 e ,anera general

es conocer las definiciones relativas del error experimental, y determinar el error en el proceso de medición, para usar de una mejor manera los instrumentos de medición y así poder dar un resultado con mayorexactitud.

b2 e ,anera )articular

-En el experimento 1:

i. Medir el error experimental en una muestra discreta.ii. Medir el error experimental en una muestra discreta.

iii. Graficar los resultados experimentales, curvas de ajuste.

-En el experimento 2:

i. Expresar los errores al medir directamente lonitudes con escalas en milímetros y en 1!2" demilímetro.

ii. #eterminar manitudes derivadas o indirectas, calculando la propaación de las incertidum$res.

-En el experimento %:

i. #eterminar las condiciones para &ue un p'ndulo simple tena su periodo independiente de su

amplitud anular ɵ. ( ɵ ≤12°)ii. #eterminar la relación entre el periodo y la lonitud )l *del p'ndulo.

iii. +onstruir funciones polinómicas &ue representen dica función

.2 F4NAMENTO TERI"O

el e5)eri,ento 1$

• Magnitud$ #enominamos manitud a a&uellos parmetros &ue pueden ser medidos directa o

indirectamente en una experiencia. n ejemplo de manitud es lonitud, masa, tiempo, etc.• "antidad$ #enominamos cantidad al resultado de la medición de una determinada manitud.

Ejemplo: se puede llamar cantidades al tiempo &ue se tarda para leer este renlón, la superficie deesta oja, la lonitud de un determinado cuerpo, etc.

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• E5actitud$ /proximación con la cual la lectura de un instrumento se acerca al valor real de la

varia$le medida.• Incertidu,bre$ 0armetro, asociado con el resultado de una medición, característico de la

dispersión de los valores &ue podrían atri$uirse raona$lemente a lo &ue se mide.

el e5)eri,ento .$

• El )roceso de ,edici(n$ +uando realiamos una medición de$emos tener en cuenta los siuientes

sistemas:i. El sistema o$jeto de la medición, &ue es la cantidad a medir.

ii. El sistema de medición, &ue est formado por aparato de medición y su teoría defuncionamiento.

iii. El sistema de referencia, &ue es la unidad empleada con su definición y patrón.iv. El operador, &ue es la persona responsa$les de los criterios de operación de los aparatos para

toma de las lecturas.• Errores de ,edici(n$ +uando realiamos la medición de una determinada cantidad, se o$tiene

como resultado un valor num'rico acompaado de una determinada unidad. Este valor num'ricosiempre est afectado por un error experimental. Este error es consecuencia de la interacción de lostres sistemas del proceso de medición y del o$servador. Es importante recalcar &ue por ms &ue perfeccionemos el sistema de medición, no se puede eliminar el error de la medida, lo &ue si podemos es disminuirlo

• A)reciaci(n de un instru,ento ' esti,aci(n de una lectura: 3a apreciación de un instrumento es

la menor desviación de la escala del mismo. 0or ejemplo una rela dividida en milímetros tiene unaapreciación de un milímetro.

• Pie de re'$ El cali$re o pie de rey es insustitui$le para medir con precisión elementos pe&ueos

(tornillos, orificios, pe&ueos o$jetos, etc.4. 3a precisión de esta erramienta llea a la d'cima eincluso a la media d'cima de milímetro.

el e5)eri,ento 6$

• P7ndulo si,)le$ n p'ndulo simple es un ente ideal constituido por una masa puntual suspendida

de un ilo inextensi$le y sin peso, capa de oscilar li$remente en el vacío y sin roamiento. 0araoscilaciones de valores de nulos pe&ueos, se cumple: senx5x

• Periodo$ 6e define como el tiempo &ue se demora en dar una oscilación completa. El período de un

p'ndulo es independiente de su amplitud (nulo menor &ue 1274. Esto sinifica &ue si se tienen dos

p'ndulos iuales (lonitud y masa4, pero uno de ellos tiene una amplitud de recorrido mayor &ue elotro, en am$as.• A-uste de línias ' cur8as )olin(,icas a )untos$ Empecemos con una ecuación polinómica de

primer rado: y 5 ax 8 $ Esta línea tiene pendiente a. 6a$emos &ue a$r una línea conectando dos puntos cuales&uiera. 0or tanto, una ecuación polinómica de primer rado es un ajuste perfecto entredos puntos. 6i aumentamos el orden de la ecuación a la de un polinomio de seundo rado,

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o$tenemos: y 5 ax2 8 $x 8 c . Esto se ajustar exactamente a tres puntos. 6i aumentamos el ordende la ecuación a la de un polinomio de tercer rado, o$tenemos: y 5 ax% 8 $x2 8 cx 8 d

62 E9PERIEN"IA!

1: E5)eri,ento n° 1

a4 Materiales:

• un taón• frijoles• cuaderno de apuntes

$4 0rocedimiento:

• #eposite los frijoles en el taón• +oja un puado de frijoles (ni muy suelto ni muy apretado4 del

recipiente una y otra ve asta lorar un puado normal.• 3ueo de a$er coido el puado, cuente el n9mero de frijoles

o$tenidos y apunte el resultado en el cuaderno de apuntes yrepita la operación por 1"" veces.

c4 +lculos experimentales:

N k :esel número defrijoles enel k −¿ 'simo puado

V k :esel valor medioo mediaaritmética delos100datos,

(V k )=sumadelos100datosobtenidos

100=

2762

100

(V k )=¿ .;


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δ k : esladesviación promedio decadadato , &ue se calcula como

δ k = N k −V k

∆V k : ;ncertidum$re o desviación estndar.

1

100∑k =1

100

(¿ N k −V k )2

¿¿¿

( ∆ V k )=¿

> =:=0?. ≅6.66

(∆ V k )=(6.66 )

∴ El mejor valor estimado de frijoles a sacar es: (.;


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= N k δ k (δ k )2 22 2% 2> 2? 2@ 2A 2B 2C %" %1 %2 %%

1 2? -2.@2 @.B@ √

2 2% ->.@2 21.% √

% 2? -2.@2 @.B@ √

> 2% ->.@2 21.% √

? 2? -2.@2 @.B@ √

@ 2> -%.@2 1%.1 √

A 2A -",@2 ".%B √

B 2A -".@2 ".%B √

C 2@ -1.@2 2.@2 √

1" 2@ -1.@2 2.@2 √

11 2B ".%B ".1> √

12 2B ".%B ".1> √

1% 2@ -1.@2 2.@2 √

1> 2@ -1.@2 2.@2 √

1? 2? -2.@2 @.B@ √

1@ %1 %.%B 11.> √

1A %" 2.%B ?.@@ √

1B 2? -2.@2 @.B@ √1C 2> -%.@2 1%.1 √

2" 2> -%.@2 1%.1 √

21 2% ->.@2 21.% √

22 2> -%.@2 1%.1 √

2% 2% ->.@2 21.% √

2> 2? -2.@2 @.B@ √

2? 2A -".@2 ".%B √

2@ 2@ -1.@2 2.@2 √

2A 2> -%.@2 1%.1 √

2B 2B ".%B ".1> √

2C %" 2.%B ?.@@ √

%" 2A -".@2 ".%B √

%1 %" 2.%B ?.@@ √%2 %" 2.%B ?.@@ √


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B: E5)eri,ento n° .

a4 Materiales:

• 0aralelepípedo de metal• Dela raduada en mm• 0ie de rey

$4 0rocedimiento:

• 6e mide el anco, laro y

alto del paralelepípedo de

metal proporcionada con la rela.• 6e mide el anco, laro y alto del paralelepípedo de metal

proporcionada con el pie de rey.• 6e ela$ora una ta$la con los resultados de clculos de rea, volumen para 1 y 1""

paralelepípedos. 6e de$e calcular tanto para los valores o$tenidos de la medición con la relacomo los valores con el pie de rey.

c4 +lculos experimentales:

3as dimensiones del paralelepípedo de metal con la rela milimetrada de error ".2?mm:

3aro (l4: %".? ".2?mm /nco ( a4: %".? ".2?mm /lto (4: 12." ".2?mm

17 Frea total del paralelepípedo de metal con la relamilimetrada

• /rea total 5 (a.4(24 8 (a.l4(24 8 (.l4(24• Frea total 5 (%".? ".2?mm4(12." ".2?mm4(24 8 (%".? ".2?mm4(%".? ".2?mm4

(24 8 (12." ".2?mm4(%".? ".2?mm4(24• /rea total 5 (A%2 21.2?mm4 8 (1B@".? %".?mm4 8 (A%2 21.2?mm4• /rea total 5 (%.%2 "."A4x1"% mm2

27 olumen del paralelepípedo de metal con la rela milimetrada

•olumen 5 (a..l4•olumen 5 (%".? ".2?mm4(12." ".2?mm4(%".? ".2?mm4

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•olumen 5 (1.12 ".">4x1"> mm%

3as dimensiones del paralelepípedo de metal con el vernier de error "."2?mm:

3aro (l4: %1."" "."2?mm

/nco (a4: %".C" "."2?mm /lto (4: 12.%" "."2?mm

17 /rea total del paralelepípedo con el vernier

• /rea total 5 (a.4(24 8 (a.l4(24 8 (.l4(24• /rea total 5 (%".C" "."2?mm4(12.%" "."2?mm4(24 8 (%".C" "."2?mm4(%1.""

"."2?mm4(24 8 (12.%" "."2?mm4(%1."" "."2?mm4(24• /rea total 5 (A@".1> 2.1@mm4 8 (1C1?.B %."C?mm4 8 (A@2.@ 2.1@?mm4• /rea total 5 (%>.%C "."A4x1"2 mm2

27 olumen del paralelepípedo con el vernier

•olumen 5 (a..l4•olumen 5 (%".C" "."2?mm4(12.%" "."2?mm4(%1."" "."2?mm4•olumen 5 (1.1AB "."""%@?4x1"> mm%

3as dimensiones del ran paralelepípedo, formado por 1"" paralelepipedos apoyados uno so$reotra medida con la rela milimetrada de error ".2?mm y con el verner de error "."2? mm, se vana calcular multiplicando la altura por 1"", y las dems medidas como el laro y el anco lodejaremos constantes.

d4


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+on la rela milimetrada +on el pie de rey3aro (l4 %".? ".2?mm %1."" "."2?mm/nco (a4 %".? ".2?mm %".C" "."2?mm/lto (4 12." ".2?mm 12.%" "."2?mm

": E5)eri,ento n° 6

a4 Materiales:

• n p'ndulo simple de CB.2 cm de lonitud.• na rela raduada en mm.•

n cronómetro

$4 0rocedimiento:

• 6ostena el p'ndulo de manera &ue el ilo de soporte forme un nulo H con la vertical. 6u'ltelo y

mida el tiempo &ue demoran 1" oscilaciones completas. /ora determine el sinificado de Iparanulos H suficientemente pe&ueos el tiempo &ue dura unaoscilación (o 1" oscilaciones4 no depende del valor de HJ.

• Kije una cierta lonitud l= para el p'ndulo (1"cm L l= L 1?"cm4, y

midiendo 1" oscilaciones completas determine el periodo


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% %"cm ".112Cs ".112>s ".112?s ".111%s ".112@s ".112%> >"cm ".12C>s ".12C@s ".12C1s ".12B>s ".12CCs ".12C%? ?"cm ".1>2"s ".1>%Bs ".1>2As ".1>%%s ".1>%?s ".1>%1@ @"cm ".1??@s ".1?>Cs ".1?A2s ".1?@"s ".1?@>s ".1?@"A A"cm ".1A""s ".1A"Bs ".1A22s ".1A%2s ".1A1?s ".1A1>

B B"cm ".1B21s ".1B2Bs ".1B1@s ".1B2"s ".1B2>s ".1B22C C"cm ".1C%?s ".1C%"s ".1C2Bs ".1C%2s ".1C1@s ".1C2B1" 1""cm ---- ---- ---- ---- ----

O$servaciones: 3 lonitud de la cuerda era de (CB.2cm4, por lo &ue no se pudo allar los respectivos periodos con la cuerda de 1""cm.

@2 #RAFI"A! ANLI!I! E RE!4LTAO!

A: En el e5)eri,ento n°1

Tabla de Crecuencias de los N k que es esel número de frijoles enel k −¿ 7si,o )uDado

onde f i es la Crecuencia con la &ue se re)ite N k

20 21 22 23 2 25 2! 2" 2# 2$ 30 31 32 33 3 35

DIAGRAMA DE FRECUENCIAS

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N k .. .6 .@ .0 .= .; .? . 6/ 61 6. 66

C i 1 = = ? 1. 1 1. = 10 ? = 1


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.

• 3a media aritm'tica de los valores de P= es 2A.@2• 3a altura mxima o mayor frecuencia es de 1C &ue pertenece al P = 52A.• 3a menor altura o menor frecuencia es de 1 &ue pertenece a los valores de P = 522 y %%

B: En el e5)eri,ento n°.

Los resultados se ,uestran en el siguiente cuadro

+on la rela +on el pie de rey0orcentaje de incertidum$reDEG3/ EDP;ED

3aro (l4 %".? ".2?mm %1."" "."2?mm ".B2Q "."B1Q/nco (a4 %".? ".2?mm %".C" "."2?mm ".B2Q "."B1Q/lto (4 12." ".2?mm 12.%" "."2?mm 2."Q ".2"Q/rea total (/4 (%.%2 "."A4x1"% mm2 (%>.%C "."A4x1"2 mm2 2Q ".2Qolumen (4 (1.12 ".">4x1"> mm% (1.1AB ".""">4x1"> mm% %Q ","%Q

3aro (l1""4 %"?" 2? mm %1"" 2.? mm% ".B2Q "."B1Q/nco (a1""4 %".? ".2?mm %".C" "."2?mm ".B2Q "."B1Q/lto (1""4 12." ".2?mm 12.%" "."2?mm 2."Q ".2"Q/rea total (/1""4 2?CCB2 [email protected]?mm2 2@@A21 ?22.B@ mm2 1.CQ ".1CQolumen (1""4 111@%"" >[email protected]? mm% 11AB21A >2CB.1B mm% %.AQ ".%@Q

• El mayor porcentaje de error se encuentra en el volumen medido con rela, siendo %.AQ• El menor porcentaje de error se encuentra en la lonitud a medido con pie de rey (vernier4, siendo un

"."%Q

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@2 PRE#4NTA! E LA #4A

I: En el e5)eri,ento n°1$

En ve de medir puados, Rpodría medirse el n9mero de frejoles &ue ca$en en un vaso, en unacucara, etc.S

6í, es posi$le acer ese tipo de mediciones, incluso se loraría &ue la incertidum$re normal seamuco menor de$ido a &ue eliminamos el factor presión de puo, diferencia del tamao de puoentre personas, y el factor cansancio.

b. 6e9n usted Ra &u' se de$e la diferencia entre su puado normal y el de sus compaerosS

3a diferencia entre nuestro puado normal y el de cada uno de nuestros compaeros se de$e principalmente a las dimensiones de las manos y la presión proporcionada por los dedos.

c. RTu' sucedería si los frejoles fuesen de tamaos aprecia$lemente diferentesS

3a cantidad de frejoles extraídos en cada experimento variarían demasiado, pues la variación

volum'trica involucraría en el n9mero de frejoles representada mediante una relación inversa.

d. En el ejemplo mostrado se de$ían contar alrededor de @" frejoles por puado. R6ería ventajosocolocar solo 1"" frejoles en el recipiente, y de esta manera calcular el n9mero de frejoles &ue &uedanen el recipienteS

6i sería en parte ventajoso si el tra$ajo se u$iese realiado por un solo alumno de$ido a &ue elconteo sería muco ms rpido y se podrían o$tener una mayor cantidad de datos a estudiar por otrolado al disminuir la cantidad de frejoles disminuiría la superficie de contacto con estas por lo tanto

limitaría el n9mero de frejoles o$tenidos por puado

e. RTu' sucedería si en el caso anterior colocara sólo, diamos, A? frejoles en el recipienteS

En este caso, ya no sería ventajoso de$ido a &ue tan pocos frejoles afectarían restriniendo losvalores o$tenidos y por consiuiente a la incertidum$re normal.

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f. 3a parte de este experimento &ue exie Ims pacienciaJ es el proceso de contar. 0ara distri$uir esta tarea entre tres personas R+ul de las suerencias propondría ustedS R0or &u'S

1.f.A. +ada participante realia %% o %> extracciones y cuenta los frejoles correspondientes.1.f.B. no de los participantes realia las cien extracciones pero cada participante cuenta %% o %>

puados.

#e las suerencias es preferi$le usar la I$J de$ido a &ue en IaJ. si cada persona realia por separado cada extracción estaríamos midiendo con manos distintas lo cual nos daríauna ran incertidum$re de$ido a los factores ya mencionados (tamao de mano, presión,etc.4, en cam$io, en I$J la extracción es realiada por una misma persona eliminando elfactor tamao de mano y controlando la presión proporcionada, etc.

g. Mencione tres posi$les ecos &ue o$servaría si en ve de 1"" puados extrajeran 1""" puados.

1.g.A. 3os resultados sería ms exactos pero menos precisos1.g.B. 0or otro lado, de$ido a la cantidad de enería re&uerida para o$tener dico n9mero de

muestras, el error ocasionado por el factor cansancio aumentaría sinificativamente.1.g.C. #e$ido a la ran cantidad de muestras se podría prescindir de alunas de ellas para

ajustar de una manera ms efectiva los resultados reales con los resultados teóricos.

h. Mencione d. aluna ventaja o desventaja de emplear pallares en ve de frejoles en el presente

experimento.

3a ventaja de emplear pallares en ve de frejoles es &ue al ser los pallares de mayor tamao,

eneraría &ue en un puo se extrajeran menos pallares lo cual por consiuiente nos daría la posi$ilidad de aumentar el n9mero de muestras y de iual manera la eficiencia del experimento.Otra ventaja de emplear pallares es &ue facilita la rapide en acer conteo respectivo de$ido almenor n9mero de semillas coidas y serias ms preciso la cantidad de pallares &ue se extraiande$ido al tamao &ue tienen.#e otro modo seria menos recomenda$le por&ue se eneraría una mayor incertidum$re de$ido a&ue los pallares son considera$lemente de mayor volumen &ue los frejoles.

II: En el e5)eri,ento n°.$

i. R3as mediciones de un paralelepípedo se pueden determinar con una sola medidaS 6i no, R+ul esel procedimiento ms adecuadoS

6i se podría, pero sería mejor realiar varias mediciones y o$tener el promedio (sería ms exacto4,mientras &ue con una medición no tanto.

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j. RTu' es ms conveniente para calcular el volumen del paralelepípedo una rela en milímetros oun pie de reyS

3o ms conveniente sería usar el pie de rey, ya &ue se o$tiene una mejor precisión y es mssimple realiar la medición, adems de la diversidad de mediciones &ue se pueden acer.

III: En el e5)eri,ento n°6$

a. /nteriormente se le a pedido &ue para medir el período deje caer la ImasaJ del p'ndulo. RTu' sucede si en ve de ello d. lana la ImasaJS

/l lanar la ImasaJ se le estaría otorando al p'ndulo una velocidad inicial lo cualaría &ue varíe el periodo de las oscilaciones. /dems el movimiento ya no sería periódico, sería forado y la altura mxima &ue alcanaría la ImasaJ sería mayor a laaltura inicial respecto al punto ms $ajo.

$. R#epende el período del tamao &ue tena la ImasaJS Expli&ue.

+uando se utilia p'ndulos de la misma lonitud y diferentes masas en un mismo luar,se demuestra &ue el período de un p'ndulo simple es independiente de su masa sólodepende de la lonitud de la cuerda y de la ravedad.

c. R#epende el período del material &ue constituye la ImasaJ (p.e.: una pesa demetal, una $ola de papel, etc.4S

0or definición de p'ndulo simple, se considera al cuerpo suspendido como una masa puntual por tanto el período no depende del material de &ue est eca la ImasaJ.

d. 6uponamos &ue se mide el período con H 5 ?7 y con H 5 1"7. REn cul de losdos casos resulta mayor el períodoS

+uando se analia un p'ndulo simple, el nulo &ue forma la cuerda con la verticales menor &ue 127. Uajo estas condiciones el movimiento &ue descri$e la masa es unmovimiento oscilatorio en el cual el período es independiente de la amplitud anular,

entonces se puede afirmar &ue con nulos H 5 ?7 y H 5 1"7, el período sería elmismo.

e. 0ara determinar el período (duración de una oscilación completa4, se a pedidomedir la duración de 1" oscilaciones y de allí determinar la duración de unaoscilación. R0or &u' no es conveniente medir la duración de una oscilaciónSRTu' sucedería si midiera el tiempo necesario para ?" oscilacionesS

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Po es conveniente medir la duración de una oscilación ya &ue no va a ser preciso elmomento de salida y lleada del p'ndulo, pero si se midiera el tiempo de ?"oscilaciones se reduciría el maren de error.

f. ROpina d. &ue, por ejemplo usando un troo de ilo de coser y una tuerca, puede repetir estos experimentos en su casaS

6í, siempre y cuando la tuerca sea lo suficientemente pesada para tensionar el ilo.

. R


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@2 "ON"L4"IONE!

1: E9PERIMENTO 1

El promedio &ue nos indica la cantidad de frijoles en un puo resultóaproximadamente ?%.El o$jetivo de la$oratorio se cumplió con eficacia por&ue se aplicó correctamente el principio de incertidum$re.3a o$servación ms evidente es la la$oriosidad en el conteo.

Es necesario mantener el ritmo adecuado para no com$atir el cansancio.

.: E9PERIMENTO .

/l momento de medir un o$jeto, con instrumentos distintos, las mediciones realiadas no son lasmismas a pesar de ser relativamente cercanas, es necesario calcular el error de cada uno de losinstrumentos, para &ue de esa manera las mediciones &ue aamos tomen en cuenta el error y por consiuiente o$tener una mayor exactitud en los clculos.

6: E9PERIMENTO 6

El periodo del movimiento es independiente de la masa,depende de la lonitud del punto del eje al punto en &ue sesit9a la masa.0ara lorar un movimiento oscilatorio del p'ndulo laamplitud anular no de$e ser mayor a 1?7.El periodo uarda una relación no lineal con respecto altiempo de oscilación: aumenta proporcionalmente a la raícuadrada de la lonitud de la varilla.

[Escriba texto]


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@2 BIBLIO#RAFA

1. Guía de la$oratorio de física 2""C2. Medida e incertidum$re, 3a$oratorio de física 0or 3ucelly Deyes%. ttp:!![[[.fisicanet.com.ar!fisica!mediciones!ap"1\errores.pp (isitado en /$ril del

2"1>4>. [[[.Cisica.uson.mx!manuales!mecyfluidos!mecyflu-la$""1.pdf?. ttp:!![[[.sia.eui.upm.es!fisica!li$!exe!fetc.ppSmedia5asinaturas:practicala$.pdf

[Escriba texto]

http://www.sia.eui.upm.es/fisica/lib/exe/fetch.php?media=asignaturas:practicalab.pdfhttp://www.sia.eui.upm.es/fisica/lib/exe/fetch.php?media=asignaturas:practicalab.pdf


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