Aceleracion DE LA Gravedad Simulador PHET PDF

Preview

Summary

Aceleracion DE LA Gravedad Simulador PHET...

Description

LABORATORIO DE FÍSICA GENERAL – 11 Edición

DAFI – FCF – UNMSM

ACCELERACIÓ N DE LA GRAVED AD EXPERIENCIA N° 05

Parece que Galileo Galilei, transitoriamente, fue de la opinión que la velocidad de caída v era proporcional a la distancia recorrida s. Dado que habría observado que “un mazo” que cae desde una altura doble, clava un pilote a doble profundidad en la tierra”. ¿Qué opina de este razonamiento? La hipótesis t ~ s conduce a una flagrante contradicción cualitativa con la experiencia. ¿Cómo?

I.

II.

OBJETIVOS •

Determinar el valor de la aceleración de la gravedad en el medio donde nos encontramos mediante el uso del un resorte en espiral.

•

Aplicación del simulador PHET (oscilaciones)

MATERIALES 1 resorte en espiral 1 regla milimetrada 1 juego de pesas (bloques) 1 cronómetro

III.

FUNDAMENTO TEÓRICO Cuando se cuelga un bloque del extremo inferior de un resorte, en posición vertical, como muestra en el simulador PHET, este sufre una deformación x (elongación de equilibrio). El bloque experimenta la acción de dos fuerzas: de la gravedad y la ejercida por el resorte. Al hacer oscilar armónicamente el sistema bloque – resorte verticalmente, luego de igualar el peso con la fuerza elástica se encuentra que su período es T = 2

m x , donde k es la = 2 k g

constante elástica, g la magnitud de la aceleración de la gravedad, x es la elongación antes mencionada y m la masa del bloque cuando se considera el resorte ideal (sin masa). Despejando g, se obtiene,

g = 4 2

x T2

1

LABORATORIO DE FÍSICA GENERAL – 11 Edición

DAFI – FCF – UNMSM

Experimentando con varios bloques de peso W, se utiliza la relación

W kg

T = 2

La constante k se determina a partir de la condición de equilibrio

W = kx

Efecto de la masa del resorte. Para condiciones reales (cuando se toma en cuenta la masa del resorte), a la masa colgante m se le suma una masa m ef que represente a la masa efectiva del resorte. Entonces, T = 2

m + mef k

2 4 m 4 mef + , k k 2

Esto es,

T2=

T2 =

4 2mef 4 2 m +  ; Donde  = k k

Considerando a m como la variable independiente y a T 2 como dependiente, la ecuación representa una recta; donde

4 2 viene a ser la pendiente. En consecuencia, si se toma un k

conjunto de pesas de masas m y se hacen mediciones, se obtendrá una gráfica m versus T 2 ; de ella se obtiene  y de esta la masa efectiva. El valor de la masa efectiva en comparación con las masas de los bloques usados da el criterio para despreciar o no la masa del resorte. ¿Cómo juzgaría, en el experimento, si la masa del resorte es o no despreciable? IV.

EXPERIMENTO MONTAJE Monte el equipo tal como muestra el diseño experimental PHET. PROCEDIMIENTO Se hará el procedimiento para un resorte con las siguientes masas: m = 50 g, 100 g,150 g, 200 g, 250 g. 4.1 Determine el valor de la masa de un bloque cualquiera. ………………………………………………………………………………………………………… 4.2 Cuelgue el bloque del extremo inferior del resorte. Haga cinco mediciones de la elongación x, estimando la incertidumbre Δx. …………………………………………………………………………………................................ …………………………….……………………………………………………………………………

2

LABORATORIO DE FÍSICA GENERAL – 11 Edición

DAFI – FCF – UNMSM

4.3 Haga oscilar el bloque verticalmente. 4.4 Mida el tiempo de 10 o 20 oscilaciones; estime los errores del periodo ΔT. 4.5 Proceda a calcular el valor de g correspondiente. g =……………………. 4.6 A partir de Δx y ΔT empleando las fórmulas de propagación de errores, estudiada determine la incertidumbre en g; (Δg). ……………………………………………………………………………………………………… 4.7 Repita los pasos del 2 al 7 con otros bloques. 4.8 Llene la siguiente tabla (Nota: Repita esta tabla para cada resorte) m (kg)

4.9 4.10

x(m)

t(s)

T

T2

Haga una gráfica de mg vs T2. Use papel milimetrado. Determine la pendiente de la gráfica y el valor de λ (proceda como en la evaluación de constante β que determinó en T2vs m). ¿Qué determina la relación de λ en la pendiente? ……………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………

V.

Auto Evaluación 5.1 Haga el tratamiento de errores correspondiente. …………………………………………..………………………….…………………………………………………………………………… …………………………………………..………………………….…………………………………………………………………………… 5.2 Analice la gráfica, trabajada para varios bloques, W versus T2, es decir T 2 = 4  2 W . kg

…………………………………………..………………………….…………………………………………………………………………… …………………………………………..………………………….…………………………………………………………………………… 5.3 La curva ¿pasa por el origen? Interprétela. …………………………………………..………………………….……………………………………………………………………………

3

LABORATORIO DE FÍSICA GENERAL – 11 Edición

DAFI – FCF – UNMSM

…………………………………………..………………………….…………………………………………………………………………… 5.4 A su consideración, ¿cuáles son y a qué atribuye los errores sistemáticos cometidos? …………………………………………..………………………….…………………………………………………………………………… …………………………………………..………………………….…………………………………………………………………………… 5.5 A su consideración, ¿Qué cuidados se debe tener en cuenta para optimizar resultados? …………………………………………..………………………….…………………………………………………………………………… …………………………………………..………………………….…………………………………………………………………………… VI.

CONCLUSIONES …………………………………………..………………………….…………………………………………………………………………… …………………………………………..………………………….……………………………………………………………………………

4...