Informe Pendulo Simple Amortiguado PDF

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PROGRAMA DE LICENCIATURA EM BIOLOGIA Y QUÍMICA LABORATORIO DE FÍSICA II CÓDIGO 21141PÉNDULO SIMPLE AMORTIGUADO Díaz Carol, Mora Cuadrado Adíela, Navarro Sandoval Laura, Pérez Flórez Ennys Gabriela, Villeros Ruiz Nelsy Esther. Profesor: Eliseo Cortez Gómez. 27-08- Laboratorio de Física II, Universida...

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PROGRAMA DE LICENCIATURA EM BIOLOGIA Y QUÍMICA LABORATORIO DE FÍSICA II CÓDIGO 21141

PÉNDULO SIMPLE AMORTIGUADO Díaz Carol, Mora Cuadrado Adíela, Navarro Sandoval Laura, Pérez Flórez Ennys Gabriela, Villeros Ruiz Nelsy Esther. Profesor: Eliseo Cortez Gómez. 27-08-2021 Laboratorio de Física II, Universidad Del Atlántico, Barranquilla

Resumen El movimiento oscilatorio amortiguado presente en un pedúnculo se caracteriza porque la amplitud vibrante del cuerpo decrece gradualmente hasta que se detiene. La práctica de laboratorio Oscilador Amortiguado fue realizada con el objetivo de analizar el movimiento armónico amortiguado haciendo uso de un péndulo para determinar la constante b del tal sistema , todo lo anterior fue desarrollado con ayud7a del simulador indicado por el docente, además de proceder a realizar dicho ejercicio se pasó a llenar una tabla con los datos obtenidos tales como el periodo con y sin fricción, aumento de la masa para cada una de las variantes indicadas en la guía , posterior a ello se dio inicio a graficar la secuencia del ejercicio con los datos contenidos en dicha tabla , se halló la pendiente de la gráfica y luego la raíz de esta Palabras claves Fricción, grafica, amortiguado, pendiente, periodo, simulador.

oscilador péndulo,

Abstract The damped oscillatory motion present in a peduncle is characterized by the body's vibrating amplitude gradually decreasing until it stops. The Damped Oscillator laboratory practice was carried out in order to analyze the damped harmonic motion using a pendulum to determine the constant b of such system, all of the

above was developed with the help of the simulator indicated by the teacher, in addition to proceeding to perform said exercise, a table was filled with the data obtained such as the period with and without friction, increase in mass for each of the variants indicated in the guide, after which the sequence of the exercise began to be plotted with the data contained in said table, the slope of the graph was found and then the root of this. Key words Damped oscillator, friction, graph, pendulum, period, simulator. 1. Introducción Todos los osciladores reales están sometidos a alguna fricción. Las fuerzas de fricción son disipativas y el trabajo que realizan es transformado en calor que es disipado fuera del sistema. Como consecuencia, el movimiento está amortiguado, salvo que alguna fuerza externa lo mantenga. Si el amortiguamiento es mayor que cierto valor crítico, el sistema no oscila, sino que regresa a la posición de equilibrio. La rapidez con la que se produce este regreso depende de la magnitud del amortiguamiento. Cuando el amortiguamiento no supera este valor crítico el sistema realiza un movimiento ligeramente amortiguado, semejante al movimiento armónico simple, pero con una amplitud que disminuye exponencialmente con el tiempo. La característica esencial de la oscilación amortiguada es que la amplitud de la

oscilación disminuye exponencialmente con el tiempo. Por tanto, la energía del oscilador también disminuye. La amplitud de un cuerpo que oscila tal como un resorte o péndulo puede mantenerse indefinida si no recibe una fuerza que se oponga a su movimiento, de ser así tendrá una amplitud que decrece gradualmente hasta que se detiene y se convierte en una oscilación amortiguada producto de la disipación de energía por efecto de diferentes factores La amplitud de las oscilaciones no es constante, decrece a medida que el tiempo aumenta resultado de un movimiento amortiguado Si el amortiguamiento del sistema es grande, pueden darse las situaciones de sistema críticamente amortiguado y sistema sobre amortiguado. En ambos casos, no hay oscilaciones y la partícula se aproxima gradualmente a la posición de equilibrio. El retorno más rápido a la posición de equilibrio se produce en el amortiguamiento crítico. En esta experiencia podremos estudiar el movimiento utilizando un péndulo simple para hacer la simulación del movimiento amortiguado. 2. Fundamentos Teóricos Oscilador amortiguado Todos los osciladores reales están sometidos a alguna fricción. Las fuerzas de fricción son disipativas y el trabajo que realizan es transformado en calor que es disipado fuera del sistema. Como consecuencia, el movimiento está amortiguado, salvo que alguna fuerza externa lo mantenga. Si el

amortiguamiento es mayor que cierto valor crítico, el sistema no oscila, sino que regresa a la posición de equilibrio. La rapidez con la que se produce este regreso depende de la magnitud del amortiguamiento, pudiéndose dar dos casos distintos: el sobre amortiguamiento y el movimiento Característica La característica esencial de la oscilación amortiguada es que la amplitud de la oscilación disminuye exponencialmente con el tiempo. Por tanto, la energía del oscilador también disminuye. En el espacio de las fases (vx) vemos que el móvil describe una espiral que converge hacia el origen. Si el amortiguamiento del sistema es grande, pueden darse las situaciones de sistema críticamente amortiguado y sistema sobre amortiguado. En ambos casos, no hay oscilaciones y la partícula se aproxima gradualmente a la posición de equilibrio. El retorno más rápido a la posición de equilibrio se produce en el amortiguamiento crítico. Figura 1

3. Desarrollo experimental

Se realiza el montaje de la experiencia a través del simulador PHET. Se programa inicialmente el péndulo con una masa de 0.10kg para ir observando que el periodo del péndulo oscila. Se hace la toma de resultados de las columnas 1 y 2, sabiendo que inicialmente no hay fricción alguna. Ahora se programa el simulador para que la fricción quede antes de la opción máxima de este. Para tomar los datos resultantes de las columnas 3 y 4, contamos con el To medimos el periodo de T. Repetimos todos los pasos, pero esta vez lo que varía es la masa del péndulo, si inicialmente nuestro péndulo pensaba 0.10kg, programaremos ahora para que los resultados sean con una masa de 0.11kg y así sucesivamente hasta llegar a 0.20Kg.

Para la siguiente columna , se dividió la constante 1 entre el periodo con friccion al cuadrado así: 1÷ (1,7025)² y así sucesivamente para los demás valores de periodo sin fricción. Luego para la columna de la ecuación , se reemplazaron los valores dividiendo 1 entre el periodo sin friccion entre el cuadrado del periodo com friccion de la siguiente manera:. 1÷(1,6816)² ÷(17,025)², y así sucesivamente para los demás valores. Finalmente para la ecuación , reemplazando los valores se calculo el inverso de la masa de la siguiente forma: 1÷0,10= 100 y así sucesivamente para los demás valores.

4. Cálculos y análisis de Resultados. Tabla 1. En la siguiente tabla, se muestran los valores resultantes para cada variable según las diferentes masas. Se determinó el periodo sin fricción (T0 (s)) y el período sin fricción (T (s)), según el simulador, resultando mayor el periodo com fricción.

Tabla 2. Para graficar, se le dieron los valores a “x” y “y” de la fórmula: 1 ൗ�02 − 1Τ�2 contra 1Τ�2 con los valores resultantes de la tabla 1. x y 100 -0,0704

82,64

-0,0612

69,44

-0,0546

59,17

-0,0488

51,02

-0,04385

44,44 39,06 34,6 30,86 27,7 25

-0,0397 -0,0356 -0,0331 -0,0299 -0,0274 -0,0258

Grafica 1. Teniendo en cuenta que la ecuación general:

Donde Y es:

X es: 1/m², y la pendiente es:

resulta la siguiente gráfica:

5. Discusión ¿Qué características debe tener es sistema de suspensión de un automóvil? El sistema de suspensión de un vehículo es el conjunto de componentes mecánicos que unen la parte suspendida del vehículo con la superficie rodante,

con el objetivo primordial de mantener siempre el contacto de la rueda con el terreno, de manera que se consiga, por una parte, un mayor control y seguridad del vehículo dado que toda suspensión va a contribuir a mejorar la estabilidad del vehículo, mejorando la adherencia y la respuesta de la dirección, y por otra, que también sirva para absorber las irregularidades del terreno de manera que proporcione una mayor comodidad a los ocupantes del vehículo. En todo vehículo se pueden distinguir dos grandes grupos en los elementos que lo componen La Masa Suspendida: que es la parte de la masa del vehículo que es soportada por el sistema de suspensión. Estaría constituida por el chasis, grupo motor, carrocería, etc., además de la carga y ocupantes del vehículo. La Masa No Suspendida: que es la formada por el sistema de suspensión y los elementos que conectan dicho sistema con el terreno. Son las ruedas, frenos del vehículo (si están incluidos fuera del chasis), elementos de transmisión, ejes, etc. Todo sistema de suspensión en los vehículos automóviles debe tener dos cualidades fundamentales: la elasticidad, para evitar golpes secos en el chasis debido a las irregularidades del

terreno; y la amortiguación, que impida un excesivo balanceo de los elementos de la suspensión que se transmita al resto del vehículo. Figura 2

Mientras que el movimiento oscilatorio críticamente amortiguado y sobre amortiguado no son periódicos ya que no oscilan, inician lo que parece una oscilación y se colocan en posición de equilibrio, así que no ocurre un mínimo de tiempo para llamarlos periódicos. 6. Conclusión

Cuando un oscilador amortiguado está subamortiguado, alcanzará el cero más rápidamente que en el caso de amortiguación crítica, pero oscila alrededor de ese cero. La ecuación es la de una sinusoide que decae exponencialmente. Pero el movimiento no es estrictamente periódico. ¿Es periódico el movimiento oscilatorio subamortiaguado? ¿Es periódico el movimiento oscilatorio críticamente amortiguado? ¿Es periódico el movimiento sobre amortiguado? El movimiento oscilatorio subamortiaguado, se dice que es casi periódico, porque no llega a repetirse (al completar una oscilación no se encuentra en la misma posición que al iniciarla). Este comportamiento es mayor que el del oscilador sin rozamiento.

De este experimento con el simulador, pudimos determinar el coeficiente de viscosidad "b" y además se pudo concluir que la amplitud de la oscilación disminuye con el tiempo y la energía del oscilador también disminuye, debido al trabajo de la fuerza Fr de rozamiento viscoso opuesta a la velocidad. Bibliografía Nebot, M. (s.f.). Oscilador armonico simple y amortiguado. Obtenido de http://ific.uv.es/~nebot/Oscilacio nes_y_Ondas/Tema_1.pdf Unibertsitatea, U. d. (s.f.). Movimiento armonico simple y oscilador amortiguado. Obtenido de Grupo de acustica: http://www.ehu.eus/acustica/esp anol/basico/mases/mases.html...