Laboratorio Duvan - Guido MASA Resorte PDF

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En el siguiente informe de laboratorio se pretende demostrar el como se aplican las diferentes formulas a la realidad, debido a las incidencias del Covid 19 en el desarrollo normal de las clases, se opta por el uso de un simulador en línea proporcionado por el docente. De esta forma obtenemos los da...

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LABORATORIO MASA RESORTE Duvan Ortega Paheco, Guido Álvarez Departamento de Ingeniería de Sistemas Universidad de Córdoba, Montería RESUMEN En el siguiente informe de laboratorio se pretende demostrar el como se aplican las diferentes formulas a la realidad, debido a las incidencias del Covid 19 en el desarrollo normal de las clases, se opta por el uso de un simulador llamado “Colorado” proporcionado por el docente. De esta forma obtenemos los datos necesarios los cuales usaremos para evaluar las diferentes ecuaciones que nos proporciona la teoría relacionada.

1. TEORÍA RELACIONADA

2. MONTAJE Y PROCEDIMIENTO

Un resorte es un objeto que puede ser deformado por una fuerza y volver a su forma original en la ausencia de esta. Los resortes vienen en una gran variedad de formas diferentes, pero el muelle en espiral de metal es probablemente el más familiar. Los resortes son una parte esencial de casi todos los dispositivos mecánicos moderadamente complejos; desde bolígrafos a motores de coches de carreras.

Los datos se obtuvieron a través del simulador “Colorado”, el cual nos brindó las facilidades necesarias para simular un movimiento de péndulo simple, estos datos nos van a permitir desarrollar nuestras conclusiones más adelante. Par obtener los datos se siguieron los pasos relacionados en la guía de trabajos:

Los sistemas masa-resorte sin fricción verticales y horizontales oscilan de forma idéntica alrededor de una posición de equilibrio si sus masas y resortes son iguales.

1.

Después de ingresar a la URL indicada y haber marcado las casillas “Regla” y “Cronometro”.

El periodo de un sistema masa-resorte es proporcional a la raíz cuadrada de la masa e inversamente proporcional a la raíz cuadrada de la constante del resorte.

2.

Elegimos una posición para la pestaña en el recuadro llamado “Fuerza del resorte 1”.

3.

Colgamos los valores de masa indicados en la tabla 1 y medimos el periodo para dichas masas 3 veces con la ayuda del cronómetro.

4.

Nos dirigimos nuevamente al recuadro del paso 1 y cambamos el valor de la constante del resorte. Repetimos nuevamente el paso 2, y elaboramos una nueva tabla similar a la tabla 1.

Tr es el periodo del resorte, m es la masa y k es la constante del resorte.

Pantallazo del simulador:

Figura 2. Pantallazo del Simulador. Figura 1. Sistema masa muelle resorte.

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3. RESULTADOS Luego de haber realizado los pasos, se obtuvieron los siguientes resultados:

2. Haz con los valores de las dos tablas a un gráfico T en función de la masa m (omite los valores desconocidos). R/ta:

Periodos medidos para diferentes masas, en un resorte de constante fija: m (g) 50 80 100 130 160 190 220 250

Periodos T1 0.51 0.65 0.78 0.89 0.94 1.08 1.11 1.14

T2 0.54 0.65 0.76 0.88 0.97 1.10 1.11 1.22

Prom. T3 0.53 0.66 0.74 0.87 0.99 1.09 1.10 1.18

Tprom 0.526 0.65 0.76 0.88 0.96 1.09 1.10 1.18

Cuadrad o T2 0.27 0.42 0.57 0.77 0.93 1.18 1.22 1.39

Figura 3. Grafica Periodo en función de la Masa.

Periodos medidos para diferentes resortes, en un resorte de constante fija:

Co n s t a n t ee l á s t i c a K K 2k 3k 4k 5k 6k 7k 8k

Pe r i o d o s T 1 0 . 8 1 0 . 6 8 0 . 6 6 0 . 5 8 0 . 5 3 0 . 4 6 0 . 4 8 0 . 4 5

T 2 0 . 7 9 0 . 7 2 0 . 6 5 0 . 6 1 0 . 5 1 0 . 4 8 0 . 4 6 0 . 4 1

T 3 0 . 8 1 0 . 7 0 0 . 6 3 0 . 6 0 0 . 5 3 0 . 4 9 0 . 4 5 0 . 4 5

a d r a d Pr om Cu . o Tprom T2 0 . 8 0 3 0 . 6 4 5 0 . 7 0 0 . 4 9 0 . 6 4 0 . 4 1 0 . 5 9 0 . 3 5 0 . 5 2 0 . 2 7 0 . 4 7 0 . 2 2 0 . 4 6 0 . 2 1 0 . 4 3 0 . 1 9

Figura 4. Grafica del Periodo en Función de k. 3. Haz otro gráfico, pero de T2 en función de la masa m. (omite los valores desconocidos) R/ta:

4. EVALUACIÓN 1. ¿Qué enunciado puedes hacer sobre la influencia de m y k sobre el periodo? R/ta: Podemos decir que son en cierta medida inversamente proporcionales, puesto que entre más masa tenemos en sistema con un resorte de constante fija el periodo tiende a aumentar puesto que al resorte le cuesta más recuperar su forma, mientras que con el sistema de masa fija; entre más elevada es la constante k, el periodo tiende a disminuir, pues al resorte le resulta más fácil recuperar su forma al elevar el valor de k.

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4. ¿Qué tipo de gráfica obtienes? Si es una recta, ¿Qué variable física crees que está implícita en el valor de la pendiente? R/ta: El resultado es una gráfica de línea recta directamente proporcional, implícitamente podría asegurar que se encuentra la constante k del resorte que se está evaluando. 5. A partir del punto 4, calcula las constantes elásticas en los dos casos estudiados.

Son colocadas en el orden en que fueron citadas en el informe y de la siguiente forma: [1]. https://es.khanacademy.org/science/fisica-pe-preu/x4594717deeb98bd3:oscilaciones-yondas/x4594717deeb98bd3:movimiento-armonico-simplemas/a/simple-harmonic-motion-of-spring-mass-systemsap#:~:text=Los%20sistemas%20masa-resorte%20sin,masas %20y%20resortes%20son%20iguales.S. C. Zilio, Am. J. Phys. 45, (1977). [2]. https://phet.colorado.edu/sims/html/masses-and-springsbasics/latest/masses-and-springs-basics_es.html

R/ta:

m=

130−100 30 = =152.4 0,7744 −0,5776 0,1968

6. ¿Cuál es la relación funcional en los dos casos estudiados? R/ta: La relación funcional entre ambos es inversamente proporcional. 7. A partir de esta relación, calcule el valor de las masas desconocidas. R/ta: 8. Tome 3 valores de masa distintos, para ambos casos, y calcule el periodo del sistema utilizando la fórmula proporcionada por la teoría. 9. Compara estos valores con los obtenidos en la práctica y calcula su error relativo. 4. ANÁLISIS Y CONCLUSIONES Para concluir este experimento, que todos los resortes poseen una constante de estiramiento que les permite recuperar su forma original cuando estos son estirados por la fuerza causada por una masa. Entre mayor se la masa, mayor será el esfuerzo que tenga que realizar el resorte para recuperar su forma, reflejándose en el aumento del periodo. Mientras que para más fuerte se haga el resorte, más le costará a la masa poder estirarlo, notándose en la disminución progresiva del periodo. 5. REFERENCIAS

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