Sistema masa resorte - en este documento se describe el laboratorio de ondas con el profesor fredy PDF

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INFORME DE LABORATORIO DE ONDAS SISTEMA JOSE RODOLFO MOLINA DAVID PEREZ HERNANDES LIC. FREDY ARMANDO ZULETA UNIVERSIDAD POPULAR DEL CESAR ONDAS GRUPO: 01 VALLEDUPAR CESAR 2017 1. Un movimiento que se repita a intervalos regulares se dice que es En algunos casos el cuerpo se mueve hacia adelante y si...

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INFORME DE LABORATORIO DE ONDAS SISTEMA MASA-RESORTE

JOSE RODOLFO MOLINA DAVID PEREZ HERNANDES

LIC. FREDY ARMANDO OÑATE ZULETA

UNIVERSIDAD POPULAR DEL CESAR ONDAS GRUPO: 01 VALLEDUPAR - CESAR 2017

1. INTRODUCCIÓN

Un movimiento que se repita a intervalos regulares se dice que es periódico. En algunos casos el cuerpo se mueve hacia adelante y atrás siguiendo una trayectoria determinada, un ejemplo de esto es el sistema masa-resorte que consiste en una masa “m” unida a un resorte, que a su vez se halla fijo a un soporte. La idea de esta experiencia es hallar la constante elástica del resorte, teniendo en cuenta las diferentes variables que intervienen en este sistema y observar las características que hacen de este un Sistema Armónico Simple (M.A.S).

OBJETIVOS  Verificar experimentalmente la ley de Hooke.  Representar gráficamente los esfuerzos aplicados a un resorte en función de las deformaciones.

RESUMEN

En esta experiencia mediante el uso de un resorte y varios cuerpos de masa “m”, se determinó la constante elástica k de dicho resorte. A través de tomar uno o varios de estos cuerpos a la vez y ponerlos a oscilar, determinando el periodo en cada caso, y con estos datos, se calculó la constante elástica del resorte.

PALABRAS CLAVE Masa, resorte, periodo, constante elástica, ley de Hooke

2. FUNDAMENTOS TEÓRICOS MOVIMIENTO ARMÓNICO SIMPLE Es un movimiento vibratorio bajo la acción de una fuerza recuperadora elástica, proporcional al desplazamiento y en ausencia de todo rozamiento. Solemos decir

que

el

sonido

de

una

determinada nota musical se

representa

gráficamente por la función seno. Ésta representa un movimiento vibratorio llamado movimiento armónico simple, que es aquel que se obtiene cuando los desplazamientos del cuerpo vibrante son

directamente proporcionales a las

fuerzas causantes de este desplazamiento. PROPIEDAD CARACTERÍSTICA DEL M.A.S Si una partícula oscila a partir de una posición de equilibrio bajo la influencia de una fuerza que siempre es proporcional a la posición de la partícula respecto a su posición de equilibrio, entonces decimos que tiene un movimiento armónico simple. Esta fuerza que siempre dirige a la partícula hacia su posición de equilibrio que se llama fuerza restauradora. Ley de Hooke La ley de elasticidad de Hooke o ley de Hooke, establece la relación entre el alargamiento o estiramiento longitudinal y la fuerza aplicada. La elasticidad es la propiedad física en la que los objetos son capaces de cambiar de forma cuando actúa una fuerza de deformación sobre un objeto. El objeto tiene la capacidad de regresar a su forma original cuando cesa la deformación. Depende del tipo de material, los materiales pueden ser elásticos o inelásticos. Los materiales inelásticos no regresan a su forma natural. MASA-RESORTE Es una masa conectada a un resorte, de manera que cuando el resorte se estira o se comprime mediante una fuerza externa y luego se suelta, la masa comienza a oscilar describiendo (en ausencia de amortiguaciones) un movimiento armónico simple. La frecuencia angular de la oscilación es igual a la raíz cuadrada de la razón entre la constante del resorte y la masa. PERIODO

El tiempo que emplea en realizar una oscilación completa se llama PERÍODO, se representa por T y se mide en segundos. La fórmula de este es la siguiente:

PENDULO SIMPLE Un péndulo simple se define como una partícula de masa m suspendida del punto O por un hilo inextensible de longitud l y de masa despreciable. Si la partícula se desplaza a una posición q0 (ángulo que hace el hilo con la vertical) y luego se suelta, el péndulo comienza a oscilar.

3. DESARROLLO EXPERIMENTAL

Para llevar a cabo esta experiencia hicimos uso principalmente de un resorte el cual aseguramos sobre una base similar a la que puede verse en la figura, además usamos varios cuerpos de masas diferentes los cuales fuimos sumando para obtener una masa mayor, la masa máxima puesta en el resorte fue de “ ”gr. El desarrollo transcurrió sin contratiempos, y se llevó a cabo de la siguiente manera, se ponía una masa en el extremo del resorte, se le aplicaba una pequeña fuerza para hacerlo oscilar y con el cronometro se medía el tiempo en que tardaba este en hacer 10 oscilaciones, se repitió este proceso con las diferentes masas hasta completar la tabla de datos y las observaciones pertinentes.

4. CÁLCULOS Y ANÁLISIS DE RESULTADOS Resorte de largo tiene 15 cm MASA

ELONGACION

PESO-FUERZA

0,3371 Kg

40,04

3,30 N

0,25 Kg

29,3

2,45 N

0,15 Kg

17,2

1,47 N

0,2 Kg

23,9

1,96 N

0,1 Kg

11,6

0,98 N

0,5 Kg

59,3

4,9

Total

15,063 N

Ley de Hooke F= -K.X

k=F/X

K= 2,510

MASA: 100 gr

N

OSCILACIONES

TIEMPO

PERIODO

10

7,78 seg.

0,778

20

15,61 seg.

0,780

30

23,53 seg.

0,784

40

31,29 seg.

0,782

50

39,22 seg.

0,784

60

47,16 seg.

0,786

70

54,95 seg.

0,785

80

62,71 seg.

0,784

90

70,84 seg.

0,787

100

79,17 seg.

0,791

MASA: 200 gr OSCILACIONES

TIEMPO

PERIODO

10

10,28 seg.

0,778

20

20,84 seg.

0,780

30

31,35 seg.

0,784

40

42,78 seg.

0,782

50

53,51 seg.

0,784

60

64,17 seg.

0,786

70

74,81 seg.

0,785

80

85,25 seg.

0,784

90

96,02 seg.

0,787

100

106,65 seg.

0,791

MASA: 150 gr OSCILACIONES

TIEMPO

PERIODO

10

8,97 seg.

0,897

20

18,48 seg.

0,924

30

27,83 seg.

0,927

40

37,26 seg.

0,931

50

46,67 seg.

0,933

60

55,87 seg.

0,931

70

65,33 seg.

0,933

80

74,76 seg.

0,934

90

84,08 seg.

0,934

100

93,52 seg.

0,935

MASA: 250 gr OSCILACIONES

TIEMPO

PERIODO

10

11,71 seg.

1,171

20

23,45 seg.

1,172

30

35,24 seg.

1,174

40

46,80 seg.

1,17

50

58,76 seg.

1,175

60

70,18 seg.

1,169

70

81,9 seg.

1,17

80

93,72 seg.

1,171

90

105,19 seg.

1,168

100

116,9 seg.

1,169

MASA: 337,1 gr OSCILACIONES

TIEMPO

PERIODO

10

13,14 seg.

1,354

20

26,56 seg.

1,328

30

40,06 seg.

1,335

40

53,38 seg.

1,334

50

66,98 seg.

1,339

60

80,46 seg.

1,341

70

93,68 seg.

1,338

80

107,39seg. 1,342

90

120,98seg. 1,344

100

134,31seg. 1,343

Punto B,7 Resorte tiene de largo 7,30 cm MASA

ELONGACION

PESO-FUERZA

0,0487 Kg

2,7

0,477 N

0,1 Kg

5,8

0,98 N

0,1252 Kg

8,9

1,226 N

0,1739 Kg

10,7

1,704 N

0,2733 Kg

16,3

2,678 N

0,3485 Kg

21,1

3,415 N

Total

10,917

1,746 N

Ley de Hooke F= -K.X

k=F/X

K= 0,159 CALCULOS MATEMATICOS Partiendo de la fórmula del periodo en el sistema Masa – Resorte:

ANALISIS DE DATOS A partir de las gráficas y los datos obtenidos se puede notar que cuando la masa aumenta, el periodo también lo hace, esto se debe a que cuando se aumenta la masa, el tiempo en que el resorte completa una oscilación aumenta. Por la misma razón a mayor masa, mayor es el periodo al cuadrado.

5. CONCLUSIONES Esta es una experiencia sencilla de llevar a cabo, pero que muestra claramente características de este sistema, y algunas relaciones del mismo. De la práctica se pudo observar que a mayor masa, había una mayor amplitud en el movimiento del cuerpo. Siempre y cuando se haga un correcto montaje del sistema se podrá trabajar en el de forma rápida y eficiente....