Laboratorio N°04 “
Primera condición de equilibrio
”
Santiani Ortiz, Herber, Atalaya Bazán, Luis, Velasco Melendres Alex, Medina Aguilar, Fernando, Mendoza Ramos Alberto, Muñoz Vigo Edwin, Veneros Mendecil Kevin. Universidad Cesar Vallejo, Ingeniera y escuela de In g. Civil
Fecha de entrega del informe: Resumen
El objetivo principal de la actividad experimental realizada en el laboratorio de física es comprender el movimiento armónico simple de la cual sea experimentado con objetos reales.
El procedimiento que se llevó acabo es la variación de un resorte en suspensión vertical con un peso x, de modo que su periodo de oscilación es en función de la masa atada al resorte, sin embargo creemos que a mayor masa el periodo será menor. La solución matemática a este experimento, son las funciones armónicas seno o coseno, coincidiendo en la práctica con lo observado, es decir la masa ocupa la misma posición después de intervalos iguales de tiempo, siendo por lo tanto un movimiento periódico
En conclusión se caracterizan por ser repetitivos porque retornan a una misma configuración o procesos, después de cierto tiempo, estos son llamados oscilatorios o movimiento periódico
Palabras claves: medición, elogación, metodología. movimientos
1. Introducción El presente informe está diseñado de forma práctica y sencilla para comenzar a conocer un poco
del
movimiento
recorriéndolos
armónico
conceptos,
simple,
características,
importancia, tipos dando una breve descripción
El estudio del movimiento armónico simple (m.a.s.) es un concepto matemático, no se da de manera exacta a la naturaleza, pero es una forma de describir aproximadamente ciertos movimientos. Como ejemplos de sistemas que pueden de
forma
aproximada
simples,
están
el
péndulo simple y los resortes (ideales, que son los que no presentan fricción). En realidad todo lo que tenga que ver con ondas, puede describirse movimientos
como
una
armónicos
combinación
de
simples, tenemos
como las olas del mar, el sonido, la luz, etc.
de cada punto ya planteado.
describirse
armónicos
como
El objetivo del experimento trata de calcular, medir la deformación y el tiempo de oscilaciones que suceden cuando se ponen los pesos para así hallar el (m.a.s.) El cual nos permite saber la deformación de dicho objeto.
2. Fundamento teórico. Para alcanzar los objetivos de esta experiencia, es necesario tener en cuenta los siguientes aspectos teóricos:
recuperadora es conservativa la energía mecánica
Posición: Consiste en determinar el posicionamiento de cada instrumento para el experimento,
1.
de la partícula se conserva tomando el valor:
Clases de medición: Con la balanza se pesa las masas, se mide los resortes con una regla.
11.
Es el movimiento descrito por una partícula
manera: si en la ecuación correspondiente a la
sometida a una fuerza recuperadora de tipo
posición se toma un valor para t que haga que
elástico descrita por la ley de Hook F=-Kx i , en
el seno valga 1 entonces el coseno valdrá 0 por
este caso y estando la partícula situada sobre el
lo que nos queda para la Em el primer valor
eje X y el sistema de referencia centrado en la
expuesto, obtendremos el segundo valor
posición de equilibrio, las ecuaciones que
tomando para t un valor que haga que el seno
describen el M.V.A.S. son:
valga 0. (El valor que se tome para t al calcular
que se puede calcular de la siguiente
2.
x = A cos( ωt + ϕo )
la Em es indiferente ya que esta permanece
3.
v = - A ω sen( ωt + ϕo )
constante).
4.
a = - Αω2 cos( ωt + ϕo )
5. Donde A es la amplitud del M.V.A.S. 6. ω es la pulsación 7.
12. El M.V.A.S. es periódico como es fácil observar en las ecuaciones, siendo su período y su frecuencia:
ϕo es la fase inicial que nos da la posición inicial
de la partícula. 8.
Es de destacar que estas ecuaciones se pueden modificar sin ningún problema sustituyendo en la primera de ellas el seno por un coseno y obteniendo las restantes por derivación, ya que ambas funciones se comportan exactamente igual
2. Detalles experimentales
2.1.
M ater ial es y metodol ogía
si al argumento de una se le s uma o resta π/2
según corresponda, lo cual afectaría únicamente al valor de la fase inicial.
9.
Por otra parte, una partícula sometida a un movimiento vibratorio armónico simple poseerá una energía que vendrá dada por las expresiones:
Para
el
logro
de
nuestros
objetivos
requerimos de los siguientes materiales: 1.
Dos soportes universales
2.
Dos nueces de sujeción
3.
Una varilla de longitud aproximada 1 m
4.
Platina metálica con agujeros
5.
Papel milimetrado
6.
Resortes
7.
Juego
10. donde para un instante dado x y v vienen dados por las expresiones anteriores. Puesto que la fuerza
masas 8.
regla
9.
balanza
de
masas
de
diferentes
2.2. datos
El error se define por las causas que se producen: mala postura de los soportes, mala colocación de los resortes, las masas colocadas mala medición.
Pr ocedimiento de la obtención de
Luego optaremos por los siguientes pasos:
1.
Disponga el soporte, varilla y un resorte como se muestra en la Figura 1.
2.
Cuelgue
del
extremo
3.1 Recolecci ón de datos
inferior
del
resorte una masa fija de aprox. 1.00Kg. Cuando el sistema esté en equilibrio haga coincidir el extremo inferior del resorte con un punto de la regla como la mostrada en la Figura 1, y será el sistema de referencia (N.R), para medir las amplitudes del sistema masaresorte. 3.
hacia abajo
para que la amplitud sea de 0.01m y de
manera
que
oscile
adecuadamente. 4.
Después de 2 oscilaciones completas, accione el cronómetro para medir el tiempo
que
tarda
en
realizar
5
oscilaciones completas y registrar en la Tabla 1. 5.
Calcule el tiempo promedio (t P ) correspondiente al paso 4. Anote en la Tabla 1.
6.
Repita el paso 3 , 4 y 5 para amplitudes de 0.02m, 0.03m, 0.04m, 0.05m y 0.06m.
Para poder realizar el trabajo en el laboratorio hemos utilizado dos resortes, un resorte simple, una balanza digital para ayudarnos a hallar los pesos de las masas también un cronometro digital para para medir el tiempo de la deformación también una regla para medir las distintas deformaciones que hay al colgar las masas como deformación y la oscilación,
Estire la masa colgante
suéltelo
Resultados
1.
PRESENTACION DE DATOS
TABLA 1
Masa colgante : 0.450 Kg.
Amplitud(m)
t 1(s)
t 2(s)
t 3(s)
t prom.(s)
T(s)
0.01
2.65
2.57
2.67
2.63
0.52
0.02
2.73
2.70
2.73
2.72
0.54
0.04
3.00
3.00
2.96
2.98
0.59
0.05
3.15
3.10
3.08
3.11
0.62
0.06
3.35
3.22
3.25
3.27
0.65
Amplitud :
3.1 Análisis de datos
TABLA 2 0.05m.
Para este laboratorio lo hemos realizado con un
2
2
Masa(Kg)
t 1(s)
t 2(s)
t 3(s)
t prom.(s)
T(s)
T (s )
procedimiento consistió en hacer distintas
0.24
2.03
2.04
2.01
2.02
0.40
0.16
pruebas consistentes en poner distintas masas
0.29
2.45
2.53
2.56
2.51
0.50
0.25
0.34
2.60
2.64
2.66
2.63
0.53
0.28
0.45
2.90
2.93
2.94
2.92
0.58
0.33
0.93
4.41
4.30
4.27
4.32
0.86
0.73
método
experimental
para
esto
el
desde 250 gramos hasta 1000 gramos (previa verificación en la balanza) , cada uno de los compañeros
del
grupo
hizo
una
prueba
poniendo una masa al resorte, tomando primeramente la medida del resorte como nivel de referencia y luego estiramos la masa con una
4. Conclusiones
amplitud distinta desde 1 cm hasta 6cm y medimos el tiempo de las 5 oscilaciones dadas
Después de realizar el experimento
en cada prueba , analizando así, que mientras
se observó que al variar las masas, la
mayor era la amplitud, mayor era su periodo de
oscilación de este variaron proporcionalmente
oscilación , para luego comparar estos datos con
además cuando tomamos los datos y los
métodos científicos aplicando las
graficamos en el papel milimetrado obtuvimos
formulas
dadas en clases y las correspondientes leyes
una
línea
recta
la
cual
es
directamente
estudiadas .
proporcional a la fuerza que ejerce la masa del cuerpo suspendido en el resorte .
La deformación que se obtuvo al momento que calculamos el tiempo, de modo que nos dio
una
gráfica
con
línea
recta
demostrándonos que al aumentar las masas
y sus fuerzas el periodo de tiempo 5
ROJAS SALDAÑA AUSBERTO Física I
oscilaciones
Editorial San Marcos, Perú, 1994
aumenta
cada
vez
proporcionalmente.
7. Cuestionario
5. Recomendaciones
Hacer
buen
uso
1.-Con los valores de la Tabla 1, del
de
la
regla
milimetrada para medir la distancia de la deformación.
en el eje Y.
tener precisión en los resultados de la deformación. Es necesario que cada alumno obtenga un instrumento de medida, sea cual fuera el trabajo a realizar.
amplitud “A” en el eje X, el periodo “T p”
Al utilizar el cronometro digital tomar bien los tiempos de la oscilación para
grafique en papel milimetrado: La
Verificar
que
las
nueces
2.-De la gráfica anterior, ¿existe alguna relación matemática entre la amplitud y el periodo? 3.-Con los valores de la Tabla 2, grafique en papel milimetrado: El
estén
bien
colocadas y firmes al soporte universal.
2
periodo “T p ” en el eje X, la masa “ m ”
el
eje
Y.
¿Qué
tipo
de
gráfica
representa?.
6. Bibliografía
4.- De la gráfica anterior, halle la constante elástica del resorte.
ALONSO, Marcelo y FINN, Edward J. “Física”
Volumen
I
y
II
Fondo
Educativo
Interamericano S.A. México 1970.
CROMER, Alan H. “Física para las Ciencias de
y la constante elástica.
la Vida”. Editorial Reverte S.A. Barcelona –
6.- ¿Cuál es la diferencia entre un
4982
movimiento
FRUMENTO ANTONIO S Biofísica “Buenos Aires” Intermedica 225 pp
Mc. KERVEY, Jhon y GROTCH, Howard. “Física para Ciencias e Ingeniería”. Tomo I y
II. Editorial Harla S.A. México D.F. 1986.
y
un
7.- Una persona que pesa 500N se encuentra sobre una balanza. El resorte de
esta
del resorte?
SOLUCION GUERRA SOTELO, Manual de Laboratorio de física para maestros.
se
comprime
por
0.39
centímetros. ¿Cuál es la constante k,
Primaria Edición.
oscilatorio
movimiento periódico?
sistema masa- resorte de la primera actividad, depende sólo de la amplitud
5.-Demuestre que la energía total del
1.- Grafica
2.- De la gráfica anterior nos damos cuenta que no existe ninguna relación entre amplitud y periodo 3.-Gráfica
