ESCUELA ESCUELA DE CI ENCI AS BASI BASI CAS TECNOLOGI TECNOLOGI A E INGENIERIA
Guía Tutorial Laboratorio Física General
Los laboratorios se realizaran en grupos de 3 personas. Y deben seguirse las recomendaciones e indicaciones que dará el tutor. PRIMERA PARTE. PARTE. MOVIMIENTO ARMONICO SIMPLE SIMPLE
TITULO: El Péndulo Simple OBJETIVO: Comprobar la leyes del movimiento armónico simple MAS TEORIA Un péndulo consta de una esfera de masa m sujeta a una cuerda ligera de longitud l. Comunicando al péndulo la energía adecuada se produce un movimiento de carácter periódico. El periodo de cada oscilación esta dada por: T
2
l g
Donde l es la longitud del péndulo y g es la gravedad de la tierra. Esta expresión solamente es válida para oscilaciones oscilaciones con pequeñas amplitudes, es es decir cuando el ángulo entre la cuerda y la vertical es muy pequeño, se puede considerar menor de 15°. MATERIALES Un soporte universal Una cuerda Una pesita o una esfera con argolla Un cronómetro
PROCEDIMIENTO 1. Ate un extremo de la cuerda a la esfera y el otro al soporte universal. 2. Para una longitud de la cuerda de 100 cm mida el periodo de la oscilación de la siguiente manera: Ponga a oscilar el péndulo teniendo cuidado que el ángulo máximo de la oscilación no sobrepase de 15°. Tome el tiempo de 10 oscilaciones completas, entonces el periodo (tiempo de una oscilación) será el tiempo de 10 oscilaciones dividido por 10. Repita varias veces.
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3. Varíe la longitud del péndulo gradualmente disminuyendo 10 cm. cada vez y en cada caso halle el periodo de oscilación. 4. Consigne estos datos en la tabla 3 5. Realice una gráfica en papel milimetrado de T = f (L) , o sea del periodo en función de la longitud y determine qué tipo de función es. 6. Calcule la constante de proporcionalidad. 7. Realice un breve análisis de la práctica y de sus resultados.
L(m)
1
0.90
0.80
0.70
0.60
0.50
0.40
0.30
T(s)
20.64
20.012
18.87
17.66
16.42
15.42
13.86
12.07 10.77
TABLA 1 Tiempo de oscilación variando longitud del péndulo
INFORME 1. Realice el análisis de la práctica y de sus resultados. 2. Grafique en papel milimetrado el resultado de la tabla 3. 3. Determine el tipo de funciones a la que corresponde. Desarrollo: a. Periodo (T) =
√
= 2 (3,14)
√
= 6,28 * 0.3194s = 2.007s
0.20
0.10
8.49
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b. Periodo (T) =
√
= 2 (3,14)
√
= 6,28 * 0.30s = 1.904s
c. Periodo (T) =
√
= 2 (3,14)
√
= 6,28 * 0.28s = 1.795s
d. Periodo (T) =
√
= 2 (3,14)
√
= 6,28 * 0.26s = 1.679s
e. Periodo (T) =
√
= 2 (3,14)
√
= 6,28 * 0.24s = 1.555s
f. Periodo (T) =
√
= 2 (3,14)
√
= 6,28 * 0.22s = 1.419s
g. Periodo (T) =
√
= 2 (3,14)
√
= 6,28 * 0.20s = 1.269s
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h. Periodo (T) =
√
= 2 (3,14)
√
= 6,28 * 0.17s = 1.099s
i. Periodo (T) =
√
= 2 (3,14)
√
= 6,28 * 0.14s = 0.898s
j. Periodo (T) =
√
= 2 (3,14)
√
= 6,28 * 0.10s = 0.635s
Grafica Periodo (T) 2.500
2.007
1.904
2.000 1.795
1.679
) 1.500 s o
1.555 1.419
d n u g e S 1.000 ( T
1.269 1.099 0.898 0.635
0.500
0.000 1
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5 L (Metros)
0.4
0.3
0.2
0.1 Periodo (T)
0
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SEGUNDA PARTE. MOVIMIENTO ARMONICO SIMPLE
TITULO: Sistema masa resorte OBJETIVO: Comprobar la leyes del movimiento armónico simple MAS y aplicarlas para resolver un problema concreto TEORIA Cuando se suspende el extremo superior de un resorte de un punto fijo y del extremo inferior se cuelga una masa m, el resorte se puede inducir a moverse en un movimiento armónico simple (MAS), si se le proporciona la energía adecuada. El periodo de cada oscilación esta dada por: T
m
2
k
Donde m es la masa suspendida de la parte inferior del resorte y k es la constante de elasticidad del resorte, la misma a la que nos referimos en una practica anterior. Como se ve para el resorte el periodo de oscilación en este caso si depende de la masa oscilante m. Despejando k de la expresión del periodo, tenemos: 2
K
4
m
T 2
MATERIALES Un soporte universal Un resorte Un juego de pesitas Un cronómetro
PROCEDIMIENTO o Establezca previamente el valor de la masa de cada una de las cinco pesitas de esta práctica.
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o
o
o o o
Fije el extremo superior del resorte del soporte universal y del extremo inferior cuelgue una pesita. Ponga a oscilar el sistema resorte-masa. Mida el periodo de oscilación con el mismo método que se utilizó para el péndulo. Realice como mínimo tres mediciones y tome el valor promedio. Repita el paso 3 para 5 diferentes pesos. Escriba los datos en la tabla 4 y calcule en cada caso k. Establezca la k promediando los valores obtenidos. Determine las unidades de k.
M
45,430 g
48,610 g
51,110 g
51,280 g
52,200 g
T
4,650 s
6,060 s
8,440 s
9,160 s
10,560 s
K
0,082 Kg/s
0,052 Kg/s
0,028 Kg/s
0,024 Kg/s
0,018 Kg/s
TABLA 2 Datos para determinación de la constante de elasticidad de un resorte
PROMEDIO:
=0, 1896
INFORME 1. Realice el análisis de la práctica y de sus resultados. 2. Analice los factores de los que depende la constante de elasticidad de un resorte
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Desarrollo 1.
Análisis de resultados: 1.1. m = 45.43 g T = 4,65 s
m=0.04543kg
( ) ( ) ( ) ) (
1.2. m = 48.61 g T = 6,06 s K =?
m=0.04861kg
( ) ( ) ( ) ) (
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1.3. m = 51,11g T = 8, 44 s K =?
m= 0,0511kg
() ( ) ( ) ) (
1.4. m = 51, 28 g
m=0.05128kg
T = 9, 16 s K =?
( ) ( ) ( ) ( )
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1.5. m = 52,20 g
m= 0,0520 kg
T = 10, 56 s K =?
( ) ( ) ( ) ( ) Grafica Tiempo vs Masa 12.0000 10.560
10.0000 ) 8.0000 s o d n u 6.0000 g e S ( T 4.0000
9.160 8.440 6.060 4.650
2.0000 0.0000 45.000
46.000
47.000
48.000
49.000 M (Gramos)
50.000
51.000
52.000
53.000
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2. Análisis Constante de Elasticidad : la constante de elasticidad (k) de un resorte depende de parámetros como la longitud, el diámetro del resorte, el calibre del alambre, y el material del resorte, cuando todos son sometidos a igual tratamiento térmico para su construcción nos darán una misma constante de elasticidad.
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TERCERA PARTE. CONSERVACION DE LA ENERGIA
OBJETIVO: A partir de un experimento sencillo observar que hay diferentes tipos de energía y que se conserva la energía total. MATERIALES
Soporte Universal Nuez para colgar un péndulo. Nuez para instalar un vástago o varilla corta y delgada. Hilo y cuerpo (péndulo). Regla
PROCEDIMIENTO: 1.
Realice el montaje mostrado en la figura, que consiste en un péndulo que se encuentra en su recorrido con una varilla o vástago y puede empezar a dar vueltas o tener otro movimiento pendular, lo cual depende de la altura H a la que se suelta el cuerpo.
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2.
Mida la altura “mínima” H a la que se suelta el cuerpo, para que dicho
cuerpo pueda realizar la vuelta completa en un movimiento circular de radio R. Esto repítalo tres veces. Recuerde que si la altura es un poco menor a la que midió el movimiento deja de ser circular. 3.
Cambie el valor del radio cinco veces y vuelva a medir dicha altura mínima. Los resultados escríbalos en la siguiente tabla.
H
90 cm
95 cm
105 cm
R
13 cm
15 cm
18 cm
TABLA 3 Datos para graficar la altura y el radio.
INFORME
1. Realice un análisis de los resultados. 2. Grafique H contra R.
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Desarrollo:
1. Análisis de Resultados: 1.1. R1 = 49 – 36 = 13 1.2. R2 = 49 – 34 = 15 1.3. R3 = 49 – 31 = 18 2. Gráfica del Análisis.
Grafica Altura vs Radio 20 18 105 - 18
16 14
95 - 15
) 12 m C 10 ( R
90 - 13
8 6 4 2 0 85
90
95
100 H (Cm)
105
110