Laboratorio Fisica Practica 3 4 y 5

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA ES CUELA DE CIENCIAS CIE NCIAS BÁSICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERÍA

LABORATORIO FISICA. PRACTICA No. 3– Movimiento Armónico y pendu!r. PRACTICA No. " –Con#erv!ción de ! $ner%&!

Trabajo presentado por:

'OS$ L(IS PARRA C)R*$NAS – Código: 1057572391 +ICTORIA A*A MIL$NA C,APARRO F$RNAN*$- – Código: 1057588627

1051589851 AN*R$S CAMILO SANC,$- L(MBA($ – Código: 1051589851

Trabajo presentado a: 'A+I$R FRANCISCO RO*RI/($- MORA

Tutor FIIC!

(NI+$RSI*A* NACIONAL ABI$RTA 0 A *ISTANCIA 1(NA*2 IN/$NI$RIA IN*(STRIAL T(N'A MAR-O 4 *$ 567

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERÍA

INTRO*(CCION

"ste trabajo #o rea#i$a%os &on e# 'in de pro'undi$ar nuestros &ono&i%ientos en e# (rea de FIIC! sobre #os te%as

de Movimiento Armónico y pendu!r )

Con#erv!ción de ! $ner%&! &on #aboratorios did(&ti&os *ue nos +ar(n

&o%prender de una %anera ópti%a #os te%as %en&ionados anterior%ente,


PRACTICA No. 3 Movimiento Armónico y pendu!r.

Propó#ito#.



-ro%o.er e# uso de #as %edidas de #os periodos de #os %o.i%ientos para dedu&ir #e)es,

O89etivo#, •

Co%probar #a #e)es de# %o.i%iento pendu#ar ) de# ar%óni&o si%p#e /!,

Met!#, •

Co%prender #as &ara&tersti&as ne&esarias de# siste%a %asaresorte ) de# pndu#o,


Fund!ment!ción Teóric!

a din(%i&a de# /o.i%iento pendu#ar ) de# /o.i%iento ar%óni&o si%p#e4 nos ##e.an a &on&#uir #as dependen&ias 'un&iona#es entre #a 're&uen&ia o e# periodo de os&i#a&ión de di&+os siste%as en 'un&ión de #os par(%etros de# siste%a, Movimiento Armónico Simpe Concepto: Ta%bin deno%inado %o.i%iento .ibratorio ar%óni&o

si%p#e abre.iado %,.,a,s,4 es un %o.i%iento periodi&o4 os&i#atorio ) .ibratorio en ausen&ia de 'ri&&ión4 produ&ido por #a a&&ión de una 'uer$a re&uperadora *ue es dire&ta%ente propor&iona# a# desp#a$a%iento pero en sentido opuesto, *ue *ueda des&rito en 'un&ión de# tie%po por una 'un&ión senoida# seno o &oseno, "n otras pa#abras iste%a &onser.ati.o en e# &ua# su energa interna no .aria , Todo %o.i%iento ar%óni&o si%p#e esta &o%puesto por : •

/o.i%iento -endu#ar

•

/o.i%iento %asa resorte

MO+IMI$NTO P$N*(LAR $ p;nduo:

"# pndu#o es un siste%a 'si&o *ue puede os&i#ar bajo #a a&&ión gra.itatoria u otra &ara&tersti&a 'si&a e#asti&idad4 por eje%p#o ) *ue est( &on'igurado por una %asa suspendida de un punto o de un eje +ori$onta# 'ijo %ediante un +i#o4 una .ari##a4 u otro dispositi.o *ue sir.e para %edir e# tie%po,


Teorem! tr!8!9o ener%&!

abe%os *ue e# trabajo e'e&tuado sobre un objeto es igua# a su &a%bio de energa &inti&a, "sta re#a&ión es ##a%ada "# prin&ipio de trabajo ) energa *ue se podra ep#i&ar as : Cuando #a .e#o&idad de un &uerpo pasa de un .a#or a otro4 #a .aria&ión de #a energa &inti&a *ue eperi%enta es igua# a# trabajo rea#i$ado por #a 'uer$a neta *ue origina e# &a%bio de .e#o&idad i to%a%os en &uenta e# p#antea%iento anterior tendre%os *ue "& ; T4 pero teniendo en &uenta *ue este trabajo es rea#i$ado por #a 'uer$a neta de# &uerpo4 es de&ir por #a su%atoria de #as 'uer$as *ue a&t
=Primer! ey: "# periodo de os&i#a&ión de un pndu#o es independiente de# %ateria# de *ue est( &onstruido, =Se%und! ey: as os&i#a&iones de pe*ue>a a%p#itud4 gastan e# %is%o tie%po Iso&ronas =Tercer! ey: "# periodo de un %o.i%iento pendu#ar4 es dire&ta%ente propor&iona# a #a ra$ &uadrada de #a #ongitud, =Cu!rt! ey: "# periodo de os&i#a&ión de un pndu#o esta en ra$ón in.ersa de #a ra$ &uadrada de #a intensidad de #a gra.edad, 5< Apic!cione# de p;nduo:

Tiene &o%o ap#i&a&ión in%ediata #a %edida de# tie%po por %edio de #a instru&&ión de re#ojes de pndu#o,


MO+IMI$NTO P$N*(LAR =$C(ACION$S<

? ; @g A  ? ; 're&uen&ia angu#ar, g ; a&e#era&ión debida a #a gra.edad,  ; #ongitud de #a &uerda, ' ; 1 A2pi@g A  ' ; 're&uen&ia, T ; 2pi@g A  T ; periodo, -ndu#o 'si&o o pndu#o rea#, ? ; @%gd A I ? ; 're&uen&ia angu#ar % ; %asa de# objeto, g ; a&e#era&ión debida a #a gra.edad, d ; #argo de #a &uerda, I ; %o%ento de iner&ia a#rededor de# pi.ote, ' ; 1A2pi@%gd A I ' ; 're&uen&ia,,, T ; 2pi @I A %gd T ; periodo,


"n #os siste%as %asa resorte ) en e# pndu#o si%p#e4 e# periodo de os&i#a&ión depende de #os par(%etros de di&+os siste%as4 en estos &asos, >Cu? e# ! dependenci! de periodo en @unción de ! on%itud de ! con#t!nte de re#orte y de ! m!#! en e#to# movimiento#

"# periodo de# pndu#o so#o puede depender de a*ue##as %agnitudes *ue de'inen e# prob#e%a: #a #ongitud de# +i#o4 l B #a a&e#era&ión de #a gra.edad4 g B #a %asa4 mB ) #a a%p#itud ini&ia# &on #a *ue se separa de #a .erti&a#4 0,

in e%bargo4 esta 'un&ión no es arbitraria4 )a *ue #a e&ua&ión debe ser di%ensiona#%ente &orre&ta, i e# pri%er %ie%bro tiene di%ensiones de tie%po4 e# segundo debe tener#o ta%bin,


Procedimiento: Primer! p!rte:

1, ! un etre%o de #a &uerda &ue#gue una es'era ) e# otro etre%o sostnga#o de# soporte uni.ersa#, 2, -ara una #ongitud de #a &uerda de 100 &% %ida e# periodo de #a os&i#a&ión de #a siguiente %anera: -onga a os&i#ar e# pndu#o teniendo &uidado *ue e# (ngu#o %(i%o de #a os&i#a&ión no sobrepase de 15D, To%e e# tie%po de 10 os&i#a&iones &o%p#etas4 enton&es e# periodo tie%po de una os&i#a&ión ser( e# tie%po de 10 os&i#a&iones di.idido por 10, Eepita .arias .e&es, 3, are #a #ongitud de# pndu#o gradua#%ente dis%inu)endo 10 &%, &ada .e$ ) en &ada &aso +a##e e# periodo de os&i#a&ión, G, Consigne estos datos en #a tab#a 3 5, Eea#i&e una gr('i&a en pape# %i#i%etrado de T  @ =L<4 o sea de# periodo en 'un&ión de #a #ongitud ) deter%ine *u tipo de 'un&ión es, 6, Ca#&u#e #a &onstante de propor&iona#idad, 7, Eea#i&e un bre.e an(#isis de #a pr(&ti&a ) de sus resu#tados,

T

TIEMPO

L


L= m <

66 cm

T =#<

444

46 cm

D6 cm

47E

E443

E6 cm 7447

76cm DE3

6 cm "75D

"6 cm 374

36cm "35

56 cm 447

6 cm E7

Con#t!nte de proporcion!id!d 2

K =

4 π ∗m 2

T

!# +a##ar #a &onstante de propor&iona#idad de &ada uno de #os 10 .a#ores de #a tab#a anterior ) #uego de +aber su%ado #os resu#tados obtenidos ) di.idindo#os por e# n<%ero de datos tene%os un pro%edio de H &on un .a#or de : K =¿

6.6D4

Se%und! p!rte: 1, "stab#e$&a pre.ia%ente e# .a#or de #a %asa de &ada una de #as &in&o pesitas de esta pr(&ti&a, 2, Fije e# etre%o superior de# resorte de# soporte uni.ersa# ) de# etre%o in'erior &ue#gue una pesita,


3, -onga a os&i#ar e# siste%a resorte%asa, /ida e# periodo de os&i#a&ión &on e# %is%o %todo *ue se uti#i$ó para e# pndu#o, Eea#i&e &o%o %ni%o tres %edi&iones ) to%e e# .a#or pro%edio, G, Eepita e# paso 3 para 5 di'erentes pesos, 5, "s&riba #os datos en #a tab#a G ) &a#&u#e en &ada &aso , 6, "stab#e$&a #a  pro%ediando #os .a#ores obtenidos, Jeter%ine #as unidades de ,

M T

100 gr 64318

151 gr

20243 gr

2G64G9

7,768

94211

10,111


3, -onga a os&i#ar e# siste%a resorte%asa, /ida e# periodo de os&i#a&ión &on e# %is%o %todo *ue se uti#i$ó para e# pndu#o, Eea#i&e &o%o %ni%o tres %edi&iones ) to%e e# .a#or pro%edio, G, Eepita e# paso 3 para 5 di'erentes pesos, 5, "s&riba #os datos en #a tab#a G ) &a#&u#e en &ada &aso , 6, "stab#e$&a #a  pro%ediando #os .a#ores obtenidos, Jeter%ine #as unidades de ,

100 gr

M

151 gr

20243 gr

2G64G9

T

64318

7,768

94211

10,111

G

4D4

4DE

4"

4

Gpromedio  9849K9847K9G41K9541 HG  47E


PRACTICA No. " Con#erv!ción de ! $ner%&! Propó#ito#: 

-ro%o.er e# uso de #as gr('i&as para dar so#u&ión a prob#e%as de &onser.a&ión de #a energa,

O89etivo#:


PRACTICA No. " Con#erv!ción de ! $ner%&! Propó#ito#: 

-ro%o.er e# uso de #as gr('i&as para dar so#u&ión a prob#e%as de &onser.a&ión de #a energa,

O89etivo#:



! partir de un eperi%ento sen&i##o obser.ar *ue +a) di'erentes tipos de energa ) *ue se &onser.a #a energa tota#,

Met!#: 

Co%prender( #as re#a&iones *ue eisten en #os prob#e%as de &onser.a&ión de #a energa &on #a din(%i&a,


Fund!ment!ción Teóric! a energa es una 'un&ión %ate%(ti&a *ue se uti#i$a para reso#.er una gran

.ariedad de prob#e%as *ue por otro &a%ino seran %u) di'&i#es de reso#.er, "n esta pr(&ti&a se uti#i$aran #as #e&&iones:184194 20, !di&iona#%ente4 se deber( tener en &uenta #as &ara&tersti&as de# %o.i%iento &ir&u#ar4 en espe&ia# #a epresión para #a a&e#era&ión &entrpeta, "# -rin&ipio de &onser.a&ión de #a energa indi&a *ue #a energa no se &rea ni se destru)eB só#o se trans'or%a de unas 'or%as en otras, "n estas trans'or%a&iones4 #a energa tota# per%ane&e &onstanteB es de&ir4 #a energa tota# es #a %is%a antes ) despus de &ada trans'or%a&ión, -ode%os &rear energa4 es de&ir4 por eje%p#o: pode%os trans'or%ar#a de energa &inti&a a energa poten&ia# ) .i&e.ersa,

a energa &inti&a ) #a energa poten&ia# son dos eje%p#os de #as %u&+as 'or%as de energa, a energa %e&(ni&a &onsidera #a re#a&ión entre a%bas, a energa %e&(ni&a tota# de un siste%a se %antiene &onstante &uando dentro de # so#a%ente a&t
Fuer!# con#erv!tiv!#


as 'uer$as &onser.ati.as tienen dos propiedades i%portantes 1, i e# trabajo rea#i$ado sobre una part&u#a *ue se %ue.e entre &ua#es*uiera dos puntos es independiente de #a tra)e&toria seguida de #a part&u#a, 2, "# trabajo rea#i$ado por una 'uer$a &onser.ati.a a #o #argo de &ua#*uier tra)e&toria &errada es &ero, Fuer!# no con#erv!tiv!#

a propiedad %(s i%portante para &#asi'i&ar una 'uer$a &o%o no &onser.ati.a es &uando esa 'uer$a produ&e un &a%bio en #a energa %e&(ni&a4 de'inida &o%o #a su%a de #a energa &inti&a ) poten&ia#, "# tipo de energa aso&iada a una 'uer$a no &onser.ati.a puede ser un au%ento o dis%inu&ión de #a te%peratura, "n e# &aso de #a energa %e&(ni&a se puede &on&#uir *ue4 en ausen&ia de ro$a%ientos ) sin inter.en&ión de ning

"st( regida por #as %is%as &ara&tersti&as en &ada instante de# tie%po, "so &ondu&e a *ue #a Ltras#a&iónL te%pora# sea una si%etra *ue deja in.ariante #as e&ua&iones de e.o#u&ión de# siste%a4 por #o *ue e# teore%a de Moet+er ##e.a a *ue eiste una %agnitud &onser.ada4 #a energa, Con#erv!ción de ! ener%&! y termodin?mic!

Jentro de #os siste%as ter%odin(%i&os4 una &onse&uen&ia de #a #e) de &onser.a&ión de #a energa es #a ##a%ada primer! ey de ! termodin?mic!4 #a &ua# estab#e&e *ue4 a# su%inistrar una deter%inada &antidad de &a#or  Q a un siste%a4 esta &antidad de energa ser( igua# a #a di'eren&ia de# in&re%ento de #a energa interna de# siste%a  ΔU  %enos e# trabajo  W  e'e&tuado por e# siste%a sobre sus a#rededores:

!un*ue #a energa no se pierde4 se degrada de a&uerdo &on #a segunda #e) de #a ter%odin(%i&a, "n un pro&eso irre.ersib#e4 #a entropa de un siste%a ais#ado au%enta ) no es posib#e de.o#.er#o a# estado ter%odin(%i&o 'si&o anterior, !s un siste%a 'si&o ais#ado puede &a%biar su estado a otro &on #a %is%a energa pero &on di&+a energa en una 'or%a %enos apro.e&+ab#e, -or eje%p#o4 un %o.i%iento &on 'ri&&ión es un pro&eso irre.ersib#e por e# &ua# se &on.ierte energa %e&(ni&a en energa tr%i&a, "sa energa tr%i&a no puede &on.ertirse en su tota#idad en energa %e&(ni&a de nue.o )a *ue4 &o%o e# pro&eso opuesto no es espont(neo4 es ne&esario aportar energa etra para *ue se produ$&a en e# sentido &ontrario, Jesde un punto de .ista &otidiano4 #as %(*uinas ) #os pro&esos desarro##ados por e# +o%bre 'un&ionan &on un rendi%iento %enor a# 100N4 #o *ue se tradu&e en


-rdidas de energa ) por #o tanto ta%bin de re&ursos e&onó%i&os o %ateria#es, Co%o se de&a anterior%ente4 esto no debe interpretarse &o%o un in&u%p#i%iento de# prin&ipio enun&iado sino &o%o una trans'or%a&ión Lirre%ediab#eL de #a energa, e de'ine &o%o movimiento circu!r a*u# &u)a tra)e&toria es una &ir&un'eren&ia, "# movimiento circu!r !m!do t!m8i;n curvi&neo es otro tipo de %o.i%iento sen&i##o,"sta%os rodeados por objetos *ue des&riben %o.i%ientos &ir&u#ares: un dis&o &o%pa&to durante su reprodu&&ión en e# e*uipo de %

>Cu? e# ! !tur! ! ! Jue K!y Jue #ot!r un cuerpo !t!do ! un! cuerd! p!r! Jue de#pu;# de cKoc!r con un o8#t?cuo ! cuerd! e#te pued! d!r un! vuet! compet! de r!dio R

Rt!: -ara *ue una &uerda de #a .ue#ta &o%p#eta #a a#tura a #a *ue se debe so#tar

debe ser de: 50 &% ) &on una radio

de: 1547

Procedimiento:

1, Eea#i&e e# %ontaje %ostrado en #a 'igura4 *ue &onsiste en un pndu#o *ue se en&uentra en su re&orrido &on una .ari##a o .(stago ) puede e%pe$ar a dar .ue#tas o tener otro %o.i%iento pendu#ar4 #o &ua# depende de #a a#tura Q a #a *ue se sue#ta e# &uerpo,

2, /ida #a a#tura %ni%a Q a #a *ue se sue#ta e# &uerpo4 para *ue di&+o &uerpo pueda rea#i$ar #a .ue#ta &o%p#eta en un %o.i%iento &ir&u#ar de radio E, "sto repta#o tres .e&es, Ee&uerde *ue si #a a#tura es un po&o %enor a #a *ue %idió e# %o.i%iento deja de ser &ir&u#ar,


3, Ca%bie e# .a#or de# radio &in&o .e&es ) .ue#.a a %edir di&+a a#tura %ni%a, os resu#tados es&rba#os en #a siguiente tab#a,

,

25 &%

35 &%

50 &%

R

645

1045

1547


CONCL(SION$S

e estudió e# %ar&o teóri&o pre.io de #a te%(ti&a de# #aboratorio a desarro##ar, e re&ono&ió e# uso ópti%o de #as gr('i&as para ana#i$ar di.ersos %o.i%ientos, e ap#i&aron #os &on&eptos de /o.i%iento !r%óni&o ) pendu#ar ) Conser.a&ión de #a "nerga,


R$F$R$NCIAS BIBLIO/RAFICAS

!RMR4 /, ) FIMM4 ", S, Fsi&a, "ditoria# !ddisones#e) Iberoa%eri&ana, i#%ington4 1995, "E!4 E,!, ) S""TT4 S,, Fsi&a 3U edi&ión4 2 .o#<%enes, "ditoria# T+o%son-aranin'o, /adrid4 2003, "!E4 F,,B V"/!MH4 /,, ) RPMW4 Q,J, Fsi&a Pni.ersitaria 6U "d, "ditoria# !ddisones#e), 1988, Q!IJ!4 J,B E"MICH4 E, ) !H"E4 S, Funda%entos de Fsi&a 6U "d, 2 .o#<%enes, "ditoria# C"C!, /i&o4 2003,

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