SISTEMA MASA – RESORTEMuñoz García, Paula Andrea

Ramírez, Diana CristinaRodríguez Oquendo, Andrés Felipe

Mejía, WilderPolitécnico Colombiano Jaime Isaza Cadavid, Medellín - Colombia

Facultad de Ciencias básicas, Humanas y SocialesMarzo de 2012

Resumen

En esta practica, se trabajó con dos resortes para demostrar el movimiento oscilatorio, en la primera actividad medimos 1 solo resorte con y sin peso y lo hicimos oscilar para luego con estos datos calcular la constante elástica. En la segunda actividad repetimos el procedimiento de la actividad 1 pero lo que variamos es que trabajamos con dos resortes en un montaje en paralelo y otro en un montaje en serie.

1. Objetivos

• Objetivo General

Estudiar las leyes que rigen un movimiento armónico simple, aplicado al sistema masa-resorte.

• Objetivo 1

Verificar experimentalmente el comportamiento armónico del movimiento sistema masa-resorte.

• Objetivo 2

Verificar dependencia del periodo de oscilación de un sistema masa-resorte.

• Objetivo 3

Medir de la constante elástica de un resorte por el método dinámico de Oscilaciones.

2. Materiales y procedimiento

Soporte Universal Cronómetro Flexómetro 2 resortes diferentes Juego de pesas

Procedimiento Actividad 1

Suspendimos en el soporte universal uno de los resortes, tomamos su medida sin colocar ninguna masa en el, luego colocamos la primera masa y medimos cuanto se había elongado el resorte, luego colocamos a oscilar la masa (nro oscilaciones 5) y repetimos 3 veces, para sacar un promedio para usarlo en los cálculos. Hicimos el ejercicio con 3 masas.

Procedimiento Actividad 2

Resortes en Paralelo

Suspendimos en el soporte universal los dos resortes, tomamos su medida sin colocar ninguna masa en ellos, luego colocamos los resortes en paralelo y suspendimos la primera masa y medimos cuanto se había elongado, luego colocamos a oscilar la masa (nro. oscilaciones 5). Hicimos el ejercicio con 1 masa.

Resortes en Serie

Suspendimos en el soporte universal los dos resortes, tomamos su medida sin colocar ninguna masa en ellos, luego colocamos los resortes en serie suspendimos la primera masa y medimos cuanto se había elongado, luego colocamos a oscilar la masa (nro. oscilaciones 5). Hicimos el ejercicio con 1 masa.

3. Datos y cálculos

Actividad 1

F=m*g

K= - F/x = (m*g) / x

Elongación

X₁=15.2 cm * (1 m /100 cm)= 0,152 m

X₂=23.2 cm * (1 m /100 cm)= 0,232 m

X₃=30.6 cm * (1 m /100 cm)= 0,306 m

Masa

m₁=50 gr * (1 Kg/1000 gr)=0.05 Kg

m₂=100 gr * (1 Kg/1000 gr)=0.1 Kg

m₃=150 gr * (1 Kg/1000 gr)=0.15 Kg

Fuerza

F₁=0.05 Kg * 9.8 m/s²=0.49 N

F₂=0.1 Kg * 9.8 m/s²=0.98 N

F₃=0.15 Kg * 9.8 m/s²=1.47 N

Constante Elasticidad

K₁= - 0.49 N / 0.152 m = -3.22 N/m

K₂= - 0.98 N / 0.232 m = - 4.22 N/m

K₃= - 1.47 N / 0.306 m = - 4.80 N/m

Actividad 2

Resortes en serie

1/K = 1/K₁ + 1/K₂

K ₁= (0.1 Kg * 9.8 m/s²) / 0.125 m = 7.84 N/m

K₂ = (0.1 Kg * 9.8 m/s²) / 0.135 m = 7.25 N/m

1/K= 1/7.84 N/m + 1/7.25 N/m = 1/0.26 N/m

K= 3.76 N/m

Resortes en Paralelo

K = K₁ + K₂

K ₁= (0.1 Kg * 9.8 m/s²) / 0.125 m = 7.84 N/m

K₂ = (0.1 Kg * 9.8 m/s²) / 0.135 m = 7.25 N/m

K = 7.84 N/m + 7.25 N/m = 15.09 N/m

4. Resultados

Se escriben los resultados obtenidos de manera numérica y gráfica donde sea posible, las gráficas deben hacerse en un programa de computo, no a mano.

Tabla 1 Deformación de resorte 1 para diferentes masas

Significado físico del intercepto con la gráfica

Se concluye que el valor de K es directamente proporcional a la fuerza aplicada, por lo tanto al poner un mayor peso se ejerce una mayor fuerza y el desplazamiento o elongación del resorte será mayor.

Como se afecta fenomenológicamente la oscilación

Cuando los resortes se encuentran en serie la fuerza aplicada a cada uno de los resortes es igual. Cuando los resortes se encuentran en paralelo nos damos cuenta que la deformación que sufre los resortes es igual.

6. Conclusiones y discusiones

La constante k del resorte es una medida de que tan rígido es el resorte, es decir, que tan fácil se puede estirar, a mayor valor de k mas difícil es deformar el resorte.

Se encontró experimentalmente la relación lineal que existe entre la fuerza aplicada e un resorte y la deformación que sufre, comprobándose de esta manera que al aumentar la fuerza aumenta la elongación.

Las deformaciones sufridas por un resorte y el periodo de oscilación del mismo son proporcionales a la masa.

La masa efectúa un movimiento armónico simple puesto que el desplazamiento de la masa desde el punto de equilibrio varia en el tiempo, es decir se mueve periódicamente respecto a su posición de equilibrio.

1. ¿Si este experimento se realizara en la luna cree usted que los valores obtenidos se mantendrían?

No se mantendrían ya que la constante de elasticidad se ve afectada por el cambio de gravedad según la formula K= - F/x = (m*g) / x

2. ¿Si este experimento se realizara en el metro cree usted que los valores obtenidos se mantendrían?

No se mantendrían ya que el sistema tendría la misma velocidad del metro y esto lo afecta.

3. ¿Si el experimento se hace en un ascensor que sube con velocidad constante los resultados serían iguales a que si bajaran con velocidad constante?

Los resultados cambiarían puesto que la elongación del resorte subiendo será mayor y al bajar su elongación seria menor.

4. ¿Si el experimento se hace en un ascensor que sube con aceleración constante los resultados serían iguales a que si bajara con aceleración constante?

La aceleración es una magnitud vectorial que nos indica el cambio de velocidad por unidad de tiempo. En este caso el experimento si sufriría cambio solo bajando ya que el resorte no estaría forzado a elongarse. La gravedad lo afectaría al momento de bajar y este no se elongaría con mas facilidad que subiendo.

5. Comente como es el comportamiento de las energías potencial y cinética durante el movimiento del resorte.

La energía cinética se mantendría estable mientras el resorte no produzca ningún cambio, ya que esta energía es la propia que posee debido a su movimiento.

La energía potencial es la energía que mide la capacidad que tiene dicho sistema para realizar un trabajo en función exclusivamente de su posición o configuración. Por lo cual este movimiento es relativamente cambiante en el resorte dependiendo de su estado y masa. Se describe la discusión relacionada con la experiencia, tomando como punto de partida los objetivos planteados y las preguntas en la guía.

7. Referencias

• Serway, Raymond. Física volumen 1• FINN, Edward J, Física, volumen 1