trabajo colaborativo 2 informe de laboratoorio 2

FISICA GENERAL ACTIVIDAD 10: TRABAJO COLABORATIVO DOS

INTEGRANTES:

BERNARDO ARENAS CODIGO/GRUPO

100413/325 MARIO FERNANDO TRUJILLO CARRILLO

CODIGO/ GRUPO 100413/180

TUTOR VIRTUAL

ANDRÉS ORLANDO PÁEZ

TUTOR LABORATORIO

LEONARDO FABIO MACHADO

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA “UNAD”

CEAD MARIQUITA TOLIMA

NOVIEMBRE DE 2012

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INTRODUCCIÓN

El movimiento armónico simple sirve para idealizar lo que en nuestro alrededor

son los movimientos repetitivos, ya sea el de un reloj, un péndulo o un resorte. En

este modelo ideal que plantea la física hay ausencia de rozamiento, por lo tanto no

hay pérdida de energía, en realidad si hay rozamiento, pero al ser mínimo, por eso

este se desprecia. En este experimento lo que queremos con un modelo masa-

resorte es mostrar y discutir con datos y gráficas el movimiento oscilatorio cuando

una masa sostenida por un resorte es desplazada de su posición de equilibrio.

Esta experiencia abarcó dos fases principales:

La primera donde debimos tomar tres resortes diferentes, y determinar su

constante de elasticidad K mediante la interpretación gráfica.

La segunda fase se debía "jugar" con las variables que se involucran en el

M.A.S. y establecer conclusiones con los datos y gráficas obtenidas




OBJETIVOS

Comprobar las leyes del movimiento armónico simple M.A.S.

Comprobar las leyes del movimiento armónico simple M.A.S y aplicarlas para resolver un problema concreto.

A partir de un experimento sencillo observar que hay diferentes tipos de energía y que se conserva la energía total.




PRACTICA 2

PRIMERA PARTE. MOVIMIENTO ARMONICO 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 está dada por:

= ඨߨ2

Donde l es la longitud del péndulo y g es la gravedad de la tierra. Esta expresión

solamente es válida para oscilaciones con pequeñas amplitudes, 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.

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) 1,00 0,90 0,80 0,70 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10

T(s) 1,98 1,94 1,81 1,70 1,54 1,41 1,29 1,09 0,92 0,67

TABLA 1

Tiempo de oscilación variando longitud del péndulo




INFORME

1. Realice el análisis de la práctica y de sus resultados.

Al momento de realizar la práctica se observó que el tiempo de oscilación del

péndulo decrecía a medida que decrecía la distancia del hilo que sostiene la

masa. Al observar este cambio se encontró que es una relación proporcional ya

que a medida que disminuye la distancia de la cuerda, también disminuye el

tiempo de oscilación.

De igual manera se observa en el Movimiento Armónico Simple es que toda fuerza

pretende regresar a un sistema de posición de equilibrio.




2. Grafique en papel milimetrado el resultado de la tabla 3.

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 está dada por:




= ටߨ2

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 práctica

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:

ܭ =ଶߨ4ଶ

MATERIALES Un soporte universal

Un resorte

Un juego de pesitas

Un cronómetro

PROCEDIMIENTO 1. Establezca previamente el valor de la masa de cada una de las cinco pesitas de

esta práctica.

2. Fije el extremo superior del resorte del soporte universal y del extremo inferior

cuelgue una pesita.

3. 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.

4. Repita el paso 3 para 5 diferentes pesos.

5. Escriba los datos en la tabla 4 y calcule en cada caso k.

6. Establezca la k promediando los valores obtenidos. Determine las unidades de

k.




MEDIDA DEL PERIODO EN SEGUNDOS PARA CADA PESO TIEMPOS 1 2 3 4 5 T

Pesa 1 (50 gr) 0,71 0,76 0,74 0,73 0,71 0,730

Pesa 2 (70 gr) 0,92 1,05 0,94 1,09 0,92 0,984

Pesa 3 (90 gr) 1,09 1,15 1,21 1,24 1,23 1,184

Pesa 4 (120 gr) 1,42 1,46 1,38 1,39 1,38 1,406

Pesa 5 (150 gr) 1,74 1,64 1,58 1,63 1,64 1,646

TABLA 2 Datos para determinación del periodo por cantidad de gramos

Para responder los siguientes dos puntos partimos de que ya que tenemos el

período T y la masa de cada pesita y utilizando la fórmula:

ܭ =ଶߨ4ଶ

Procedemos a registrar los datos requeridos y el cálculo de K así:

PESO 1 2 3 4 5 39,478 39,478 39,478 39,478 39,478

m (K) 0,050 0,070 0,090 0,120 0,150

T 0,730 0,984 1,184 1,406 1,646 0,532 0,968 1,401 1,976 2,709 K 3,710 2,855 2,536 2,397 2,186

K (Promedio) 2,737

TABLA 3 Datos para determinación de la constante de elasticidad de un resorte




INFORME

1. Realice el análisis de la práctica y de sus resultados.

Se observa que en la medida que se le coloca más peso al resorte este va

perdiendo su elasticidad.

Entre más grande sea el peso de la masa más tiempo de oscilación.




La constante de elasticidad del resorte corresponde aproximadamente al

promedio de las k halladas para cada uno de las pesitas utilizadas, siendo

esta= 2.737

Datos como el error precisan tenerse en cuenta y valorarse al llegar a

conclusiones. Pueden corresponder no solamente a la forma de realizar el

experimento, o a la forma de tomar los tiempos, sino también a

circunstancias tales como: el estado del resorte, ya sea por mal uso o uso

excesivo, que puede implicar que este dañado. Esto se nota porque el

resorte ya no hace de la misma manera la oscilación al cargársele cada

pesa. Esto incide directamente sobre el cálculo de la constante de

elasticidad. Esto último permite que nos demos cuenta que para el estudio

físico de la mayoría de las situaciones en la vida real, deben tenerse en

cuenta ciertos factores que de una u otra forma afectan el sistema sobre el

cual se trabaja, y estos mismos ser aplicados en el estudio de los datos que

el sistema nos provee para lograr obtener una similitud directa con las

bases teóricas de tal manera que podamos llegar a conclusiones

consistentes.

2. Analice los factores de los que depende la constante de elasticidad de un resorte.

Uno de los factores que depende de la contante es el peso que uno le pone

al resorte y oscilación que se va teniendo va disminuyendo cada vez que le

amentemos.

Haciendo un experimento con otro resorte equivalente, vemos que esta

constante depende del número de espiras que tiene el resorte.

También se puede concluir que depende del tipo de material que está

hecho el resorte y del ancho de la espira.




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.




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 23 29 36 42 48

R 6.8 11,5 14,8 18,9 24,3

TABLA 5

Datos para graficar la altura y el radio.

INFORME

1. Realice un análisis de los resultados.

Se puede analizar, que al soltar el péndulo desde una posición casi horizontal, es

decir, cuando la altura H es equivalente a la longitud de la varilla que es el radio de

la circunferencia, el péndulo realiza un movimiento circular alrededor de la varilla,

el péndulo llega hasta el otro extremo intentando completar la circunferencia.

De igual forma se observó que entre más distancia es el radio, es más alto es el

péndulo, es decir el radio es directamente proporcional a la altura.

2. Grafique H contra R.




CONCLUCIONES

Después de realizar la experiencia se observó a simple vista que al variar las

masas las oscilaciones de este, variaron proporcionalmente a la fuerza que ejerce

la masa del cuerpo suspendido en el resorte

Igualmente el periodo que se obtuvo al momento que tomamos los datos de

tiempo demostrando que al aumentar las masas y sus fuerzas el periodo de

tiempo en las diez oscilaciones aumenta cada vez proporcionalmente.

Por ultimo al dejar la masa constante y variamos las amplitudes del resorte de a

un centímetro cada vez el número de oscilaciones también aumentan sin ser

afectada por la masa comprobándose así que no importa la masa si no la amplitud

que está presente para obtener más números de oscilaciones y el periodo estas

utilizan para llegar a su posición inicial.




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