1° Laboratorio De Fisica 2.docx

2018

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA

1° INFORME DE LABORATORIO DE FÍSICA II

MOVIMIENTO OSCILATORIO ARMÓNICO SIMPLE Y AMORTIGUADO

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FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

INDICE

1. OBJETIVO TEMÁTICO .................................................... 2

2. OBJETIVO ESPECÍFICO: .................................................. 2

3. MATERIALES:................................................................. 2

4. FUNDAMENTO TEÓRICO ............................................... 1

5. PROCEDIMIENTO: ......................................................... 3

APLICACIONES DE ............... Error! Bookmark not defined.

BIBLIOGRAFÍA ................................................................... 5

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LABORATORIO N°1

MOVIMIENTO OSCILATORIO ARMÓNICO SIMPLE

1. OBJETIVO TEMÁTICO:  Estudio de las oscilaciones: movimiento oscilatorio armónico simple y Sub - amortiguado

2. OBJETIVO ESPECÍFICO:  Analizar y hallar experimentalmente el periodo y la frecuencia de oscilación del sistema masa resorte y amortiguamiento. Además, encontrar el coeficiente de amortiguamiento.  Hallar el K de un resorte, el ω0 de un sistema barra – resorte y el ω de un sistema barra-resorte – amortiguamiento para obtener γ o c.

3. EQUIPOS Y MATERIALES:  Computadora personal  Interface SparkFun o Arduino Vernier Interface Shield  Sensor de Fuerza  Recipiente de plástico  Pesas de 300g aprox  Balanza y soporte universal

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       

Balde de plástico Resorte Clips Pivote Amortiguador Regla Barra Tenaza

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Interface

Computadora Personal

Soporte Universal pág. 1

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Sensor de Fuerza

Balde

Recipiente

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Pesas

Pivote

4. FUNDAMENTO TEÓRICO: 4.1.

PRIMER EXPERIMENTO: (MOVIMIENTO ARMONICO SIMPLE)

Es un movimiento periódico que queda descrito en función del tiempo por una función armónica (seno o coseno) bajo la acción de una fuerza recuperadora elástica, proporcional al desplazamiento y en ausencia de todo rozamiento. En un movimiento armónico simple la magnitud de la fuerza ejercida sobre la partícula es directamente proporcional a su elongación.

𝐹𝑥 = −𝑘𝑥 Aplicando la segunda ley de Newton, el movimiento armónico simple se define entonces en una dimensión mediante la ecuación diferencial.

ⅆ2 𝑥 𝑚 2 = −𝑘𝑥 ⅆ𝑡 La solución de la ecuación diferencial puede escribirse en la forma:

𝑥(𝑡) = 𝐴 sin(𝑤𝑡 + ∅)

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5. PROCEDIMIENTO: 5.1.

PRIMER MÉTODO

 Primero llenamos la probeta con 250 ml, luego acomodamos el biberón en el sensor de fuerza.  Estando todo acomodado procedemos a verter el agua de la probeta en el biberón tapando el orificio, preparamos el cronómetro para medir el tiempo en el que el agua cae a un caudal constante, teniendo todo listo procedemos a destapar el orificio y medir el tiempo, repetirlo 3 veces y hacer un promedio aritmético para ser más exactos.  Repetir esta acción para los 7 diferentes biberones, obteniendo así 7 distintos caudales para cada área de salida de flujo de agua de cada biberón.

5.2.

SEGUNDO MÉTODO

 Mida el volumen de agua y halle la densidad.  Mida el diámetro del orificio de cada uno de los 7 recipientes (diferentes) para obtener sus áreas de salida el agua.  Muy importante seleccionar el sensor de fuerza si se va a trabajar con fuerzas de 10 o 50 N  Instalar el lenguaje de programación Arduino y el archivo Sensor de Fuerza en la cual dentro de ella se encuentra dos archivos de programas VernierAnalogSensor_50 abrir el programa con el sensor seleccionado.  Seleccionar “subir archivo y compilar el programa”  Colocar una botella de plástico invertida llena de agua y suspendido de un sensor de fuerza conectado a una adquisición de datos. pág. 3

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 Cambie la botella (están enumeradas) con siete diferentes orificios, con esto, conseguiremos obtener las variaciones del área de salida del agua en las tapas de la botella para estudiar el comportamiento con diferentes caudales.  Para caracterizar la variación de la masa con el tiempo y medir el flujo, simplemente colgamos la botella en el sensor de fuerza y la medida que pasa el tiempo en el que el recipiente se vaciará y el peso que mide el sensor de fuerza ira disminuyendo ypuede tener m(t).

6. CÁLCULOS Y RESULTADOS:

6.1 PRIMER METODO

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BIBLIOGRAFIA

ln(Q) vs ln(A)

ln(Q)= 0.9002ln(A) + 4.4558 5 4.5 4 3.5

LN(Q)

3 2.5 2 1.5 1 0.5 0 -3

-2.5

-2

-1.5 LN(A)

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-1

-0.5

0

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CONCLUSIONES  Haciendo la comparación correspondiente entre el caudal obtenido mediante: 𝑄=

𝑉 𝑡

Y el obtenido una vez hallado las constantes “C” y “n” para

𝑄 = 𝑐𝐴𝑛 Calculamos el porcentaje de error para cada caudal |8.9051−8.9853|

%Q1: (

8.9051

) x100% = 0.9%

|9.1540−9.3054|

%Q2: (

9.1540

) x100% = 1.654%

|13.3057−12.7622|

%Q3: (

) x100% = 4.084%

13.3057

|17.4549−18.959|

%Q4: ( pág. 6

17.4549

) x100% = 8.617%

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|31.0180−27.4423|

%Q5: (

31.0180

|61.9818−64.3832|

%Q6: (

61.9818

) x100% = 11.52%

) x100% = 3.8743%

|73.7174−75.1427|

%Q7: (

73.7174

) x100% = 1.93%

 Con los resultados obtenidos se puede concluir que existe una mínima variación entre el caudal obtenido de manera experimental y el obtenido mediante ayuda de las ecuaciones teóricas, esto debido a la imprecisión en la medición del tiempo, pues no se disminuyó el tiempo de reacción de ambos integrantes del equipo al realizar las mediciones, por lo que siempre habrá una ligera variación a pesar de que se trató de proceder a la toma de datos lo más preciso posible. 

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