2da Experiencia De Laboratorio (oscilaciones Armonicas)

EXPERIENCIA DE LABORATORIO N° 2 (OSCILACIONES ARMONICAS)

AUTORES Julio Pérez Mario Vásquez Carlos Vergara.

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ABSTRACT This practice consists of two parts with very similar assemblies but not equal. For the first part there is hung a spring of elastic constant k, unknown, to a force meter and this one of a firm rod, on the base of the spring a saucer is hung where there were placed stepwise a few discs of equal mass in order to be able to find the constant k of the spring. In the second part of the experience the assembly is the same and in addition a displacement sensor is placed under the saucer in order to be able to find the experimental period and also analyze the damping effect.

RESUMEN Esta práctica consta de dos partes con montajes muy similares mas no iguales. Para la primera parte se cuelga un resorte de constante elástica k desconocida a un medidor de fuerza y este de una varilla firme, en la base del resorte se cuelga un platillo en donde se colocaran paso a paso unos discos de igual masa con el fin de poder encontrar la constante k del resorte. En la segunda parte de la experiencia el montaje es el mismo y además se le coloca un sensor de desplazamiento debajo del platillo con el fin de poder hallar el periodo experimental y analizar además el efecto de amortiguamiento.

INTRODUCCION En esta experiencia de laboratorio observaremos y analizaremos el comportamiento de las oscilaciones armónicas creadas por un sistema masa-resorte. Aprenderemos como por medio del montaje en ambos casos podemos hallar la constante elástica k de un resorte, determinar los diferentes períodos de las oscilaciones creadas, hallar el período experimental y compararlo con el período teórico. Además analizar el efecto de amortiguamiento producido por un resorte para disminuir la amplitud de las oscilaciones hasta llegar a detenerse.

OBJETIVOS Analizar las oscilaciones armónicas de un sistema masa-resorte.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL PRIMERA PARTE: En la primera parte del laboratorio se buscaba encontrara la constante K del resorte. Realizando un montaje donde usábamos un resorte cualquiera, el cual tomamos como la posición inicial del resorte la parte inferior del mismo sin tener alguna elongación, a continuación se procedió a ponerle un peso al resorte que en nuestro caso fueron 20g en donde registramos el valor de la fuerza y el desplazamiento con la ayuda del sensor este mismo procedimiento se repitió 5 veces más añadiendo unos discos de 20g en 20g y también se registro en nuestra grafica de Fuerza vs. Desplazamiento. Por último comprobamos en esta parte del laboratorio que la ley de Hooke si se cumple por que el valor de la constante K del resorte teórico y práctico es la misma que en nuestro caso fue 13N/m. SEGUNDA PARTE: En esta parte se busca analizar las oscilaciones. Realizando un montaje muy parecido al de la primera parte de la experiencia, se toma un el resorte anterior, luego le agregamos peso que en nuestro caso fue de 100g y esperamos que el sistema se encuentre en total equilibrio. A continuación estiramos el resorte 5 cm más y dejamos que este oscile y el sensor tome los datos y los ponga en una grafica de Posición vs. Tiempo. Para terminar comparamos el valor del periodo practico que se toma con la ayuda de la grafica obtenida anteriormente usando la herramienta inteligente tomando la distancia entre los picos de la misma y este será nuestro periodo practico, y en le teórico lo hayamos con la formula bien conocida T = 2π m . k

TERCERA PARTE: En esta última parte buscamos la construcción de graficas de las oscilaciones. En esta parte mantenemos la misma K y amplitud del resorte, lo único que cambiamos es la masa en tres diferentes casos, como bien es mostrado En esta parte mantenemos la misma k y masa, solo que cambiamos la amplitud en el resorte como bien es mostrado en los datos obtenidos. Por último en esta parte mantenemos la masa y la amplitud, pero cambiamos las el resorte o lo que es lo mismo decir cambiamos las constantes K.

DATOS OBTENIDOS Gráfico 1: En esta gráfica se muestran las constantes obtenidas y graficadas de 2 de los resortes utilizados en la experiencia.

Gráfico 2: En este gráfico evidenciamos que varia la amplitud mientras que la masa y la constante k permanecen iguales.

Gráfico 3: En el siguiente gráfico varia la masa, mientras que la amplitud y la constante k permanecen iguales.

Gráfico 4: En esta última gráfica varia la constante k, mientras que la amplitud y la masa permanecen iguales.

ANALISIS DE RESULTADOS En el momento de hallar la constante elástica de los resortes (k) el procedimiento fue muy simple debido a la facilidad que nos brinda el montaje con el computador. También para las graficas 2 y 3 fue fácil obtener los resultados deseados ya que bastaba con alargar un poco mas el resorte o colocar otro pequeño disco para aumentar la masa, mientras que para aumentar la constante elástica fue un poco mas complicado, tuvimos que hallar la constante para varios resortes, ya que para un solo resorte esta constante no varia, y realizar la primera parte de la experiencia para conocer la k de cada resorte y la segunda parte de la experiencia con cada resorte y poder realizar la ultima grafica, en donde varia la constante de elasticidad en la gráfica.

CONCLUSION PRIMER CASO: Nuestro porcentaje de error al calcular la constante k del resorte fue de un 6.9%, este porcentaje tan pequeño nuestro grupo de laboratorio concluyo en una misma razón que se encuentra en unos de los procedimientos para poder encontrar la constante k del resorte, el cual es al momento de guardarlos datos por medio del sensor en data studio no se logro dejar al resorte en equilibrio después de agregarle peso varias veces los nos condujo a este porcentaje de error.

SEGUNDO CASO: En esta parte del laboratorio al calcular el periodo el valor teórico fue de 0.55 y el experimental fue de 0.76, después de realizar el procedimiento bien conocido para hallar el porcentaje de error este nos dio un valor de 36.3%, esta parte del laboratorio el porcentaje de error fue mucho mayor ya que no hubo un factor que altero los datos si no varios factores, pero para nosotros los mas significativos son: 1. Cuando se realizo las oscilaciones el cuerpo rozo con parte del sistema de apoyo del montaje del laboratorio y esto hizo q se alterar la oscilación. 2. No tomamos bien el punto de equilibrio, lo cual condujo a que no se estirara el resorte la medida pedida y se produjera así un dato incorrecto.

PREGUNTAS ¿En algunos de los siguientes ejemplos el efectúa un movimiento armónico simple? • Una pelota rebotando. R/: Una pelota rebotando amortigua cada golpe que da contra el suelo en el que se encuentre y de esta manera vuelve a su posición de equilibrio. Mientras la pelota rebota describe (si pudiéramos graficarlo) oscilaciones sinusoidales. Por esto podemos decir que efectivamente una pelota rebotando efectúa un movimiento armónico simple. • El movimiento diario de un estudiante de su casa a la escuela y de regreso. R/: Este no es un movimiento armónico simple ya que se debe tener en cuenta que en el sistema no se va a llegar a una posición de equilibrio estable. • Un brazo o una pierna mientras se mesen libremente. R/: Podemos comparar este ejemplo con el movimiento que describe también un columpio. El brazo o la pierna mientras se mesen, hasta llegar a quedar quietos en una posición de equilibrio, describen una oscilación sinusoidal. Por ende podemos decir q un brazo o una pierna mientras se mesen libremente efectúan un movimiento armónico simple. • El brazo de un tocadiscos sobre el surco de un disco pandeado. R/: Este no efectúa un movimiento armónico simple ya que no consta de un periodo, amplitud o frecuencia. El brazo de un tocadiscos permanece inmóvil, lo cual no describe una oscilación sinusoidal, por estas razones podemos afirmar que el brazo de un tocadiscos no describe un movimiento armónico simple.

BIBLIOGRAFIA Notas de clase. Gráficas tomadas durante la experiencia de laboratorio. Serway, “Física I”, Tomo I. 4ta Edición. Ed. MC. Graw-Hill (1996).