Labo Fisica Ii. (3).docx

PROCEDIMIENTO

MONTAJE Monte el equipo, como muestra el diseño experimental. 1. Determine los valores de las masas del resorte y de la pesa. m (resorte) = 45.7 g m (suspendida) = 50 g ¿Cree Ud. que le servirán de algo estos valores? ¿Por qué? Sí, para conocer las condiciones iniciales de nuestro problema y poder calcular el periodo de oscilación. 2. Escriba el valor de la constante elástica del resorte (obtenida en la experiencia N° 1 – Constante elástica de un resorte): k=29 N/m Determinación del Periodo de Oscilación El período de oscilación del sistema se determina mediante la ecuación: mr 𝑚+ 3 √ 𝑇 = 2𝜋 𝑘 3. Coloque en el portapesas una pesa pequeña. Anote su masa más la masa de la porta pesas en la tabla 2. La distancia a su anterior posición de equilibrio es: Posición Inicial =20 cm Posición Final =21.9 cm

X3=1.9 cm

4. Desplace verticalmente esta pesa una distancia pequeña A = 2 cm y déjela oscilar libremente (evite que se produzcan movimientos laterales y perturbaciones). Describa el tipo de movimiento del sistema: Al soltar la masa vemos que sube y baja completando una oscilación, esto se produce cuando al trasladar un sistema de su posición de equilibrio, una fuerza restauradora lo obliga a desplazarse a puntos simétricos con respecto a esta posición. Este tipo de movimiento es periódico porque la posición y la velocidad de la masa en movimiento se repiten en función del tiempo.

5. Calibre el cronómetro a cero. Repita el paso 4. Luego mida el tiempo para diez oscilaciones empezando a contar desde cero y determine el periodo de oscilación (T = t / 10). Anote sus datos en la Tabla 1. TABLA 1

7. En lugar del portapesas coloque, en el extremo inferior del resorte, una pesa (de masa ½ k g o 1kg). Suéltela cuidadosamente desde diferentes posiciones y observe su movimiento en cada caso. ¿Cuál es su conclusión sobre el periodo de oscilación? Analizando estos resultados: Masa 0.5 kg. 0.5 kg. 0.5 kg.

Tiempo 8.34 8.19 8.06

T(periodo) 0.83 0.82 0.80

Los periodos son similares y su diferencia es ínfima puesto que el periodo solo depende la masa y no de la deformación del resorte tal como se muestra en la siguiente fórmula:

¿Influye el cambio de amplitud en el periodo? No, si bien tiene que recorrer una mayor distancia para ejecutar una oscilación, los resultados del periodo son similares y su diferencia es relativamente pequeña además

hablando teóricamente por la relación de la formula ya antes mencionada, NO DEPENDE. Amplitud T(periodo) 0.83 55 0.82 45 0.80 35 ¿Influye el cambio de pesas en el periodo de oscilación? Si, el periodo depende la masa y un cambio en ella generaría un cambio en el periodo de oscilación. Esto podemos demostrarlo en la fórmula planteada anteriormente.

CUESTIONARIO 1.- Determine el error porcentual entre el valor de la masa del resorte medida en la balanza y la masa del resorte encontrada en la gráfica Masa medida en la balanza Masa del resorte–gráficamente

45,7

Determinación del error porcentual mediante la fórmula:

%𝐸 =

𝑉𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜 − 𝑉𝑒𝑥𝑝𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙 𝑉𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜 → %𝐸 =

45,7 − 45,7

2.- Determine el error porcentual en el periodo calculado y el periodo medio El periodo se define como el tiempo que dura una oscilación. Experimentalmente el periodo se halla mediante la fórmula: 𝑡𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜

𝑇 = # 𝑑𝑒 𝑜𝑠𝑐𝑖𝑙𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛𝑒𝑠 Así mismo, es de conocimiento una fórmula para calcular el periodo teóricamente en base a la masa del resorte, la masa suspendida y la constante de elasticidad: 𝑚+

𝑇 = 2𝜋√

𝑚𝑟 3

𝑘

Tomando en cuenta la tabla 1, analizaremos los periodos y su porcentaje de error.

1 2 3 4 5

Periodo experimental 0,42 s. 0,60 s. 0,66 s. 0,77 s. 0,79 s.

Periodo teórico

%E

0.47s. 0.60 0.65 0.75 0.83

10.63% 0% 1.5% 2.6% 4.8%

3.- ¿Hay diferencia? Si fuese así, ¿a qué atribuye usted esta diferencia?

La diferencia entre los datos teóricos y experimentales se debe a varios factores. Los datos experimentales están sujetos a varios factores externos uno de ellos puede ser un error sistemático o de paralaje; también hay que considerar los factores naturales como son el aire, la fuerza que el experimentador aplico a la hora de soltar las pesas para realizar el experimento o en todo caso que el resorte haya sido excedido de su capacidad de elasticidad. Por otro lado los datos teóricos son analizados en específicas condiciones de una manera en la que debería aproximarse a la perfección de su cálculo. Por esos motivos siempre habrá una diferencia.

CONCLUSIONES 

El periodo no depende de la amplitud.



El periodo es directamente proporcional a la masa, por lo cual, mientras se le agregué más masa a la porta pesas el periodo será mayor.



La frecuencia de un cuerpo que describe un movimiento armónico simple depende solo de su masa y de la constante elástica.



La constante eléctrica es inversamente proporcional al periodo.

RECOMENDACIONES 

Utilizar una balanza en óptimas condiciones y debidamente calibrada.



Utilizar un resorte en óptimas condiciones, que no haya sido deformado previamente



Tratar de no generar movimientos laterales ni perturbaciones al soltar el resorte para que oscile



Utilizar una regla nueva o alguna lámina de acero sin haber sido flexionada anteriormente.



Utilizar métodos sofisticados para medir exactamente el tiempo de cada oscilación.