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Informe de experimento de laboratorio
Tipo: Monografías, Ensayos
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¡No te pierdas las partes importantes!
Castillo Tinta, Javier Esteban (21170006) Dett Bautista, Tatiana Lizeth (21170008) Marroquin Giurfa, Dayanna del Pilar (21170093) Zerpa Rivera, Maria Fernanda (21170023)
Lic. Alarcón Velazco, Pablo Ciro.
2022
● Investigar sobre el movimiento armónico simple ( MAS ) de cuerpos elásticos.
● Determinar qué variables influyen en el periodo (T)
Se denomina movimiento periódico a aquel que se repite continuamente en intervalos iguales de tiempo, y siempre tiene una posición de equilibrio. El ejemplo más sencillo es el movimiento circular uniforme, como el de la punta de la aguja de un reloj.
B. MOVIMIENTO OSCILATORIO
Un movimiento oscilatorio es un movimiento periódico de vaivén en torno a una posición central, denominada posición de equilibrio. Es decir, el móvil va a oscilar en torno a la posición de equilibrio estable moviéndose entre dos posiciones extremas.
C. MOVIMIENTO ARMÓNICO SIMPLE (M.A.S)
Se le llama movimiento armónico simple al movimiento oscilatorio, en el que un cuerpo oscila de un lado al otro de su posición de equilibrio, en una dirección determinada, y en intervalos iguales de tiempo. En este movimiento, las fuerzas de restitución que actúan sobre la partícula son directamente proporcional a su desplazamiento respecto a la posición de equilibrio y dirigida en sentido contrario hacia este.
● Elementos
Se puede estudiar el movimiento armónico simple, desde un punto de vista dinámico, es decir, atendiendo a las fuerzas presentes en el movimiento. El M.A.S está originado por una fuerza resultante que es una fuerza restauradora lineal; como la fuerza y la aceleración se relacionan mediante la ecuación:
𝐹 = 𝑚𝑎
𝐹 = 𝑚𝑎 = 𝑚 − ω (4)
𝑥 =− 𝑘𝑥
● Fuerza elástica La ecuación (4) corresponde a la Ley de Hooke
𝐹 =− 𝑘𝑥 (5)
● Fuerza inercial
𝐹 = 𝑚 𝑑 (6)
De las ecuaciones (5) y (6) puede derivarse otra ecuación
● Ecuación diferencial del M.A.S
𝑑 (7)
𝑥 = 0
donde ω = (^) 𝑚𝑘
Figura 1 Soporte universal
Fuente: Elaboración propia ● RESORTE DE ACERO (color verde) Figura 2 Resorte de acero
Fuente: Elaboración propia ● REGLA MILIMETRADA Figura 3 Regla milimetrada de madera
Fuente: Elaboración propia
Figura 7 Balanza
Fuente: Elaboración propia
Figura 8 Cronómetro
Fuente: Elaboración propia
Monte el equipo, como muestra el diseño experimental.
1. Determine los valores de las masas del resorte y de la pesa.
Masa Resorte: 31,5 g Masa Portapesas: 50 g
¿Cree Ud. que le servirán de algo estos valores? ¿Por qué?
Sí, porque con los datos obtenidos, podremos completar los datos de la tabla 1 de la experimentación y lograremos determinar el periodo teórico, el cual necesitaremos para calcular el valor del error experimental.
2. Escriba el valor de la constante elástica del resorte (obtenida en la experiencia N° 1. Constante elástica de un resorte):
k = 40 N/m
Determinación del Periodo de Oscilación:
El período de oscilación del sistema se determina mediante la ecuación:
Coloque el resorte e indique la posición en la regla. Luego coloque junto con la porta pesas y una pesa que descienda lentamente hasta la posición de equilibrio. Anote
X 3 = 51 cm
3. Desplace verticalmente esta pesa, desde la posición de equilibrio una distancia pequeña
A= 1 cm
Y déjela oscilar libremente (evite que se produzcan movimientos laterales y perturbaciones).
- ¿Ambas gráficas son rectas?
No, la primera se podría considerar una curva si tuviéramos más puntos, y la segunda tiene una leve inclinación hacia abajo en los 0.45 kg.
- Analice por qué son así estas curvas:
Estas “curvas” tienen ecuaciones lineales, aun así, elevando al cuadrado el periodo la línea es recta solo con unos errores de porcentualidad.
- A partir de la gráfica T^2 versus m, determine el valor de la masa del resorte.
m (kg) T^2 (s^2 ) 1 0.15 0. 2 0.25 0. 3 0.35 0. 4 0.45 0. 5 0.55 0. Suma 1.75 1. Promedio 0.35 0.
Si la ecuación de la recta es: 𝑦 = 0. 8914𝑥 + 0. 0098
Donde:
𝑇 2 = ( 4π
2 𝑘 )𝑚 + (^
4π^2 𝑘 )^
𝑚𝑟
2 𝑘 )^ 0. 8914^ (^
4π^2 𝑘 )(^
𝑚𝑟
mr = 0.0329 Kg
La masa del resorte es igual a m = 32.9 g
1. Determine el error porcentual entre el valor de la masa del resorte medida en la balanza y de la masa del resorte encontrada en la gráfica.
Masa de resorte medida en la balanza
Masa de resorte encontrada en la gráfica 0,0315 kg 0.0329 kg
A partir de la gráfica 𝑇^2 versus m, se determinó el valor de la masa del resorte, la cual tomaremos como valor teórico 0,0329 kg mientras que el valor experimental de la masa del resorte obtenido al pesar este, es de 0,0315 kg :
2. Determine el error porcentual en el periodo calculado y el periodo medido.
T T (s) T (Teórico) 1 0.379 0. 2 0.500 0. 3 0.560 0. 4 0.612 0. 5 0.726 0. Promedio 0.555 0.
3. ¿Hay diferencia? Si fuera así, ¿a qué atribuye usted esta diferencia?
Si existe diferencia, esto se puede evidenciar en la variación de las medidas obtenidas de forma teórica y experimental, además se sabe que hay una diferencia por la teoría de errores que nos dice que al realizar un experimento existen varios factores que alteran el resultado obtenidos, esto se debe tanto al uso de los instrumentos, como la calibración de la balanza, en el peso de las pesas o la pérdida de la verdadera constante de elasticidad que pueda tener un resorte desgastado, así como los que podamos tener nosotros, el error de paralaje, en el caso de la balanza o tal vez con respecto a la regla; o error de precisión al medir el tiempo en el caso del cronómetro, además de que la elongación que dábamos al resorte para dejar que este oscile puede varias unos cuantos milímetros lo cual desencadena una pequeña variación en su periodo de oscilación.
● El cambio en la amplitud no afecta al movimiento oscilatorio ,esto se demostró en las gráficas y los resultados, sin embargo, sí afecta a la velocidad con la que las pesas se mueven durante el MAS de una forma directamente proporcional.
CONCLUSIONES ESPECÍFICAS:
proporcional a su constante elástica y permanece constante ante la variación de la amplitud, es decir solo depende de la masa y la constante de rigidez, más no de la amplitud.
Beléndez, A. (s.f.). Tema 08: Movimiento oscilatorio (Resumen). https://rua.ua.es/dspace/bitstream/10045/11434/1/RESUMEN_TEMA_08.pdf
Serway, R. y Jewett, J. (2018). Física para ciencias e ingeniería. (10ma ed., Vol. 1). Editorial Cengage.
Young, H. y Freedman, R. (2018). Física universitaria con Física Moderna 1. Editorial Pearson.
Zapata, D. (2014). Movimiento armónico simple. Issuu. https://issuu.com/dencyarmandozapatajimenez9/docs/movimiento_armonico_simple .pptx
