informe de laboratorio N°3 de fisica II

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Página 1 UNIVERSIDAD NACIONAL DE JULIACA ING. EN ENERGÍAS RENOVABLES Laboratorio de Física II NOTA: INFORME N°3 TEMA: MOVIMIENTO ARMONICO SIMPLE Alumno: código DNI ANCCO FLORES WILLIAM FERNANDO 4277082244 77082244 Semestre II Profesor LELIA QUISPE HUAMAN Fecha 05 de mayo del 2015 Fecha de entrega Fecha corregido Fecha revisado 12 de mayo del 2015 -------------------- ----------------- Comentarios del profesor: objetivo Experimentar sobre el movimiento armónico simple (MAS) de cuerpos elásticos

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movimiento armónico simple

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    UNIVERSIDAD NACIONAL DE JULIACA

    ING. EN ENERGAS RENOVABLES

    Laboratorio de Fsica II

    NOTA:

    INFORME N3 TEMA:

    MOVIMIENTO ARMONICO SIMPLE

    Alumno: cdigo DNI

    ANCCO FLORES WILLIAM FERNANDO 4277082244 77082244

    Semestre II Profesor LELIA QUISPE HUAMAN Fecha 05 de mayo del 2015

    Fecha de entrega Fecha corregido Fecha revisado

    12 de mayo del 2015

    -------------------- -----------------

    Comentarios del profesor:

    objetivo

    Experimentar sobre el movimiento armnico simple (MAS) de cuerpos elsticos

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    MOVIMIENTO ARMNICO SIMPLE (MAS)

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    INTRODUCCIN

    El presente trabajo tiene como propsito obtener el valor de la constante de elasticidad de un sistema masa resorte, para reforzar o consolidar algunos conceptos como la ley de hooke, movimiento armnico simple,

    oscilacin, frecuencia, su constante elstica y el periodo del movimiento, logrado a travs de la obtencin de resultados en el laboratorio, cuando se modifican ciertas variables del sistema mencionado, como la masa. Las simulaciones realizadas en el laboratorio arrojan diferentes grficas en las que se pueden

    analizar lo ocurrido.

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    FUNDAMENTO TERICO

    El resorte es un elemento muy comn en mquinas. Tiene una longitud normal en ausencias de fuerzas externas, Cuando se le aplican fuerzas se deforma alargndose o acortndose en una magnitud x llamada deformacin. Cada resorte se caracteriza mediante una constante k que es igual a la fuerza por unidad

    de deformacin que hay que aplicarle. La fuerza que ejercer el resorte es igual y opuesto a la fuerza externa aplicada (si el resorte deformado est en reposo) y se llama fuerza recuperadora elstica.

    Dicha fuerza recuperadora elstica es igual a: F = -Kx

    Ley de Hooke: Cuando se trata de deformar un slido, este se opone a la deformacin, Siempre que sta no sea demasiado grande

    Oscilacin: Oscilacin, en fsica, qumica e ingeniera, movimiento repetido de un lado a otro en torno a

    una posicin central, o posicin de equilibrio. Frecuencia: La frecuencia f, es el numero de oscilaciones por segundo.

    Elongacin: Se define como el cambio del valor de una magnitud fsica con respecto a su valor de

    equilibrio. MOVIMIENTO ARMONICO SIMPLE (MAS)

    Concepto Es un movimiento: rectilneo, peridico y oscilante; que ocurre debido una fuerza recuperadora

    sobre la partcula, cuyo valor es directamente proporcional al desplazamiento, respecto de su posicin de equilibrio. Se le llama armnico por que la posicin, la velocidad y la aceleracin se puede representar mediante ecuaciones seno y/o coseno.

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    MATERIALES A EMPLEAR

    Soporte universal y base Abrazadera universal de sobremesa Vincha mtrica

    Balanza digital Resorte de acero

    Juego de pesas

    Sensor de fuerza Sensor de movimiento Adaptador USB

    Accesorios de sensor (cables USB) Laptop

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    PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

    i. Monte el equipo, como se muestra en la figura en el diseo experimental.

    ii. Determine la constante elstica.

    iii. Una vez determinada las caractersticas del resorte, se lo suspende de un sensor de fuerzas

    que permite registrar una seal proporciona la fuerza necesaria para sostener el sistema suspendido desde su resorte. En estas condiciones se produce a ponerlo a oscilar en diversas

    condiciones para as registrar la lectura del sensor de fuerzas en funcin del tiempo.

    iv. Ajuste la posicin del muelle y la masa de manera que la distancia mnima desde el soporte al sensor de movimiento sea mayor que la distancia mnima al sensor de movimiento para el mximo alargamiento del muelle.

    v. Tabla de datos: FUERZA

    MEDIDA VALOR

    Posicin de equilibrio (m)

    Constante del muelle (N/m)

    vi. Tabla de datos: MOVIMIENTO

    MASA 1=0.05 kg

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    Pico Tiempo [s] Fuerza [N] Amplitud [m] Periodo [s] Velocidad angular 20 1.9 2.04 0.249 0.1 62.8

    21 2 2.51 0.209 0.1 62.8

    22 2.1 2.74 0.184 0.1 62.8 23 2.2 2.6 0.177 0.1 62.8

    24 2.3 2.14 0.19 0.1 62.8

    25 2.4 1.75 0.244 0.1 62.8 26 2.5 1.58 0.258 0.1 62.8

    27 2.6 1.68 0.263 0.1 62.8

    28 2.7 2.11 0.256 0.1 62.8 29 2.8 2.54 0.197 0.1 62.8

    30 2.9 2.7 0.175 0.1 62.8

    31 3 2.57 0.176 0.1 62.8 32 3.1 2.11 0.187 0.1 62.8

    33 3.2 1.71 0.229 0.1 62.8

    34 3.3 1.58 0.26 0.1 62.8 35 3.4 1.78 0.261 0.1 62.8

    36 3.5 2.14 0.249 0.1 62.8

    37 3.6 2.54 0.212 0.1 62.8 38 3.7 2.7 0.18 0.1 62.8

    39 3.8 2.47 0.175 0.1 62.8

    40 3.9 2.04 0.201 0.1 62.8 41 4 1.61 0.237 0.1 62.8

    42 4.1 1.55 0.259 0.1 62.8

    43 4.2 1.75 0.261 0.1 62.8 44 4.3 2.18 0.251 0.1 62.8

    45 4.4 2.57 0.194 0.1 62.8

    46 4.5 2.67 0.178 0.1 62.8 47 4.6 2.37 0.176 0.1 62.8

    48 4.7 2.01 0.193 0.1 62.8

    49 4.8 1.61 0.229 0.1 62.8 50 4.9 1.58 0.262 0.1 62.8

    51 5 1.85 0.257 0.1 62.8

    52 5.1 2.24 0.23 0.1 62.8 53 5.2 2.6 0.194 0.1 62.8

    54 5.3 2.64 0.178 0.1 62.8

    55 5.4 2.37 0.176 0.1 62.8 56 5.5 1.94 0.206 0.1 62.8

    57 5.6 1.61 0.243 0.1 62.8

    58 5.7 1.58 0.261 0.1 62.8 59 5.8 1.91 0.258 0.1 62.8

    60 5.9 2.31 0.233 0.1 62.8

    61 6 2.57 0.182 0.1 62.8 62 6.1 2.6 0.177 0.1 62.8

    63 6.2 2.31 0.18 0.1 62.8

    64 6.3 1.94 0.206 0.1 62.8 65 6.4 1.61 0.241 0.1 62.8

    66 6.5 1.61 0.261 0.1 62.8

    67 6.6 1.94 0.25 0.1 62.8 68 6.7 2.27 0.22 0.1 62.8

    69 6.8 2.6 0.188 0.1 62.8

    70 6.9 2.57 0.177 0.1 62.8 71 7 2.24 0.177 0.1 62.8

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    PERIODO MEDIO DE OSCILACION=62.8

    MASA 2=

    Tiempo [s] Fuerza 1 [N] Amplitud [m] Periodo [s] velocidad angular

    6.5 3 0.176 0.1 62.8

    6.6 3.23 0.204 0.1 62.8

    6.7 3.36 0.262 0.1 62.8

    6.8 3.36 0.339 0.1 62.8

    6.9 3.3 0.314 0.1 62.8

    7 3.07 0.261 0.1 62.8

    7.1 2.84 0.205 0.1 62.8

    7.2 2.7 0.178 0.1 62.8

    7.3 2.7 0.177 0.1 62.8

    7.4 2.8 0.176 0.1 62.8

    7.5 3.03 0.176 0.1 62.8

    7.6 3.27 0.204 0.1 62.8

    7.7 3.36 0.29 0.1 62.8

    7.8 3.36 0.336 0.1 62.8

    7.9 3.3 0.317 0.1 62.8

    8 3.07 0.262 0.1 62.8

    8.1 2.84 0.206 0.1 62.8

    8.2 2.74 0.178 0.1 62.8

    8.3 2.74 0.177 0.1 62.8

    8.4 2.84 0.177 0.1 62.8

    8.5 3.07 0.177 0.1 62.8

    8.6 3.23 0.233 0.1 62.8

    8.7 3.36 0.29 0.1 62.8

    8.8 3.33 0.339 0.1 62.8

    8.9 3.23 0.316 0.1 62.8

    9 3.03 0.233 0.1 62.8

    9.1 2.8 0.177 0.1 62.8

    9.2 2.7 0.176 0.1 62.8

    9.3 2.74 0.178 0.1 62.8

    9.4 2.87 0.176 0.1 62.8

    9.5 3.1 0.178 0.1 62.8

    9.6 3.3 0.233 0.1 62.8

    9.7 3.36 0.262 0.1 62.8

    9.8 3.33 0.317 0.1 62.8

    9.9 3.23 0.29 -9.9 -0.634343434

    PERIODO MEDIO DE OSCILACION=62.8

    vii. Tire de la masa hasta estirar el muelle una distancia prudente. Libere la masa, deje que

    oscile un poco de modo que suba y baje sin que se mueva mucho lateralmente.

    viii. Contine recogiendo datos durante 10 segundos. Se realizaran las graficas de posicin y fuerza.

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    0 2 4 6 8

    Series1

    Series2

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    0 2 4 6 8

    F

    t

    F vs t

    Series1

    ix. La curva de posicin debera asemejarse a la representacin de una funcin seno. Si no se asemejase, compruebe la alineacin en el sensor de movimiento y el soporte de muelle. Es

    posible que se necesite agrandar del soporte aadiendo un disco de papel circular en la base del soporte.

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    RESULTADOS EXPERIMENTALES

    1. De la tabla de datos obtenga las graficas de sus respectivas masas (masa 1, masa 2) analice cada una de ellas.

    Grafique el desplazamiento en funcin del tiempo (X vs t)

    Grafique la fuerza en funcin del tiempo (F vs t)

    PARA MASA 1

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    0 2 4 6 8 10 12

    Series1

    Series2

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    0 2 4 6 8

    X

    t

    X vs t

    Series1

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    0 2 4 6 8 10 12

    F

    t

    F vs t

    Series1

    PARA MASA 2

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    0.1

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    0.4

    0 2 4 6 8 10 12

    X

    t

    X vs t

    Series1

    2. Al incrementar la amplitud, nuestro movimiento adquiere mayor periodo, utilizando las tablas de datos explique por qu.

    Cuando la amplitud o elongacin aumenta y el periodo tambin, son directamente proporcional (mayor amplitud=mayor el periodo)

    3. Al aumentar la masa tambin incrementa el periodo utilizando las tablas de datos explique por qu.

    Porque a mayor masa hay mayor periodo ya que con masa mayor demora en oscilar pero las ondas mucho ms largas.

    4. El movimiento armnico simple es un movimiento peridico en el que la posicin vara segn una

    ecuacin de tipo sinusoidal o cosenoidal, de las experiencias realizadas en laboratorio determine la ecuacin de la aceleracin en funcin del tiempo.

    X

    X

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    5. Calcule el valor terico del periodo de oscilacin basndose en el valor medido de la constante de

    muelle y en la masa situada en el extremo del muelle.

    6. Cuando se alcanza la distancia mxima de la posicin de equilibrio, Cul es la velocidad de la masa?

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    7. Cuando se alcanza el valor absoluto mxima de velocidad, Dnde se encuentra la posicin de

    equilibrio relativa de la masa?

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    CONCLUSIONES

    Como puede deducirse del mecanismo de propagacin descrito, las propiedades del medio influirn

    decisivamente en las caractersticas de las ondas. As, la velocidad de una onda depender de la rapidez con la que cada partcula del medio sea capaz de transmitir la perturbacin a su compaera.

    En el movimiento armnico simple, la aceleracin es en cada instante proporcional a la elongacin y de signo contrario.

    Los cuerpos pueden cambiar sus dimensiones cuando se le aplican fuerzas, a pesar de que existen fuerzas

    interiores que se oponen a estos cambios. Un cuerpo se llama elstico, cuando adquiere la forma primitiva al cesar la accin deformadora.

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    BIBLIOGRAFA

    [1]Alonso M. y Finn. E. J. Fisica II [2] Leyva N. Humberto, Fsica II, Primera Edicin 1995, Distribuidora - Imprenta - Librera

    Moshera S.R.L.

    [3] Ramrez S. Y Villegas R., Investiguemos Fsica, onceava edicin, editorial voluntad S.A. 1989. Bogot Colombia.

    [4] Sears- Zemansky- Young- Freedman, Fsica Universitaria, volumen2, Novena Edicin,

    impreso en Mxico. [5] Miguel Piaggio Henderson, Fisica con ejercicios. Edicin1998, La Catlica del Per.

    [6] PASCO scientific, Laboratorio de Fsica con ordenador, 1998