PRÁctica laboratorio n° 3




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títuloPRÁctica laboratorio n° 3
fecha de publicación17.01.2016
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PRÁCTICA LABORATORIO N° 3

SISTEMA MASA-RESORTE VERTICAL

GRUPO N° 7

MAGALY GÓMEZ CHÁVEZ

CODIGO Nº 141002727

MARÍA DEL ROSARIO BARRETO SALINAS

CODIGO Nº 1410028

Lic. SANDRA L. RAMOS D.

Docente

UNIVERSIDAD DE LOS LLANOS

FACULTAD DE CIENCIAS HUMANAS Y DE EDUCACIÓN

LICENCIATURA EN MATEMÁTICAS Y FÍSICA

CURSO: CINEMÁTICA Y DINÁMICA NEWTONIANA

VILLAVICENCIO – MAYO DE 201

INTRODUCCIÓN
Todos los objetos, de una u otra manera, se deforman al interactuar con otros cuerpos. Esta transformación se debe fundamentalmente a que las fuerzas, ejercidas sobre cualquier objeto, de algún modo cambian sus estructuras moleculares. Cuando dejan de actuar los agentes externos los cuerpos en parte recuperan su forma original, y en parte mantienen las deformaciones.

Objetivo general

  • Obtener el valor de la constante de elasticidad de un resorte utilizando un sistema masa-resorte dispuesto verticalmente.

Objetivos específicos

  • Desarrollar habilidades para hacer mediciones de tiempo, longitudes y en la determinación de valores medios de estas magnitudes.

  • Comprobar experimentalmente el valor de la constante de elasticidad de dos resortes conectados en paralelo.

  • Desarrollar habilidades en el tratamiento gráfico de resultados experimentales.

  • Desarrollar habilidades en la utilización de la teoría de errores.


MARCO TEÓRICO

Las fuerzas elásticas consisten en la oposición de una fuerza igual y contraria propia de un objeto, a otra fuerza que tienda a deformarla. Esto podría interpretarse como el cumplimiento de la tercera ley de Newton (acción y reacción).

La relación entre la respuesta de una sustancia oponiéndose a su propia deformación se conoce como la ley de Hooke, la cual se puede expresar matemáticamente como:

F= -kx

Esta ley solo tiende a cumplirse cuando las deformaciones de los objetos son pequeñas, puesto que si son demasiado grandes, los límites de flexibilidad de las sustancias pueden ser sobrepasados y perder su efecto original.

Formas de comprobación de la ley de Hooke:

Directamente: hallando la pendiente de una grafica realizada a partir de una serie de deformaciones realizadas a un objeto elástico (resorte), en la que se sitúan fuerzas en el eje vertical y deformación ocasionada por dichas fuerzas en el eje horizontal.

Indirectamente: midiendo el periodo para oscilaciones pequeñas del sistema masa resorte vertical y, a partir de esta magnitud, obtener la cte. de restitución del resorte, utilizando la ecuación:


Ley de Hooke: “Cuando se trata de deformar un sólido, este se opone a la deformación,

Siempre que ésta no sea demasiado grande”

Oscilación: “Oscilación, en física, química e ingeniería, movimiento repetido de un lado a otro entorno a una posición central, o posición de equilibrio.”

Frecuencia: “La frecuencia f, es el numero de oscilaciones por segundo.”

Movimiento Armónico Simple: (se abrevia m.a.s.), también denominado movimiento vibratorio armónico simple (abreviado m.v.a.s.), es un movimiento periódico, oscilatorio y vibratorio en ausencia de fricción, producido por la acción de una fuerza recuperadora que es directamente proporcional al desplazamiento pero en sentido opuesto. Y que queda descrito en función del tiempo por una función senoidal (seno o coseno). Si la descripción de un movimiento requiriese más de una función armónica, en general sería un movimiento armónico, pero no un m.a.s.

Desarrollo experimental:

Materiales: varias masas, estas no deben ser mayores de 200 gr; dos resorte, regla, cronómetro y un soporte universal.

c:\users\priepar\pictures\imagen0496.jpg c:\users\priepar\pictures\imagen0491.jpg c:\users\priepar\pictures\imagen0492.jpg c:\users\priepar\pictures\imagen0494.jpg c:\users\priepar\pictures\imagen0495.jpg c:\users\priepar\pictures\imagen0493.jpg

Procedimiento

1. Se procedió a realizar el montaje de los implementos necesarios para realizar la práctica.

2. Se tomo la medida original del resorte (sin masas), y a continuación se tomo la medida del resorte con una masa colgando en uno de sus extremos (esto se realizo para cada masa).

3. El sistema se puso a oscilar con una masa sujeta a uno de sus extremos y se tomó el tiempo para 10 oscilaciones, buscando la mayor exactitud posible (este ejercicio se realizo 4 veces para cada masa).

4. A continuación se tabularon los datos recopilados y se procedió a bosquejar la grafica de peso en función de la distancia recorrida.

5. Evidencias:

c:\users\priepar\pictures\imagen0501.jpgc:\users\priepar\pictures\imagen0500.jpgc:\users\priepar\pictures\imagen0498.jpgc:\users\priepar\pictures\imagen0499.jpgc:\users\priepar\pictures\imagen0497.jpg

RESULTADOS

Tabla (1). Esta tabla representa la elongación de cada resorte cuando se le aplica una fuerza o la masa.

MASA

RESORTE 1

(7,3cm=0,073m)

ELONGACIÓN

RESORTE 1

RESORTE 2

(6,2cm=0,062m)

ELONGACIÓN

RESORTE 2

gr

kg

20

0,02

0,097m-0,073m

0,024

0,07m-0,062m

0,008

30

0,03

0,115m-0,073m

0,042

0,085m-0,062m

0,023

40

0,04

0,13m-0,073m

0,057

0,105m-0,062m

0,043

50

0,05

0,15m-0,073m

0,077

0,11m-0,062m

0,048

60

0,06

0,17m-0,073m

0,097

0,125m-0,062m

0,063

70

0,07

0,19m-0,073m

0,117

0,145m-0,062m

0,083



Tabla (2). Esta tabla representa los tiempos para cada 8 oscilaciones y luego se saca el periodo de cada oscilación

MASA

TIEMPO (s) DE 8 OCSILACIONES

RESORTE 1

PERIODO

RESORTE 1

TIEMPO (s) DE 8 OCSILACIONES

RESORTE 2

PERIODO

RESORTE 2

gr

kg

20

0,02

3.28 / 8

0,43

2,95

0,37

30

0,03

3,65 / 8

0,45

3,23

0,40

40

0,04

4,20 / 8

0,52

3,32

0,41

50

0,05

4,65 / 8

0,58

4,28

0,53

60

0,06

5,13 / 8

0,64

4,39

0,55

70

0,07

5,38 / 8

0,67

4,99

0,62



Grafica (1). Representa la fuerza en función de la elongación del resorte.
Grafica (2). Representa la fuerza en función de el periodo de cada una oscilación.



c:\users\priepar\pictures\graficas.png
Tabla (3). Errores posibles al tomar las medidas del tiempo de cada 8 oscilaciones.









Masas (Gr)

Tiempos (S)

Error absoluto

Error relativo (%)

20

3.48

-0,02

-0,057

3.52

0,02

0,056

3.60

0

0

3.75

-0,05

-0,0133

40

4,77

-0,03

-0,062

5,5

0,02

3,6

5,45

-0,03

-0,54

5,51

0,03

0,54

50

5,56

-0,04

-0,071

6,45

-0,08

-1,22

6,56

0,03

0,45

6,6

0,07

1,07

70

6,83

0,03

0,043

7,4

-0,1

-1,33

7,51

0,01

0,133

7,48

-0,01

-0,13


ANÁLISIS

Podemos ver cómo se comporta la gráfica de fuerza (f) vs la elongación x, tomando una forma aproximada a una grafica recta, así poder encontrar la constante de elasticidad de la manera directa, dándonos un valor de 1.97 kg/s2, pero podemos ver que este valor representa una diferencia (demasiado grande) con respecto a los resultaos anteriores obteniendo la constante de elasticidad de manera indirecta que es de 5.19 kg/s2. El cual podrimos decir que otro error es el de aplicar mal las formulas para la obtención de datos finales.
Bibliografía

1. Resnick Halliday Física para Estudiantes de Ciencias e Ingeniería. Tomo I. Edición 1998.

2. Fidel Rodríguez Puerta. Física Interactiva I. Edición Universidad de los Llanos 2008.

3. www. http://usuarios.lycos.es/pefeco/pendulo.htm. Portal interactivo.

4. Física II, Oscilaciones, Ondas, Electromagnetismo y Física Moderna. Edición 1995.



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