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Trabajo Práctico Nº 2: Movimientos oscilatorios

Autoras: Carolina Funez, Ana Galliari, Malena Gioceffi Cianciolo, Triana Obregón.
Curso: 4º 12ª

Introducción

En el presente Trabajo Práctico se estudiará si el período de oscilación de un cuerpo suspendido de un resorte depende de la amplitud del movimiento oscilatorio (que queda determinada por las condiciones iniciales del mismo) y/o delas características del sistema a estudiar, es decir la masa del cuerpo que se sujeta al resorte y la constante elástica de este último.

Procedimiento experimental

Para este trabajo utilizamos: un resorte, una cinta métrica, un soporte, un juego de pesas y un cronómetro Smart Timer con sensor de barrera o fotogate, tal como se muestra en la figura.

En principio, determinamos el valor dela constante elástica del resorte, midiendo su longitud natural. En este caso, tomamos como incerteza absoluta de 0,2 cm., obteniéndola sumando la incerteza absoluta instrumental (0,1 cm.) con una incerteza absoluta asignada arbitrariamente por nosotras teniendo en cuenta un posible error en la medición (0,1 cm.). El valor de la constante elástica lo obtendremos a partir del análisis de larelación existente entre el módulo de la fuerza ejercida por el resorte y su estiramiento. Con estos datos podremos verificar que estemos trabajando en condiciones en las cuales el resorte cumple con la Ley de Hooke: K=F/Δl
Una vez tomada la longitud sin carga del resorte, colgamos una pesa de 0,1 Kg., y volvimos a medir la longitud para poder determinar el estiramiento: Δl= l-l0. Este procedimiento lollevamos a cabo cinco veces en total, aumentando en cada caso la masa suspendida del resorte, cuya incerteza fue determinada con una incerteza absoluta de 0,1 g. para cada pesa; pero también hay que tener en cuenta el peso y la incerteza de el tornillo que las sostiene al resorte: (2,5 +/- 0,1)g..Por lo tanto, cuando utilizamos más de una pesa, sumamos las incertezas de cada una y la del resorte.Para determinar el módulo de la fuerza que el resorte ejerce sobre el cuerpo suspendido tuvimos en cuenta que el resorte se halla en estado de equilibrio, lo que nos indica que las dos fuerzas que actúan sobre el cuerpo son iguales, como indica el diagrama de cuerpo libre en la figura 2. En este caso, hablamos de la fuerza del resorte y de la fuerza peso. Conocida la ecuación para obtener lafuerza peso, usamos la misma para determinar el módulo de la fuerza del resorte que, como debimos expresarlo en gramos fuerza, resulta igual a la masa. Su incerteza resulta igual a la incerteza absoluta de la o las pesas que se usaron para calcularla.

Una vez caracterizado el resorte, estudiamos la dependencia del período de oscilación del péndulo elástico con las distintas magnitudes antesmencionadas.
Para esta experiencia utilizamos el Smart Timer con su sensor de barrera en el modo pendulum. El resorte tiene adosado un suplemento que interrumpirá el haz del sensor de barrera cuando el sistema oscile. Primero colocamos una cierta masa (constante en cada medición) y medimos la posición de equilibrio del sistema, teniendo cuidado de colocar el suplemento en posición con el sensor debarrera. Luego desplazamos el cuerpo hacia abajo y medimos con la cinta métrica la nueva longitud del resorte, lo que nos permitirá determinar la amplitud con la que oscilará el resorte una vez dejado en libertad, ya que A: l-leq. Repetimos este proceso con diferentes amplitudes y completamos la tabla II con los resultados. Para asignarle una incerteza a la medición del período utilizamos un sistema derepetición de mediciones: con una determinada masa constante en cada repetición (100g.), medimos el período con el Smart Timer diez veces; la incerteza que tomamos fue la diferencia entre la medición más baja y la más alta: 0,01 s.

Al final del experimento intentamos determinar si el período del movimiento oscilatorio que realiza un cuerpo suspendido de un resorte despende de la masa de...