Tp fisica movimiento armonico simple

Introducción

El objetivo de este Trabajo Práctico es estudiar la dependencia del período de oscilación de un cuerpo suspendido de un resorte con la amplitud y otras características del sistema, principalmente la masa del cuerpo suspendido y la constante elástica del resorte.
Consideramos período de oscilación al tiempo que tarda el resorte para hacer un ciclo de oscilación completo (T);amplitud (A) a la diferencia entre la longitud de equilibrio (leq) - es decir, la longitud del resorte con el cuerpo suspendido cuando cesa su movimiento - y la longitud elegida para comenzar la oscilación (l); la masa, al peso del cuerpo suspendido (m) y la constante elástica (k) a la constante de la relación de la fuerza ejercida por el resorte (Fr) y su estiramiento (Δl), siempre que cumpla con laLey de Hooke (|Fr| / Δl = cte = k).
La fuerza del resorte es equivalente al peso del cuerpo dada la segunda ley de Newton (ΣF = m.a). En este caso, |Fr| - |P| = m.a.
Siendo |P| el peso calculado como la masa por la gravedad y la aceleración equivalente a cero porque el sistema está en equilibrio, pudimos concluir que la sumatoria de fuerzas era igual a cero. Teniendo sólo dos fuerzas actuando(Fr y P) concluimos que
|Fr| = |P|.

Procedimiento experimental

Para realizar el experimento utilizaremos un resorte suspendido de un pie, en el extremo del cual colocamos una variedad de cuerpos de diferentes masas; una cinta métrica, el Smart-Timer y sus respectivos sensores de barrera.


PONER FIGURA 1 Y PIE DE FIGURA


Lo primero que hicimos fue corroborar que el resortecumpliera con la Ley de Hooke (|FR| / Δl = cte). Para ello medimos la longitud natural del resorte (l0) – su longitud sin ninguna carga – y la longitud de equilibrio del resorte con un cuerpo suspendido (leq). Δl, estiramiento, era igual a la longitud de equilibrio menos la natural (Δl = leq – l0). A su vez, establecimos la fuerza ejercida por el resorte (Fr) a partir de la masa de los cuerpossuspendidos. Realizamos el experimento con varias masas distintas. A partir de estas mediciones que determinaron una función de proporcionalidad directa, logramos obtener la constante elástica del resorte (k) que es 6,3.

PONER GRAFICO 2 Y PIE DE GRAFICO

Una vez que observamos que el resorte sí cumplía con la Ley de Hooke, procedimos a analizar su relación con la amplitud de oscilación. Con este fin,establecimos el período de oscilación para diferentes amplitudes con el mismo cuerpo suspendido en él, utilizando el Smart Timer para medir los períodos. Colocaremos el sensor de barrera como se observa en la Figura 1 procurando que en su posición pueda registrar la placa añadida para ello al resorte, y elegiremos el modo ‘Pendulum’ para el cronómetro. Luego de colocar la masa conocida en elresorte y medir su longitud de equilibrio con una cinta métrica, lo desplazamos hacia abajo estableciendo una determinada longitud para calcular la amplitud (A = l-leq). Para ello, pulsaremos el botón START/STOP del cronómetro y liberaremos el cuerpo. Después de tres interrupciones del haz infrarrojo veremos en la pantalla del Smart Timer el valor del período de oscilación. Cabe aclarar que lasinterrupciones son tres dado que el período de oscilación termina cuando el resorte cumple un ciclo entero (el objeto vuelve al punto de inicio con las mismas características con las que partió); y a la segunda interrupción del haz, la velocidad del resorte es de sentido opuesto a la inicial. Realizaremos este procedimiento cinco veces, siempre con una misma pesa para conservar la masa, pero variando laamplitud del movimiento.
Una vez determinada la relación entre el período de oscilación y la amplitud de la oscilación, analizamos la existente con la masa del cuerpo suspendido. Para esto suspendimos una variedad de cuerpos en el resorte, en la mayoría de los casos más de uno para establecer distintas masas. Utilizaremos el Smart-Timer para medir el período de oscilación con cada una de las...