Tp Mov Oscilatorios
Páginas: 7 (1727 palabras)
Publicado: 9 de noviembre de 2012
TRABAJO PRÁCTICO DE FÍSICA Nº2: MOVIMIENTOS OSCILATORIOS
AUTORES
Sofía Cazila, Juan Manuel Cuello, Gabriel González.
CURSO
Cuarto año, décima división.
Introducción
En el presente Trabajo Práctico se estudiará la dependencia del período de oscilación de un cuerpo suspendido de un resorte con otras variables: la amplitud, la masa del cuerpo que se sujeta al resorte y la constanteelástica del mismo. Comprobaremos si el movimiento estudiado a lo largo del trabajo práctico posee las características del movimiento armónico simple.
Procedimiento experimental
Figura II: cinta métrica
Antes de explicar el procedimiento, haremos un esquema del dispositivo experimental y sus funciones:
Figura III: Smart Timer
Figura I: soporte, resorte, sensor de barrera y pesas
Enla figura I observamos un resorte, un cuerpo elástico que incrementa su longitud al ser sometido a una fuerza y puede volver a su longitud original al dejar de ejercerse esa fuerza. Para ejercer esa fuerza utilizaremos pesas de distinta masas conocidas previamente. Para sostener el resorte, sujetaremos uno de sus extremos a un soporte. En la figura II figura una cinta métrica, que utilizaremospara medir magnitudes de longitud. Para medir magnitudes de tiempo, utilizaremos el sistema Smart Timer-Fotogate (Figura III), que permite cronometrar tiempos de hasta 0,0001 segundos e incorporarlos a su memoria. El Smart Timer mide distintos tipos de sucesos detectados por sensores conectados al cronómetro llamados fotogates, pudiéndose obtener tiempo, velocidad y aceleración. Los Fotogatesproveen señales que permiten cronometrar el tiempo transcurrido entre la emisión de un haz infrarrojo y su bloqueo por algún objeto (en este caso un elemento adosado al resorte).Una vez descrito el instrumental con el que trabajremos, pasaremos a explicar el procedimiento.
En primer lugar, determinaremos las características del resorte con el que vamos a trabajar, es decir, su longitud natural (olongitud sin carga) y su constante elástica. El valor de la constante elástica lo obtendremos a partir del análisis de la relación existente entre el módulo de la fuerza ejercida por el resorte y su estiramiento . Este procedimiento también permitirá verificar que estemos trabajando en condiciones en las cuales el resorte cumple con la Ley de Hooke, que expresa una relación de proporcionalidaddirecta entre el estiramiento y la fuerza que ejerce el resorte:
Mediremos la longitud sin carga del resorte. Luego suspenderemos una masa de valor conocido al extremo inferior, y mediremos de nuevo su longitud. Podemos explicar la situación mediante un diagrama de cuerpo libre de la masa suspendida:
En este diagrama podemos observar dos fuerzas: la fuerza peso, que le ejerce la tierra a lapesa, y la fuerza que el resorte le ejerce al mismo cuerpo. Conociendo las fuerzas que actúan sobre la pesa, podemos plantear la ecuación de masa para este cuerpo:
Como el cuerpo está suspendido, la aceleración es nula, por lo tanto:
Por lo tanto, el módulo de la fuerza del resorte es igual al peso de las pesas, cuyo valor conocemos. A continuación determinaremos el estiramiento como:Posteriormente, determinaremos la incerteza para cada variable medida. La incerteza de la fuerza del resorte es la incerteza de la masa de la pesa, la cual está indicada junto al valor de la misma (y varía para cada pesa). En cuanto a la incerteza de la longitud, le asignamos un valor de 0,3 cm, teniendo en cuenta tres fuentes de error: la mínima división del instrumento, uso no ideal del instrumentaly la indefinición del objeto a medir. El estiramiento es la resta entre dos variables de longitud, por lo que, aplicando la teoría de propagación de incertezas, la incerteza del estiramiento será la suma de las incertezas de la longitud y la longitud inicial (ambas 0,3 cm). Por ende, será de 0.6 cm.
Con los valores obtenidos y sus respectivas incertezas, confeccionaremos la Tabla I (ver la...
AUTORES
Sofía Cazila, Juan Manuel Cuello, Gabriel González.
CURSO
Cuarto año, décima división.
Introducción
En el presente Trabajo Práctico se estudiará la dependencia del período de oscilación de un cuerpo suspendido de un resorte con otras variables: la amplitud, la masa del cuerpo que se sujeta al resorte y la constanteelástica del mismo. Comprobaremos si el movimiento estudiado a lo largo del trabajo práctico posee las características del movimiento armónico simple.
Procedimiento experimental
Figura II: cinta métrica
Antes de explicar el procedimiento, haremos un esquema del dispositivo experimental y sus funciones:
Figura III: Smart Timer
Figura I: soporte, resorte, sensor de barrera y pesas
Enla figura I observamos un resorte, un cuerpo elástico que incrementa su longitud al ser sometido a una fuerza y puede volver a su longitud original al dejar de ejercerse esa fuerza. Para ejercer esa fuerza utilizaremos pesas de distinta masas conocidas previamente. Para sostener el resorte, sujetaremos uno de sus extremos a un soporte. En la figura II figura una cinta métrica, que utilizaremospara medir magnitudes de longitud. Para medir magnitudes de tiempo, utilizaremos el sistema Smart Timer-Fotogate (Figura III), que permite cronometrar tiempos de hasta 0,0001 segundos e incorporarlos a su memoria. El Smart Timer mide distintos tipos de sucesos detectados por sensores conectados al cronómetro llamados fotogates, pudiéndose obtener tiempo, velocidad y aceleración. Los Fotogatesproveen señales que permiten cronometrar el tiempo transcurrido entre la emisión de un haz infrarrojo y su bloqueo por algún objeto (en este caso un elemento adosado al resorte).Una vez descrito el instrumental con el que trabajremos, pasaremos a explicar el procedimiento.
En primer lugar, determinaremos las características del resorte con el que vamos a trabajar, es decir, su longitud natural (olongitud sin carga) y su constante elástica. El valor de la constante elástica lo obtendremos a partir del análisis de la relación existente entre el módulo de la fuerza ejercida por el resorte y su estiramiento . Este procedimiento también permitirá verificar que estemos trabajando en condiciones en las cuales el resorte cumple con la Ley de Hooke, que expresa una relación de proporcionalidaddirecta entre el estiramiento y la fuerza que ejerce el resorte:
Mediremos la longitud sin carga del resorte. Luego suspenderemos una masa de valor conocido al extremo inferior, y mediremos de nuevo su longitud. Podemos explicar la situación mediante un diagrama de cuerpo libre de la masa suspendida:
En este diagrama podemos observar dos fuerzas: la fuerza peso, que le ejerce la tierra a lapesa, y la fuerza que el resorte le ejerce al mismo cuerpo. Conociendo las fuerzas que actúan sobre la pesa, podemos plantear la ecuación de masa para este cuerpo:
Como el cuerpo está suspendido, la aceleración es nula, por lo tanto:
Por lo tanto, el módulo de la fuerza del resorte es igual al peso de las pesas, cuyo valor conocemos. A continuación determinaremos el estiramiento como:Posteriormente, determinaremos la incerteza para cada variable medida. La incerteza de la fuerza del resorte es la incerteza de la masa de la pesa, la cual está indicada junto al valor de la misma (y varía para cada pesa). En cuanto a la incerteza de la longitud, le asignamos un valor de 0,3 cm, teniendo en cuenta tres fuentes de error: la mínima división del instrumento, uso no ideal del instrumentaly la indefinición del objeto a medir. El estiramiento es la resta entre dos variables de longitud, por lo que, aplicando la teoría de propagación de incertezas, la incerteza del estiramiento será la suma de las incertezas de la longitud y la longitud inicial (ambas 0,3 cm). Por ende, será de 0.6 cm.
Con los valores obtenidos y sus respectivas incertezas, confeccionaremos la Tabla I (ver la...
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