ArmonicoSIMPLE

MOVIMIENTO ARNMÓNICO SIMPLE: MASA EN UN RESORTE

Equipo requerido:

Tabla de experimentos
Sujetador de masas
Cronómetro
Balanza de resorte
Masas

Teoría


La figura muestra una masa sujeta de un resorte. En reposo, la masa cuelga en una posición tal que la fuerza del resorte se equilibra con la fuerza gravitacional de la masa. Cuando la masa se encuentra por debajo de este punto, el resorte jalade regreso. Cuando la masa se encuentra arriba de este punto, la gravedad jala de regreso hacia abajo. La fuerza neta en la masa, es por lo tanto una fuerza restauradora, porque ésta siempre actúa para acelerar la masa para alcanzar su posición de equilibrio.

Según la ley de Hooke la fuerza ejercida por un resorte es proporcional a la distancia que es estirado (también se aplica para lacompresión de un resorte). Esta idea está dada por la relación F=-kx donde F es la fuerza ejercida por el resorte, x es el desplazamiento del final del resorte de su posición de equilibrio, y k es la constante de proporcionalidad, llamada la constante del resorte.


Cuando un objeto es perturbado por una fuerza restauradora que es proporcional al desplazamiento del objeto desde su posición de equilibrio,el movimiento resultante es llamado el movimiento armónico simple. Cuando el movimiento armónico simple de una masa (M) en un resorte es analizado matemáticamente utilizando la 2ª ley de Newton (el análisis requiere de cálculo, por lo tanto no se demostrará aquí), el periodo de movimiento es:





En este experimento, probarás la validez de esta ecuación.
Experimento

1. Mide k, la constante delresorte en la balanza del resorte.

k=______________________ N/m.

Monta el equipo como se muestra en la figura 10.1, con 120g de masa en el portamasas (125g de masa total incluyendo el portamasas). Asegúrate que la masa del resorte esté en posición vertical para que la varilla cuelgue recto verticalmente a través del hoyo en la parte de abajo de la balanza. Esto es importante para minimizarfricción contra la masa que oscila.




ahora jala la varilla hacia abajo unos pocos centímetros. Cuando la masa deje de moverse, entonces suelta la varilla. Practica hasta que puedas soltar la varilla suavemente, para que la masa y la varilla oscilen hacia arriba y abajo y no haya frotamiento de la varilla contra un lado del hoyo.

Pon a oscilar la masa. Mide el tiempo que toma por al menos diezoscilaciones copletas. (mide el tiempo para muchas oscilaciones como se ha convenido, antes que la amplitud de la oscilación se haga muy pequeña.) registra la masa, el tiempo, y el número de oscilaciones contadas en la tabla 10.1. Divide el tiempo total por el número de oscilaciones observadas para determinar el periodo de las oscilaciones. (el periodo es el tiempo requerido para una oscilacióncompleta). Registra este valor en la tabla.

Repite la medición 5 veces. Calcula el periodo para cada medición. Después agrega tus medidas de los 5 periodos juntos y divídelos por 5 para determinar el periodo promedio para las cinco mediciones.

Usa la ecuación que se dio al principio de este experimento para calcular el valor teórico del periodo usando cada valor para la masa. (ya que la constante delresorte está en unidades de newton sobre metro tu masa deberá estar en kg.) registra tus valores en la tabla.

2. ¿tu valor teórico para el periodo predice correctamente tu valor experimental?
Repite el experimento usando masas de 175 y 225g (incluyendo la masa del portamasas).

3. ¿la ecuación para el periodo de una masa oscilante provee un buen modelo matemático para la realidad física?MOVIMIENTO ARMÓNICO SIMPLE: EL PÉNDULO

Material:

Tabla de experimentos
Sujetador de masas
Cuerda
Pivote
Masas


Teoría

El movimiento armónico simple (MAS) no está restringido a masas en resortes. De hecho, es uno de los mas comunes e importantes tipos de movimiento encontrados en la naturaleza. Desde la vibración de átomos hasta la vibración de alas de aeroplano, el MAS juega un papel importante...