Laboratorio 05 OC

TECSUP – P.F.R.

Laboratorio de Física 1

PRÁCTICA DE LABORATORIO Nº 05
MOVIMIENTO ARMÓNICO
1. OBJETIVO
1) Verificar las ecuaciones correspondientes al movimiento armónico simple.
2) Determinar experimentalmente el periodo y la frecuencia de oscilación del sistema.
3) Verificarlas ecuaciones dinámicas y cinemáticas que rigen el movimiento armónico para
el sistema masa–resorte.
4) Ser capaz deconfigurar e implementar equipos para toma de datos experimentales y
realizar un análisis gráfico utilizando como herramienta el software Pasco capstone.
5) Utilizar el software Pasco capstone para verificación de parámetros estadísticos
respecto a la información registrada.

2. MATERIALES
- Computadora personal con programa Pasco Capstone instalado
- Interfase Power Link
- Sensor de movimiento
-Resorte
- Pesas
- Regla metálica
- Balanza.

3. FUNDAMENTO TEÓRICO
Hay muchos casos en los cuales el trabajo es realizado por fuerzas que actúan sobre el
cuerpo y cuyo valor cambia durante el desplazamiento; por ejemplo, para estirar un
resorte ha de aplicarse una fuerza cada vez mayor conforme aumenta el alargamiento,
dicha fuerza es directamente proporcional a la deformación, siempre que estaúltima no
sea demasiado grande. Esta propiedad de la materia fue una de las primeras estudiadas
cuantitativamente, y el enunciado, publicado por Robert Hooke en 1678, el cual es
conocido hoy como “La Ley de Hooke”, que en términos matemáticos predice la relación
directa entre la fuerza aplicada al cuerpo y la deformación producida.
F=-kx

(1)

Donde k es la constante elástica del resorte y x es laelongación del resorte.
El signo negativo en el lado derecho de la ecuación (1) se debe a que la fuerza tiene
sentido contrario al desplazamiento.

1

TECSUP – P.F.R.

Laboratorio de Física 1

3.1. Sistema masa-resorte.
Consideremos un cuerpo de masa m suspendido de un resorte vertical de masa
despreciable, fija en su extremo superior como se ve en la figura 3.1.1. si se aplica una
fuerza al cuerpodesplazándose una pequeña distancia y luego se le deja en libertad,
oscilara ambos lados de la posición de equilibrio entre las posiciones +A y –A debido a la
sección de la fuerza elástica.

Este movimiento se le puede denominar armónico, pero se realiza en ausencia de fuerzas
de rozamiento, entonces se define como “Movimiento Armónico Simple” (MAS).
Si aplicamos la Segunda ley de Newton sobre ellado izquierdo de la ecuación (1),
podemos escribir:
-k x = m a
Luego si consideramos que:

Entonces:

En este punto introduciremos la variable ω, tal que:

Por lo cual la ecuación (4) se modifica, transformándose en la siguiente expresión:
2

(2)

TECSUP – P.F.R.

Laboratorio de Física 1

La solución de (5) es una función sinusoidal conocida y se escribe de la siguiente manera:

Donde A, es laamplitud de oscilación.
La amplitud representa el desplazamiento máximo medido a partir de la posición de
equilibrio, siendo las posiciones –A y +A los limites del desplazamiento de la masa. (ωt+δ)
es el ángulo de fase y representa el argumento de la función armónica. La variable ω es la
frecuencia angular y nos proporciona la rapidez con que el ángulo de fase cambia en la
unidad de tiempo. Lacantidad δ se denomina constante de fase o fase inicial del
movimiento, este valor se determina usando las condiciones iniciales del movimiento, es
decir el desplazamiento y la velocidad inicial, seleccionando el punto del ciclo a partir del
cual se inicia la cuenta destiempo (t = 0). También puede evaluarse cuando se conozca
otra información equivalente.
Como el movimiento se repite a intervalosiguales, se llama periódico debido a esto se
puede definir algunas cantidades de interés que facilitaran la descripción del fenómeno.
Frecuencia (f), es el número de oscilaciones completas o ciclos de movimiento que se
producen en la unidad de tiempo, está relacionado con la frecuencia angular por medio de
la relación:

Periodo (T), es el tiempo que emplea el sistema para realizar una oscilación o un...