laboratorio de fisica numero 1

UNIVERSIDAD NACIONAL
“SANTIAGO ANTUNEZ DE MAYOLO”

FACULTAD DE CIENCIAS

DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE CIENCIAS
SECCIÓN DE FÍSICA

MANUAL DE PRÁCTICAS DE LABORATORIO DE FISICA II

PRACTICA N° 01 “MÓDULO DE RIGIDEZ DE UN MATERIAL”



M.Sc. Optaciano L. Vásquez García

HUARAZ - PERÚ
2014
UNIVERSIDAD NACIONAL FACULTAD DE CIENCIAS
“SANTIAGOANTÚNEZ DE MAYOLO” DEPARTAMENTO DE CIENCIAS SECCIÓN DE FÍSICA
CURSO: FÍSICA II
PRÁCTICA DE LABORATORIO Nº 01.


PRÁCTICA DE LABORATORIO Nº 3.



I. OBJETIVO(S):

I.1. Objetivo General

Estudiar experimentalmente el comportamiento de los resorte
Estudiar la dependencia del período de oscilación del resorte con la masa.

I.2. Objetivosespecíficos

Calcular la constante elástica de un resorte helicoidal por el método dinámico
Verificar la existencia de fuerzas recuperadoras
Calcular el módulo de rigidez del alambre del cual está hecho el resorte helicoidal

II. MATERIALES A UTILIZAR:

Un resorte helicoidal
Un soporte universal con dos varillas de hierro y una nuez.
Una regla graduada en milímetros.
Un vernier cuyasensibilidad es 0.05 mm.
Un micrómetro cuya sensibilidad es 0.01 mm.
Un juego de pesas ranuradas y porta pesas.
Una balanza.
Un cronometro.
Un nivel de burbujas.
Una prensa

III. MARCO TEORICO Y CONCEPTUAL:

III.1. Vibraciones libres de partículas
Uno de los método que nos permite determinar la constante elástica k de un resorte es el método dinámico el que comprende a un movimiento armónicosimple. Para mostrar esto, consideremos una partícula de masa sujeta a un resorte ideal de rigidez k tal como se muestra en la figura 1.1a. Si el movimiento descrito por m es vertical, la vibración es de un solo grado de libertad. Cuando m está en equilibrio estático, las fuerzas que actúan sobre ella son el peso, W = mg y la fuerza elástica. Si se aplica las ecuaciones de equilibrio al DCL, setiene
(1.1)

Figura 1.1. Diagrama de cuerpo libre de m: (a) en equilibrio estático y (b) en movimiento
Si se desplaza el cuerpo una distancia xm a partir de la posición de equilibrio estático y luego se le suelta sin velocidad inicial, el cuerpo se moverá hacia arriba y hacia abajo realizando un movimiento armónico simple deamplitud xm. Para determinar el periodo de oscilación del cuerpo m, se aplica la segunda ley de newton en una posición arbitraria x, esto es:

(1.2)

Reemplazando la ecuación (1,1 en (1.2), resulta:

(1.3)
El movimiento definido por la ecuación (3)* se conoce como movimiento armónico simple y se caracteriza por que la aceleración es proporcional y de sentido opuesto aldesplazamiento. También se puede escribir en la forma
(1.4.)
En donde ωn se denomina frecuencia natural circular o pulsación natural, y se expresa,
(1.5)
La solución de la ecuación diferencial lineal de segundo orden con coeficientes constantes dada por la ecuación (1.4) es de la forma
(1.6)
Donde A y B son constantes que se determinan de las condiciones iníciales.
A veces esmás conveniente escribir la ecuación (2.6) en una forma alternativa dada por
(1.7)
La velocidad y la aceleración están dadas por
(1.8)
(1.9)
La gráfica de la posición x en función del tiempo t muestra que la masa m oscila alrededor de su posición de equilibrio. La cantidad xm se le denomina amplitud de la vibración, y el ángulo φ se denomina ángulo de fase. Como semuestra en la figura 2.3, τ es el período de la vibración, es decir el tiempo que tarda un ciclo.
(1.10)
Si se considera la masa efectiva del resorte (mref ), la ecuación se escribe de la forma:

(1.11)

Si se traza una gráfica el cuadrado del periodo (T2) en función de la masa m de la partícula se obtiene una línea recta la misma que no pasa por el origen de coordenadas...