OSCILADOR ARMONICO FORZADO

Elaboró: Nelson Bahamón Cortés1
FISICA III

1.

CARTA DE COMPETENCIAS

Competencias

OSCILADOR ARMÓNICO FORZADO (SISTEMA MASA-RESORTE)

Capacidad de relacionar los resultados experimentales, con los modelos
teóricos y concluir sobre la validez de los mismos.
Habilidad de hacer medidas experimentales que le permitan estudiar un
Genérica(s) sistema físico, realizando un tratamiento de datos y unaentrega de resultados
correctos.
Estar en capacidad de recolectar, procesar, analizar y presentar correctamente
Específica(s)
datos e información.

2.

TEORÍA DE LA ENSEÑANZA – APRENDIZAJE PARA LA COMPRENSIÓN.

Básica(s)

Medición.
Topico(s)
Generador(es): Oscilaciones. Oscilador armónico armónico. Oscilador armónico forzado
Manejo de magnitudes y unidades.
Meta(s) de
Presentar medidasexperimentales correctamente.
comprensión:
Tener capacidad para identificar, plantear y resolver problemas.
Desempeño(s) El estudiante debe estar incapacidad de manejar correctamente las unidades y
de
todo lo relacionado con mediciones.
comprensión:
Los laboratorios se evaluaran directamente durante la práctica. Es decir, se tendrá
Valoración
en cuenta el trabajo durante la misma y un informe escrito que seentregará tan
continua:
pronto termine la sesión.

1

Docente UCC. Físico UN

3.

BASE TEÓRICA
Para esta práctica de laboratorio es necesario tener claros los siguientes conceptos:
Ley de Hooke. Oscilador Armónico Simple. Oscilador Armónico Forzado. Resonancia.
Curva de resonancia. Frecuencia natural, propia o de resonancia.

Uno de los ejemplos más comunes de oscilador armónico simple es elsistema masa-resorte.
En este, la fuerza que ejerce el resorte sobre el bloque cuando este se desplaza de la posición de
equilibrio está dada por la ley de Hooke.
F = - kx

(1)

Donde: k = Constante del resorte.
x = Posición de la masa con respecto al punto de equilibrio.
La frecuencia angular a la cual oscila este sistema está dada por

ω0 =

k
m

(2)

Donde: m = Valor de la masa.
Despreciando lafuerza viscosa de amortiguamiento, esta frecuencia corresponde también a la
frecuencia de resonancia del sistema, si este se fuerza en forma armónica.
En el anexo 1 se deja un resumen teórico sobre el oscilador armónico forzado. El anexo 2 es
un ejercicio opcional muy útil para aclarar dudas al respecto.
Se recomienda resolver, el problema 45 del capítulo 15 de la referencia [9.1.]2.

4.

2

MONTAJEVea el numeral 9 de esta guía (Tenga en cuenta que es el volumen 1)

5.

MATERIALES

1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.

6.

Interface y computador.
Sensor de fuerza.
Sensor de posición.
Oscilador (Wave Driver).
Resorte.
Metro.
Soporte universal y accesorios.
Juego de pesas y portapesas.

PROCEDIMIENTO

Esta práctica consta de tres partes fundamentales. En la primera se obtiene
experimentalmente (medianteley de Hooke) el valor de la constante k del resorte (numeral 6.1). En
la segunda parte, el sistema es forzado con una fuerza armónica y se estudia el comportamiento del
sistema cuando el valor de la frecuencia externa es cercano al valor de la frecuencia natural del
mismo (numeral 6.2). La tercera parte es muy similar a la segunda pero en este caso el valor de la
frecuencia externa es "igual" alvalor de la frecuencia natural del mismo (numeral 6.3).

6.1.

Constante del resorte.

Monte un sistema usando el sensor de fuerza como se indica en la figura del numeral 4. Con
el portapesas desocupado ubique claramente la posición de equilibrio del sistema, note que tiene un
primer dato correspondiente a fuerza cero y estiramiento cero.
Comience a colocar pesas gradualmente y tome en cada caso elvalor de la fuerza (F) y el
respectivo estiramiento (x). Varíe el peso en intervalos de 10 gr; obtenga por lo menos 7 puntos y
consigne los datos obtenidos en la tabla 1 con su respectivo error instrumental. Con estos valores
haga la gráfica de F vs x, y haga un ajuste lineal por mínimos cuadrados. Con dicho ajuste obtenga
el valor de la constante k del resorte y repórtelo con su respectiva...