FÍSICA GENERAL

ESCUELA DE CIENCIAS AGRÍCOLAS, PECUARIAS Y DE MEDIO AMBIENTE

PRACTICAS DE LABORATORIO 3 Y 4

ROBIN PALACIO MENDEZ Cod. 16187606

Grupo: 100413_42

TUTORA DE LABORATORIO: ALEXANDRA CASTRO

TUTOR DE CURSO: VICTOR MANUEL BOHORQUEZ

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNAD

CARTAGENA DEL CHAIRA, Noviembre de 2013

INTRODUCCIÓN

PRACTICA 3

El presente trabajo tiene como finalidad dar a entender uno de los movimientos especiales del movimiento oscilatorio, a través de prácticas de laboratorio y documentación recibidas a través de cada uno de las investigaciones de cada uno de los integrantes de este grupo.

En donde dicho informe describe el análisis de cada una de las actividades realizadas según el laboratorio propuesto; en donde analizamos el movimiento de oscilación teniendo en cuenta el número de oscilaciones de acuerdo a su tiempo y asimismo por medio de un resorte determinar el número de oscilaciones según el peso de 5 objetos propuestos.

También este estudio contiene la teoría básica acerca del movimiento armónico simple, y así poder entender con exactitud sus magnitudes y conceptos básicos de uno de los movimientos especiales de un movimiento oscilatorio, el movimiento armónico simple.

La información se obtuvo por medio de investigaciones teórico prácticas las cuales nos permiten una mejor comprensión del tema propuesto en este laboratorio; y así poder proponer conclusiones llenas de razonamientos lógicos y evaluados.

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

Analizar e interpretar el comportamiento del movimiento armónico simple por medio de la experiencia.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Analizar e interpretar en práctica el movimiento oscilatorio identificando las características principales del mismo.

Estudiar la relación entre fuerzas recuperadoras y movimiento oscilatorio. Determinar la dependencia del período con la amplitud para pequeñas oscilaciones. Determinar experimentalmente la relación entre el período y la longitud del péndulo.

MARCO TEÓRICO

MOVIMIENTO ARMÓNICO SIMPLE

El péndulo es un ejemplo usual de tal tipo de movimiento, es el movimiento que realiza un cuerpo alrededor de una posición de equilibrio y sobre una misma trayectoria.

Es de resaltar que en el movimiento oscilatorio siempre existe la presencia de una fuerza que siempre empuja al objeto hacia la posición de equilibrio. Es la acción de una fuerza recuperadora elástica, proporcional al desplazamiento y en ausencia total de rozamiento.

Se puede decir que la función seno o del coseno representa un movimiento vibratorio conocido como movimiento armónico simple, que es aquel que se obtiene cuando los desplazamientos del cuerpo vibrante son directamente proporcionales a las fuerzas causantes del mismo.

También se reconoce con la sigla (M.A.S.) es un movimiento rectilíneo con aceleración variable producido por las fuerzas que se originan cuando un cuerpo se separa de su posición de equilibrio, o sea un cuerpo oscila cuando se mueve periódicamente respecto a su posición de equilibrio y resulta muy sencillo de describir matemáticamente.

El M.A.S. un movimiento repetitivo de un cuerpo en el cual este continua regresando a una posición dada después de un intervalo fijo. Entre los movimientos que exhiben un movimiento periódico están los de péndulo o una pelota de playa sobre las olas. El movimiento armónico simple también es la base para que entendamos las ondas mecánicas, las ondas del sonido, las ondas sísmicas, las ondas en cuerdas estiradas, etc. El movimiento de un péndulo también puede ser la base para comprender la naturaleza de las ondas electromagnéticas y la forma como se propagan en el espacio. En consecuencia primero debemos estudiar oscilaciones y ondas si queremos entender los conceptos y teorías de la física atómica.

MOVIMIENTO PENDULAR

El movimiento pendular es una forma de desplazamiento que presentan algunos sistemas físicos como aplicación práctica al movimiento armónico simple.

PÉNDULO SIMPLE

Péndulo simple es constituido por una masa puntual suspendida de un hilo inextensible y sin peso que oscila en el vacío, en ausencia de fuerza de rozamiento. Dicha masa se desplaza sobre un arco circular con movimiento periódico. Esta definición corresponde a un sistema teórico que en la práctica se sustituye por una esfera de masa reducida suspendida de un filamento ligero.

β

m.g cosβ

β

TL

m.g senβ

m.g

La fuerza de recuperación debería ser proporcional a, puesto que la longitud L es constante. En el movimiento de un lado a otro de la lenteja, la fuerza de recuperación necesaria es proporcionada por la componente tangencial del peso.

INSTRUMENTOS

Soporte universal

Es una pieza del equipamiento de laboratorio que sirve para sujetar tubos de ensayo, buretas, embudos de filtración, criba de decantación o embudos de decantación, etc. Se emplea para montar aparatos de destilación y otros equipos similares más complejos.

Cuerda

Cronometro:

Trasportador:

Regla:

Esfera con argolla:

Juego de Pesitas

PROCEDIMIENTO

1. A un extremo de la cuerda cuelgue una esfera y el otro extremo sosténgalo del soporte universal.

2. Para una longitud de la cuerda de 100 cm mida el periodo de la oscilación de la siguiente manera: Ponga a oscilar el péndulo teniendo cuidado que el ángulo máximo de la oscilación no sobrepase de 15°. Tome el tiempo de 10 oscilaciones completas, entonces el periodo (tiempo de una oscilación) será el tiempo de 10 oscilaciones dividido por 10. Repita varias veces.

3. Varíe la longitud del péndulo gradualmente disminuyendo 10 cm. cada vez y en cada caso halle el periodo de oscilación.

4. Consigne estos datos en la tabla.

L(m) 100

cm

90

cm

80

cm

70

cm

60 cm 50 cm 40 cm 30 cm 20 cm 10 cm

T(s) 20,98

seg.

19,9

2

seg.

18,32

seg.

17,74

seg.

16,07

seg.

14,90

seg.

13,46

seg.

11,86

seg.

9.15

seg.

6,87

seg.

5. Realice una gráfica, T = f (L), o sea del periodo en función de la longitud y determine qué tipo de función es.

Podemos verificar que el tiempo varia de manera proporcional a la longitud, entre más reducimos la cuerda más se reduce el tiempo de oscilación.

6. Calcule la constante de proporcionalidad.

K= LT

=cm /seg

K= 6015,07

=3.98cm / seg

K= 5014,30

=3.49cm /seg

K= 4011.46

=3.49cm /seg

K= 3010.26

=2.92cm /seg

K= 209,15

=2.18 cm /seg

K= 105.87

=1,70cm / seg

7. Realice un breve análisis de la práctica y de sus resultados.

Un péndulo simple no es más que un cuerpo de masa M colocado en un extremo de una cuerda de longitud X.Un movimiento periódico es el desplazamiento de una partícula de tal manera que a intervalos de tiempo iguales se repita con las mismas características.

SEGUNDA PARTE

1 Establezca previamente el valor de la masa de cada una de las cinco pesitas de

esta práctica.

2. Fije el extremo superior del resorte del soporte universal y del extremo inferior

cuelgue una pesita.

3. Ponga a oscilar el sistema resorte-masa. Mida el periodo de oscilación con el mismo

método que se utilizó para el péndulo. Realice como mínimo tres mediciones y tome el

valor promedio.

4. Repita el paso 3 para 5 diferentes pesos.

5. Escriba los datos en la tabla 4 y calcule en cada caso k.

M 50 g 100 g 150 g 200 g 250 g

T 04,50 06,37 07,05 08,53 09,34

K 4.5 0.637 0.705 0.853 0.934

Pesa 50 gr

T= lf

T=4,5010

=0,45

Pesa 100 gr

Pesa 200 gr

T= lf

T=8,5310

=0,853

Pesa 250 gr

T= lf

T=9,3410

=0,934

T= lf

T=6,3710

=0,637

Pesa 150 gr

T= lf

T=7,0510

=0,705

6. Establezca la k promediando los valores obtenidos. Determine las unidades de k.

Masa 50 gr

K=4 π2∗mt 2

K=4 π2∗0,05kg(0,450)2

K=4 π2∗¿0.2469

K=¿3.9504

Pesa 200 gr

T= lf

T=8,5310

=0,853

Pesa 250 gr

T= lf

T=9,3410

=0,934

Masa 200 gr

K=4 π2∗mt 2

K=4 π2∗0,2kg(0,835)2

K=4 π2∗¿0. 2868

K=¿ 4.5888

Masa 250 gr

K=4 π2∗mt 2

Masa 100 gr

K=4 π2∗mt 2

K=4 π2∗0,1kg

¿¿

K=4 π2∗¿0.2477

K=¿3.9632

Masa 150 gr

K=4 π2∗mt 2

K=4 π2∗0,15 kg(0,736)2

K=4 π2∗¿ 0.5416

K=¿0.0812

CONCLUSIONES.

El Movimiento Armónico Simple es un movimiento periódico en el que la posición varía según una ecuación de tipo senoidal.

La velocidad del cuerpo cambia continuamente, siendo máxima en el centro de la trayectoria y nula en los extremos, donde el cuerpo cambia el sentido del movimiento.

Masa 200 gr

K=4 π2∗mt 2

K=4 π2∗0,2kg(0,835)2

K=4 π2∗¿0. 2868

K=¿ 4.5888

Masa 250 gr

K=4 π2∗mt 2

La velocidad del cuerpo cambia continuamente, siendo máxima en el centro de la trayectoria y nula en los extremos, donde el cuerpo cambia el sentido del movimiento.

PRÁCTICA N°. 4 CONSERVACIÓN DE LA ENERGIA

OBJETIVO GENERAL: A partir de un experimento sencillo observar que hay diferentes tipos de energía y que se conserva la energía total.

MARCO TEORICO

La energía es fundamental en los diversos movimientos que se realizan a diario, y para calcular, se hacen diferentes procedimientos matemáticos, como los que veremos en esta práctica. La conservación de la energía es el fundamento del primer principio de la termodinámica, por esto la necesidad de ir realizando estos laboratorios que den bases firmes para estudios más avanzados.

MATERIALES

Soporte Universal Nuez para colgar un péndulo. Nuez para instalar un vástago o varilla corta y delgada. Hilo y cuerpo (péndulo). Regla

PROCEDIMIENTO

¿Cuál es la altura a la que hay que soltar un cuerpo atado a una cuerda, para que después de chocar con un obstáculo la cuerda, este pueda dar una vuelta completa de radio R?

1. Realice el montaje mostrado en la figura, que consiste en un péndulo que se

encuentra en su recorrido con una varilla o vástago y puede empezar a dar

vueltas o tener otro movimiento pendular, lo cual depende de la altura H a la que

se suelta el cuerpo.

1. Mida la altura “mínima” H a la que se suelta el cuerpo, para que dicho cuerpo pueda realizar la vuelta completa en un movimiento circular de radio R. Esto repítalo tres veces. Recuerde que si la altura es un poco menor a la que midió el movimiento deja de ser circular.

2. Cambie el valor del radio cinco veces y vuelva a medir dicha altura mínima. Los resultados escríbalos en la siguiente tabla.

H 26 29 35 38 48

R 8 10 12 14 18

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

Módulo de Física General del curso

Guía componente práctico del curso 100413-Física General.