Calibración dinámica de un resorte

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA SEDE MEDELLÍN

ESCUELA DE FÍSICA

LABORATORIO DE FÍSICA MECÁNICA

PRÁCTICA: CALIBRACIÓN DINÁMICA DE UN RESORTE

FUNDAMENTO TEÓRICO:

• Cifras significativas.

• Propagación de incertidumbres

• Linealización

• Regresión lineal

• Ley de Hooke

• Oscilaciones sistema masa-resorte

TRABAJO PRÁCTICO:

 Colgar el porta-pesas con una “pesa” cuya masa esté entre 50 g y 100 g en el extremo inferior del resorte (Figura 1). Hacer oscilar este sistema y usando el cronómetro (cronómetro virtual de PhysicsSensor con apreciación de 0,01 s) medir el tiempo necesario para que éste oscile 10 veces y reportar dicho valor en la Tabla 1. Repetir este procedimiento con la misma “pesa” otras 9 veces (por razones prácticas de metrología es conveniente que cronometre durante toda la sesión un mismo integrante del grupo). Calcular el tiempo medio y su desviación estándar de la media (Ec. 1). Decidir que incertidumbre absoluta se va a reportar para los datos de tiempo (¿será la apreciación del cronómetro o la desviación estándar de la media?). Esta será la incertidumbre absoluta que se le asignará a todas las medidas de tiempo posteriores en esta práctica.

[1]

Figura 1.

Tabla 1: Datos empleados para el cálculo de la desviación estándar de la media

Masa (kg) 0,0597

TIEMPO PARA 10 0SCILACIONES

DATO 1 8,70

DATO 2 8,66

DATO 3 8,67

DATO 4 8,58

DATO 5 8,65

DATO 6 8,53

DATO 7 8,71

DATO 8 8,63

DATO 9 8,64

DATO 10 8,68

MEDIA 8,645

DESVIACIÓN ESTÁNDAR 0,017336538

 Bajar el "porta-pesas + pesa" del sistema "masa-resorte" y empleando la balanza medir su masa y reportarla con su respectiva incertidumbre absoluta (Tabla 1). Esta incertidumbre será la que se reportará en todas las medidas siempre que se siga el mismo procedimiento.

 Reportar el resultado de las medidas definitivas del procedimiento anterior en la primera fila de la tabla 2. Para calcular las incertidumbres en el periodo P y su cuadrado, emplear las ecuaciones [2] y [3] (***Nota: Para la entrega del informe dichas ecuaciones se deben demostrar):

[2]

[3]

DEMOSTRACIONES:

Sea la fórmula del periodo donde t es el tiempo total y n igual al número de oscilaciones. En nuestro caso . Empleamos la fórmula de la incertidumbre

Por ser n una constante el segundo término de la sumatoria se hace cero

Ahora usamos la misma fórmula para saber la incertidumbre del periodo al cuadrado

Tabla 2: Recolección de datos con sus incertidumbres

Número de oscilaciones

Tiempo

(s)

(s)

Periodo

(s)

...