Constante Dinamica De Un Resorte

FISICA II

GRUPO 1

CALCULO DE LA CONSTANTE DE UN RESORTE

Integrantes:

Alfredo Martinez Perez

Profesor:

Jorge Lozano

Mayo 30/2014

INTRODUCCION

El siguiente informe es realizado con el objeto de conocer experimentalmente la determinación de la constante elástica de forma dinámica en un M.A.S. El cual se usan diferentes instrumentos; una regla, un cronometro y un resorte con constante elástica desconocida, este último se desea someter a varios esfuerzos aplicando diferentes masas para demostrar su comportamiento ante diversas situaciones y como objetivo lograr el cálculo de la constante de elasticidad donde también se analiza la relación entre el periodo y la masa de las fuerzas aplicadas en este sistema

El diseño de este informe está basado en los conocimientos que se han adquirido a lo largo del curso para lo cual hacemos uso de la ley de Hooke y de las ecuaciones de Movimiento Armónico Simple.

La motivación de este trabajo es aprender experimentalmente lo trabajado en clases y a su vez comprobar y poder explicar por nosotros mismos la relación de un resorte en movimiento armónico simple.

Al final de este informe se presenta las conclusiones obtenidas y se decidirá si se cumplieron o no los objetivos trazados

RESUMEN

Con este informe, por medio de la ley de Hooke, se busca calcular la constante del resorte utilizado en la experiencia, para ello se recogieron los datos necesarios para dicho cálculo como lo son el periodo de oscilación del cuerpo en el resorte y la masa de este. Durante el laboratorio se tomaron unas pesas y se colocaron en la punta del resorte, que se encontraba sujeto a una base, cuando a ese resorte se le aplicaban diferentes pesos podíamos ponerlo a oscilar y calcular el tiempo que tardaba en completar diez oscilaciones. Esta acción se repitió varias veces para poder obtener un dato más preciso y real.

FUNDAMENTOS TEÓRICOS

MOVIMIENTO ARMONICO SIMPLE (MAS)

Una de las consecuencias de la acción de las fuerzas sobre la materia es que puede llegar a deformarla. Entre los distintos comportamientos destacan aquellos cuerpos que, aun deformándose, recuperan la forma inicial cuando la fuerza deja de actuar; estos cuerpos reciben el nombre de elásticos. La deformación de estos cuerpos obedece a la conocida como Ley de Hooke, donde existe una fuerza restauradora F que es directamente proporcional a su elongación:

El oscilador armónico es el ejemplo más simple de sistema físico que describe un movimiento vibratorio armónico simple, y corresponde a un sistema sobre el que actúa únicamente una fuerza restauradora que obedece a la ley de Hooke.

La ecuación que describe el movimiento de este sistema puede encontrarse de una forma muy sencilla, teniendo en cuenta que únicamente interesa la dirección en la que se produce el movimiento. Para ella:

Como el movimiento de este sistema es del tipo armónico simple, es posible sustituir el valor de la aceleración por el que ya se obtuvo en el punto anterior (a = -ω2•x), resultando

Donde sustituye al producto , ya que la masa del oscilador y la pulsación son constantes. Por tanto, y la frecuencia angular es:

El movimiento de un oscilador armónico está determinado por su frecuencia angular o pulsación (ω) que viene dada por la expresión:

Si recuerdas la expresión del periodo en función de la frecuencia angular (T = 2•π/ω), puede obtenerse el periodo de un oscilador armónico:

Y como la frecuencia es la inversa del periodo, es inmediato encontrar que:

Observa cómo el periodo de oscilación depende únicamente de la masa del oscilador y de la constante elástica del muelle, siendo independiente de la amplitud de la misma.

Elementos:

1. Oscilación o vibración: es el movimiento realizado desde cualquier posición hasta regresar de nuevo a ella pasando por las posiciones intermedias.

2. Elongación: es el desplazamiento de la partícula que oscila desde la posición de equilibrio hasta cualquier posición en un instante dado.

3. Amplitud: es la máxima elongación, es decir, el desplazamiento máximo a partir de la posición de equilibrio.

4. Periodo: es el tiempo requerido para realizar una oscilación o vibración completa. Se designa con la letra "t".

5. Frecuencia: es el número de oscilación o vibración realizadas en la unidad de tiempo.

6. Posición de equilibrio: es la posición en la cual no actúa ninguna fuerza neta sobre la partícula oscilante.

LEY DE HOOKE

Para llegar a este descubrimiento ROBERT HOOKE, antes tuvo que desenvolverse en la metalurgia y algún “mecánicoherrero” debió construir una pieza metálica enrollada en forma de hélice y descubrir sus propiedades. El estudio cuantitativo de estas propiedades llegó más tarde.

Para poder comprender aún mejor esta Ley, es necesario también tener conocimientos básicos de ELASTICIDAD, ya que en el armado del dispositivo utilicé un material elástico (resorte).

La elasticidad es la propiedad de un material que le hace recuperar su tamaño y forma original después de ser comprimido o estirado por una fuerza externa. Cuando una fuerza externa actúa sobre un material causa un esfuerzo o tensión en el interior del material que provoca la deformación del mismo. En muchos materiales, entre ellos los metales y los minerales, la deformación es directamente proporcional al esfuerzo. Esta relación se conoce como ley de Hooke, así llamada en honor del físico británico Robert Hooke, que fue el primero en expresarla. No obstante, si la fuerza externa supera un determinado valor, el material puede quedar deformado permanentemente, y la ley de Hooke ya no es válida. El máximo esfuerzo que un material puede soportar antes

...