Laboratorio de física: vibraciones y ondas

LABORATORIO DE FÍSICA: VIBRACIONES Y ONDAS

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Presentado por:

Kevin Francisco Burbano Jojoa

Código: 100418021161

Presentado a: Eduardo Andrés Cañola Sotelo.

UNIVERSIDAD DEL CAUCA.

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL.

POPAYÁN-CAUCA 2022

GUIA: MOVIMIENTO OSCILATORIO AMORTIGUADO:

Parte 1. cálculo de la constante del resorte k.

Solución:

• Inicialmente debes elegir en la barra de control de la constante del Resorte 1 un punto fijo del cuadro azul (colocarla entre la zona de Pequeña a Grande). Ese será el valor que siempre dejaras durante toda la práctica.

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1. Ingrese a la página web: https://phet.colorado.edu/sims/html/masses-and- springs/latest/masses-and-springs_es.html

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1. Elija la opción LABORATORIO:

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1. En el menú de opciones de la derecha, active las casillas “longitud natural” y “masa en equilibrio” (recuadro verde en la Figura 1).

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1. En el menú de opciones de la derecha, en la opción Amortiguamiento mueva el cursor “BARRA AZUL” a la posición “NADA”, (recuadro rojo de la figura 1).

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1. Mueva el cursor de la opción MASA (recuadro azul en la figura 1) a la posición 50 g. En la parte inferior de la pantalla aparecerá una masa con el nombre 50 g. Con el cursor presionando esa masa llévela hasta el extremo inferior del resorte. Detenga el movimiento con el botón rojo que se encuentra en el extremo superior a la derecha del resorte.

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1. Con la herramienta regla (recuadro naranja de la figura 1) mida la elongación del resorte. Realice la medida de la elongación para 5 masas diferentes (el valor de la masa se modifica variando el cursor ubicado en el recuadro azul). Utilice las herramientas longitud natural y masa en equilibrio para realizar este procedimiento.

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• [pic 34]Elabore una tabla para organizar los datos obtenidos en este procedimiento:

1. Con los datos de la tabla anterior construya una gráfica de Peso vs Elongación del resorte.

• Determine la constante de elasticidad del resorte.

Para calcular la constante de elasticidad del resorte, necesitamos utilizar la ley de Hooke, que establece que la fuerza necesaria para estirar o comprimir un resorte es proporcional a la distancia que se estira o comprime desde su posición de equilibrio. Matemáticamente, esto se puede expresar como:

F = k*x

donde F es la fuerza aplicada al resorte, x es la distancia que se estira o comprime el resorte desde su posición de equilibrio, y k es la constante de elasticidad del resorte.

Para determinar k, necesitamos conocer la fuerza y la elongación para al menos dos puntos diferentes. En este caso, tenemos cinco puntos diferentes, cada uno con su fuerza y elongación correspondientes. Podemos utilizar la información de estos puntos para calcular la constante de elasticidad del resorte.

El primer paso es calcular la fuerza F para cada peso utilizando la masa y la aceleración debida a la gravedad (9.81 m/s²). La fórmula para la fuerza es:

F = m * g

Donde m es la masa y g es la aceleración debida a la gravedad.

Para el peso 1: F = 0.05 kg * 9.81 m/s² = 0.4905 N Para el peso 2: F = 0.1 kg * 9.81 m/s² = 0.981 N Para el peso 3: F = 0.15 kg * 9.81 m/s² = 1.4715 N Para el peso 4: F = 0.2 kg * 9.81 m/s² = 1.962 N

Para el peso 5: F = 0.275 kg * 9.81 m/s² = 2.696775 N

A continuación, podemos calcular la elongación x para cada peso restando la longitud original del resorte (sin peso) de la longitud con el peso colocado. Es importante asegurarse de medir la longitud del resorte en la misma posición en la que se midió la elongación. Por ejemplo, si se midió la elongación con el resorte colgando verticalmente, también se debe medir la longitud del resorte en esa misma posición.

Para el peso 1, la elongación es de 7 cm = 0.07 m Para el peso 2, la elongación es de 13 cm = 0.13 m Para el peso 3, la elongación es de 19 cm = 0.19 m Para el peso 4, la elongación es de 25 cm = 0.25 m Para el peso 5, la elongación es de 34 cm = 0.34 m

Ahora podemos utilizar los valores de fuerza y elongación para dos de los puntos para calcular la constante de elasticidad k. Por ejemplo, podemos utilizar los puntos (0.4905 N, 0.07 m) y (0.981 N,

0.13 m):

K = (F2 - F1) / (x2 - x1)

K = (0.981 N - 0.4905 N) / (0.13 m - 0.07 m) K = 8.785 N/m

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