PENDULO SIMPLE Laboratorio de Física Calor y Ondas

PENDULO SIMPLE

Manuel  Pérez, Jaquelin García, Katia Beleño, Luis Castillo

Profesor Jaime Márquez. Grupo SD3 – Mesa 1. 16-05-2013

Laboratorio de Física Calor y Ondas, Universidad de la Costa, Barranquilla

Resumen

La presente experiencia se divide en dos partes un caso dinámico y uno estático, tiene como propósito analizar la oscilación de un sistema masa-resorte para reforzar o consolidar algunos  conceptos como su constante elástica y el periodo del movimiento, logrado a través de la obtención de resultados en el laboratorio cuando se modifican ciertas variables del sistema mencionado, tales como la masa, la amplitud y la constante de elasticidad. Las simulaciones realizadas en el laboratorio arrojan diferentes gráficas en las que se pueden evidenciar lo ocurrido en estos sistemas e inferir acerca de los conceptos anteriormente mencionados.

Palabras claves

Dinámico, estático, periodo, masa-resorte.

Abstract

This experience is divided into two parts one static and one dynamic case, we aim to analyze the oscillation of a spring-mass system to strengthen or consolidate some concepts such as the spring constant and the period of the movement, achieved through obtaining results in the laboratory when modifying certain system variables mentioned, such as the mass, the amplitude and the elasticity constant. The simulations carried out in the laboratory yield different graphs which can indicate what happened in these systems and to infer about the above concepts.

Key words

Dynamic, static, period, mass-spring.

1.  Introducción

Otro ejemplo de movimiento Armónico Simple es el sistema masa-resorte que consiste en una masa “m” unida a un resorte, que a su vez se halla fijo con una pinza en un soporte universal. El resorte es un elemento muy común en máquina. El resorte tiene una longitud normal, en ausencia de fuerzas externas, pero cuando se le aplican fuerzas se deforma alargándose o acortándose en una magnitud “x” llamada “deformación”. Cada resorte se caracteriza mediante una constante “k” que es igual a la fuerza por unidad de deformación que hay que aplicarle. La fuerza que ejercerá el resorte es igual y opuesta a la fuerza externa aplicada (si el resorte deformado esta en reposo) y se llama fuerza de restitución (recuperadora) elástica.

2.  Fundamentos Teóricos

El movimiento armónico simple es un movimiento periódico de vaivén, en el cual un cuerpo oscila a un lado y a otro de suposición de equilibrio en una dirección determinada y en intervalos iguales de tiempo. Además la fuerza aplicada sobre el cuerpo debe ser proporcional a la distancia entre el cuerpo y la posición de equilibrio. Una partícula sometida a este tipo de movimiento tendrá un punto central, alrededor del cual oscilará. Algunos ejemplos de movimiento armónico simple son el péndulo, el sistema masa-resorte, las moléculas cristalinas y muchos otros en la naturaleza. Los elementos que caracterizan a un movimiento armónico simple, representados en el sistema masa- resorte vertical.

Una oscilación completa es el movimiento realizado desde cualquier posición hasta regresar nuevamente a ella, con igual dirección y velocidad, pasando por las posiciones intermedias.

La posición de equilibrio es aquella en la cual no actúa ninguna fuerza neta sobre la partícula oscilante.

Fuerza de restitución: es la fuerza que ejerce el resorte para tratar de regresar la masa a su posición de equilibrio.

La amplitud (A) es la máxima elongación, es decir, el desplazamiento máximo a partir de la posición de equilibrio.

El período (T) es el tiempo requerido para realizar una oscilación o vibración completa.

La frecuencia (f) es la cantidad de oscilaciones realizadas por unidad de tiempo.

[pic 2]

Figura 1. Masa-resorte (caso estático).

[pic 3]

Figura 2. Masa-resorte (caso dinámico).

3.  Desarrollo experimental

En la experiencia, se contó con un soporte universal, un resorte muy liviano, cuerpos de diferentes masas, cronometro, una regla.

1. Primero realizamos el montaje de todo el sistema masa-resorte

1. Luego para el caso estático colocamos cuerpos de diferentes masas y medimos el estiramiento.

1. Para el caso dinámico cada que poníamos las diferentes masas hacíamos oscilar el sistema un número de veces y la dividíamos por el tiempo para hallar el periodo.

1. Al final obtuvimos una tabla con los diferentes periodos a diferentes longitudes y con diferentes masas. 

4.  Cálculos y análisis  De Resultados

Tabla 1. Caso Estático.

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