PROPAGACION DE L SONIDO Y MOVIMIENTO ARMONICO SIMPLE

PROPAGACION DE L SONIDO Y MOVIMIENTO ARMONICO SIMPLE

PROCEDIMIENTO.

Esta actividad consta de realizar la resolución de 3 problemas distintos con diferentes tipos de efecto, el primero movimiento armónico simple de muelles, el segundo es sobre presión y fluidos en mecánica de fluidos tubo venturi, y el tercero sobre el efecto Doppler y su utilización.

DESARROLLO.

Parte 1

Para comenzar, deberás tener lista tu computadora o Tablet para que puedan funcionar correctamente los simuladores computacionales que se van a emplear como laboratorio de física virtual, por lo que debes asegurarte de tener instalado los programas Java y Adobe Flash Player; en caso de que no sea así revisa la sección de Recursos y podrás encontrarlos para descargar.

Para el primer criterio de evaluación, en donde el propósito es determinar los diferentes parámetros que caracterizan al M.A.S. en un sistema masa-resorte, haz funcionar la simulación “Laboratorio de resortes y masa” (recuerda que se encuentra en la sección de Recursos) y realiza lo siguiente:

[pic 2]

Haz clic para activar el reloj y también aumenta la fricción a “mucho” para evitar que el sistema oscile intermitentemente, ya que primero debes determinar la constante de fuerza del resorte.

[pic 3][pic 4]

Cuelga la masa de 50 g en el resorte 1 y con la regla mide la distancia que se estiró el resorte. Haz lo mismo con las masas de 100 g y de 250 g en los resortes 2 y 3.

[pic 5]

Llena la siguiente tabla para determinar la constante del resorte, mediante la ley de Hooke:

[pic 6]

Quita las masas graduadas en gramos y ahora cuelga las masas de colores verde, dorada y roja en los resortes 1, 2 y 3 respectivamente, y calcula las masas (en g) de estos objetos, llenando la siguiente tabla:

[pic 7]

[pic 8]

Quita las masas de colores y ahora mueve el botón de “suavidad del resorte 3” a la condición de “suave” y cuelga la masa de 50 g para que midas el estiramiento del resorte y determines la constante del resorte “suave”, luego aumenta la condición del resorte a “duro” y cambia la masa por la de 250 g, para que nuevamente determines la constante del resorte “duro” y escribe los resultados en la siguiente tabla:

[pic 9]

[pic 10]

Resorte 3 en suave peso de 50 gramos estiramiento de 0.265 m.

[pic 11]

Resorte 3 en normal peso de 50 gramos estiramiento de 0.05 m.

[pic 12]

Resorte 3 en duro peso de 250 gramos estiramiento de 0.045 m.

Obteniendo los siguientes datos siempre utilizando una constante de gravedad definida en este caso la de la Tierra en 9.81.

[pic 13]

CON LA MASA DE 250 G EN EL RESORTE 3, EN LA CONDICIÓN DE “DURO”, SOSTÉN LA MASA EN LA LÍNEA QUE CORRESPONDE AL RESORTE SIN ESTIRAR, Y SUÉLTALA PARA QUE SE PRODUZCA UN MOVIMIENTO ARMÓNICO SIMPLE (M.A.S). PARA UNA MEJOR OBSERVACIÓN Y PRECISIÓN EN LAS MEDICIONES, HAZ CLIC EN EL TIEMPO “1/16” PARA TENER UN MOVIMIENTO EN CÁMARA LENTA. ACTIVA TAMBIÉN EL RELOJ Y TOMA EL TIEMPO DE 5 OSCILACIONES PARA QUE CALCULES EL PERIODO Y LO COMPARES CON EL PERIODO TEÓRICO. CUELGA también las masas de 50 g y 100 g en los resortes 1 y 2, para producir un M.A.S. Similar al del resorte 3 y escribe los resultados en la siguiente tabla:

Considerando que el Periodo Experimental es el valor que resulta del tiempo total entre las 5 oscilaciones, se tiene (para cada evento):

[pic 14]

[pic 15]

[pic 16]

[pic 17]

[pic 18]

[pic 19]

[pic 20]

[pic 21]

[pic 22]

[pic 23]

[pic 24]

[pic 25]

[pic 26]

Con el periodo experimental determina las constantes A, ω, Vmax, amax, y llena la siguiente tabla:

Amplitudes similares en masas y resortes 1 y 2, pero en resorte 3 tenemos calidad de resorte duro y su desplazamiento cambio a 6 cm.

Para calcular ω =√(K/m)

Y para obtener k=F/x=masa por g constante de gravedad sobre desplazamiento

Resorte 1

K=masa*g/x =0.050*9.81/0.055=8.9182

W=Raiz(K/m)=Raiz(8.9182/0.050)=13.3553

Velocidad Max=w*A=13.3553*0.055=0.735

Resorte 2

K=masa*g/x =0.100*9.81/0.0105=9.3429

W=Raiz(K/m)=Raiz(9.3429/0.100)=9.6658

Velocidad Max=w*A=9.6658*0.105=1.015

Resorte 3

K=masa*g/x =0.250*9.81/0.060=40.8750

W=Raiz(K/m)=Raiz(40.8750/0.250)=12.7867

Velocidad Max=w*A=12.7867*0.060=0.767

La aceleración ha sido una constante si cambio en las formulas de las tablas se comprueba.

[pic 27]

Determina el valor de la constante de fase Φ considerando que el movimiento inicia cuando se suelta desde arriba y escribe las ecuaciones de posición, velocidad y aceleración para el movimiento de las masas unidas a cada uno de los resortes 1, 2 y 3.

Resorte 1

Ecuación de Posición:

[pic 28]

[pic 29]

Ecuación de Velocidad:

[pic 30]

[pic 31]

Ecuación de Aceleración:

[pic 32]

[pic 33]

Resorte 2

Ecuación de Posición:

[pic 34]

[pic 35]

Ecuación de Velocidad:

[pic 36]

[pic 37]

Ecuación de Aceleración:

[pic 38]

[pic 39]

Resorte 3

Ecuación de Posición:

[pic 40]

[pic 41]

Ecuación de Velocidad:

[pic 42]

[pic 43]

Ecuación de Aceleración:

[pic 44]

[pic 45]

Parte 2

Para los otros dos criterios de evaluación, haz funcionar la simulación “Presión del fluido y el flujo” (recuerda que se encuentra en la sección de Recursos) y realiza lo siguiente:

1. Maximiza la pantalla y haz clic en la pestaña de flujo, también activa la regla y el medidor de flujo.

[pic 46]

En esta etapa obtenemos un Area de 3.1 m2, el caudal es de 5000L/s y la presión es de 101.302 Kpa con un flujo de 1591.5 L/m2s

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