Movimiento Armónico Simple

INTRODUCCIÓN

El movimiento pendular, lo podemos apreciar en nuestra vida cotidiana como ejemplo: en el reloj de pared, en una ciudad de hierro, en centros comerciales, etc. El estudio de este tema nos servirá para comprender los movimientos pendulares; ya que son múltiples los que podemos encontrar en distintas ocasiones y dimensiones, también a través de esta experiencia aprenderemos a desmenuzar los distintos elementos que tiene este.

La finalidad de la práctica tiende a promover el uso de las medidas de los periodos de los movimientos para comprender las leyes relacionadas con el movimiento pendular y el movimiento armónico simple. Así mismo comprender e identificar las relaciones entre variables de los diferentes movimientos como también la identificación de las características necesarias del sistema masa-resorte y del péndulo.

Esto conlleva hacer un repaso o revisión del movimiento armónico simple y pendular a través de actividades que desarrollaremos en el laboratorio de la universidad de la Amazonia de Florencia (Caquetá).

En este contexto y para nuestro experimento, trabajaremos en el laboratorio de física con el péndulo simple o péndulo matemático el cual es un cuerpo ideal constituido por una masa puntual, suspendida de un hilo inextensible y sin masa y cuya longitud es mayor que el radio de la esfera. Observaremos situaciones como cuando el péndulo se separa de su posición de equilibrio y se suelta, el peso de la esfera y la tensión del hilo producen una fuerza resultante que tiende a llevar al péndulo a su posición original.

También observaremos cuando el sector de arco sea pequeño menor o igual a 15° el movimiento es armónico simple ya que el péndulo conserva su trayectoria, es decir que el período depende de la longitud L del péndulo y de la aceleración de la gravedad. Aprovechando las gráficas, procederemos a representar en un sistema de ejes cartesianos las longitudes L del péndulo en abscisas y los cuadrados de los períodos correspondientes T2 en ordenadas, para obtener una recta cuya pendiente nos permite hallar el valor de la gravedad.

Finalmente la dinámica del Movimiento pendular y del Movimiento armónico simple, nos llevan a concluir las dependencias funcionales entre la frecuencia o el periodo de oscilación de dichos sistemas en función de los parámetros del sistema

OBJETIVO GENERAL

Comprender y comprobar las leyes del movimiento pendular y del Movimiento Armónico Simple - MAS.

OBJETIVOS ESPECIFICOS

• Determinar de qué magnitudes depende el periodo de oscilación de un péndulo. (Amplitud-Masa-Longitud).

• Determinar de forma experimental el valor de la aceleración de la gravedad.

• Analizar que es un péndulo simple y como es su funcionamiento.

• Comprobar cómo actúa un péndulo según las características del movimiento que represente.

• Determinar los factores que condicionan el accionar de un péndulo simple y de un sistema masa resorte.

• Estudiar las diferencias entre estos dos sistemas pendulares (péndulo simple y el sistema masa resorte.

• Comprobar de manera experimental el significado de la ley de Hooke.

• Determinar la constante Elástica de un resorte (K).

• Identificar las energías en un M.A.S

• Analizar e interpretar las distancias medidas que se obtuvieron de las masas con el propósito de realizarles sus debidas comparaciones a cada una de ellas.

FUNDAMENTACIÓN TEORICA

MOVIMIENTO OSCILATORIO. Es un movimiento periódico entorno a un punto de equilibrio estable.

MOVIMIENTO ARMONICO SIMPLE M.A.S. Es un movimiento vibratorio bajo la acción de una fuerza recuperadora elástica proporcional al desplazamiento y en ausencia de todo rozamiento. La base de un movimiento armónico simple consiste en que la única fuerza ejercida sobre la partícula en movimiento lineal y que únicamente depende de la posición de esta.

Un cuerpo se mueve en movimiento armónico simple siempre que su aceleración sea proporcional a su posición y en dirección opuesta al desplazamiento a partir del equilibrio.

PERIOCIDAD. Corresponde a los fenómenos cíclicos mediante la cual los mecanismos y procesos se repiten cada cierta unidad de tiempo.

GRAVEDAD. Es una fuerza física que la Tierra ejerce sobre todos los cuerpos hacia su centro. También se trata de la fuerza de atracción de los cuerpos en razón de su masa.

MASA. Es una medida de la cantidad de materia que posee un cuerpo. Es una propiedad intrínseca de los cuerpos que determina la medida de la masa inercial y de la masa gravitacional. La unidad utilizada para medir la masa en el Sistema Internacional de Unidades es el kilogramo (kg). Es una magnitud escalar.

PESO. Es la medida de la fuerza que ejerce la gravedad sobre la masa de un cuerpo. Normalmente, se considera respecto de la fuerza de gravedad terrestre. El peso depende de la intensidad del campo gravitatorio, de la posición relativa de los cuerpos y de la masa de los mismos.

LEY DE HOOKE. Es la propiedad de un material que lo 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.

FRECUENCIA. Se define como el número de revoluciones por unidad de tiempo.(En mecánica, más específicamente en el movimiento circular uniforme). También se define como el inverso del periodo así: frecuencia= 1/ Periodo. Siendo periodo el tiempo que demora una masa puntual u objeto en completar un movimiento, sus unidades son: Hertz (se aplica generalmente al movimiento ondulatorio), Revoluciones/Minuto, Revoluciones/segundo.

LONGITUD. Es la distancia entre el punto de suspensión y el centro de gravedad del péndulo.

ACELERACION. Es la relación entre la variación o cambio de velocidad de un móvil y el tiempo transcurrido en dicho cambio.

PÉNDULO SIMPLE. Llamamos péndulo simple a un ente ideal constituido por una masa puntual suspendido de un hilo inextensible y sin peso, capaz de oscilar libremente en el vacío y sin rozamiento.

SISTEMA MASA-RESORTE. 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 a una pared, como se muestra en la figura. Se supone movimiento sin rozamiento sobre la superficie

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