LEY DE HOOKE: CONSTANTE ELÁSTICA DE UN MUELLE

Transcripción

1 Grupo de prácticas Fecha de sesión Departamento de Física Laboratorio Mecánica Alumnos que realizaron la práctica Sello de control Fecha de entrega LEY DE HOOKE: CONSTANTE ELÁSTICA DE UN MUELLE IMPORTANTE: Incluir unidades y errores en todas las medidas y cálculos. En todas las gráficas: nombrar los ejes con sus unidades y dibujar los puntos experimentales con sus barras de error. Las rectas de ajuste de mínimos cuadrados se dibujarán en la misma que los puntos experimentales. 5.1 Relación deformación-fuerza en un muelle Descripción de los muelles Dar una breve descripción que permita identificar los muelles (color, cual es más rígido y longitud de equilibrio L 0 ) Adquisición de datos Al colgar una masa del muelle vemos como se produce un alargamiento. Fijando el cero de la regla cuando se ha colgado el soporte, completar las tablas donde se indicará la masa M de las pesas que cuelgan de los muelles así como la longitud L de los mismos deformados. Tomar los valores para las masas que se indican en las tablas suministradas junto a los muelles: 1

2 M L M L Estudio de la dependencia de la longitud del muelle con la fuerza deformadora. A partir de la expresión [1] del guión de prácticas vemos que hay una relación lineal entre la deformación que sufre un muelle y la fuerza que provoca dicha deformación. A partir de las masas se obtiene la fuerza y la deformación en este caso coincide con la longitud del muelle deformado dado que habíamos supuesto longitud cero la del muelle con soporte Expresión para la fuerza deformadora: 2

3 Completar para cada muelle la tabla que relaciona la deformación L con la fuerza F, mucho cuidado con incluir correctamente las unidades. L F L F 3

4 Representa la deformación en función de la fuerza L(F) para cada uno de los casos. Ajuste por mínimos cuadrados de y = L frente a x = F 4

5 Resultados del ajuste: - Pendiente: m A = - Ordenada en el origen: b A = Ajuste por mínimos cuadrados de y = L frente a x = F 5

6 Resultados del ajuste: - Pendiente: m B = - Ordenada en el origen: b B = Interpretar analíticamente los parámetros del ajuste m y b. Utilizando la interpretación analítica anterior y los resultados del ajuste, obtener la constante de cada uno de los muelles k A y k B. Valor numérico: k A = Valor numérico: k B = 6

7 5.2 Relación periodo-masa Descripción de los muelles Mantener el orden de los muelles que se dio en el experimento anterior Adquisición de datos Al separar ligeramente la masa que cuelga del muelle respecto a su posición de equilibrio (no mas de 2cm), ésta empezará a oscilar con un movimiento armónico simple. Tomar tres medidas del tiempo que tarda la masa M en realizar 25 oscilaciones para el juego de masas indicado por cada muelle (tabla suministrada junto a los muelles). M Tiempo1 Tiempo2 Tiempo3 M Tiempo1 Tiempo2 Tiempo3 7

8 A partir de las tablas anteriores obtener el periodo T de una oscilación teniendo en cuenta explícitamente los errores en las medidas del periodo. Explicar como se han obtenido los resultados finales y sus errores. (Basta con explicarlo en un único caso) Obtención del periodo: Obtención de los errores: 8

9 M T M T 9

10 5.2.3 Estudio de la dependencia del periodo de oscilación con la masa. Completar para cada muelle la tabla que relaciona el cuadrado del periodo T 2 con la masa M. T 2 M T 2 M Expresión analítica utilizada para el cálculo del error de T 2 en la tabla. 10

11 Representa el cuadrado del periodo en función de la masa T 2 (M) para cada uno de los casos. Ajuste por mínimos cuadrados de y = T 2 frente a x = M para el muelle A. 11

12 Resultados del ajuste: - Pendiente: m A = - Ordenada en el origen: b A = Ajuste por mínimos cuadrados de y = T 2 frente a x = M para el muelle B 12

13 Resultados del ajuste: - Pendiente: m B = - Ordenada en el origen: b B = Interpretar analíticamente los parámetros de ajuste m y b. Utilizando la interpretación y los resultados del ajuste, obtener el valor de la constante de cada uno de los muelles. Valor numérico: k A = Valor numérico: k B = 13

14 Comparar para cada caso la constante de cada muelle obtenida por cada uno de los métodos y hacer un análisis crítico de los resultados Influye la masa conjunta del disco indicador de longitud + portapesas en los resultados obtenidos? A partir de los datos experimentales que hemos tomado podríamos obtener la masa conjunta del indicador de longitud + portapesas? 14