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1 UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE EL SALVADOR FACULTAD DE INFORMATICA Y CIENCIAS APLICADAS ESCUELA DE CIENCIAS APLICADAS DEPARTAMENTO DE MATEMATICA Y CIENCIAS CATEDRA DE FISICA FISICA II, CICLO LABORATORIO 1 MOVIMIENTO ARMONICO SIMPLE CUADRO DE DATOS (10 %). GL: No. de Mesa: Fecha: CARNET INTEGRANTES (Apellidos, nombres) FIRMA SECCION NOTA Nota: Los miembros que conforman cada grupo de trabajo estarán asignados a una misma mesa durante todo el ciclo. No se permitirán cambios. I. OBJETIVOS GENERALES: Que el estudiante: 1. Estudie el sistema mecánico masa-resorte. 2. Analice la importancia de las fuerzas restauradoras. 3. Desarrolle las habilidades y destrezas en el manejo de equipo. ESPECIFICOS Que el estudiante con el sistema masa-resorte proporcionado: 1. Determine experimentalmente la constante elástica del resorte. 2. Determine experimentalmente los períodos de oscilación del sistema masa resorte para diferentes masas. 3. Encuentre la frecuencia y la frecuencia angular para una masa determinada del sistema además determine la ecuación de la posición en función del tiempo. 4. Utilice correctamente el criterio de cifras significativas en las lecturas de los instrumentos.

2 II. INVESTIGAR Y ESTUDIAR ANTES DE LA ACTIVIDAD La constante elástica del resorte, periodo, frecuencia y frecuencia angular. La ecuación de la posición en función del tiempo en un sistema masa resorte. La ecuación de la velocidad y la aceleración del cuerpo oscilante para cualquier instante. La energía potencial y la energía cinética del sistema en ciertas posiciones. El criterio de cifras significativas en las lecturas de los instrumentos. Traer una hoja de papel milimetrado. Habrá examen previo. III. MARCO TEORICO Son acontecimientos periódicos las estaciones del año, la noche y el día, las fases de la luna, la respiración, el latir del corazón, etc. Cualquier tipo de acontecimiento que se repite a intervalos iguales de tiempo, se llama periódico. Dentro de estos hay movimientos periódicos con características como las siguientes: - Oscila con respecto a una posición de equilibrio. - La dirección y sentido de la fuerza (y de la aceleración) es siempre dirigida hacia la posición de equilibrio. Muchos fenómenos de suma importancia tienen un movimiento oscilatorio: Las ondas sísmicas, las ondas electromagnéticas y las ondas sonoras entre ellas; y las aplicaciones son numerosas en los diferentes campos de la ciencia: por ejemplo; el ultrasonido se utiliza tanto en la salud como en pruebas de materiales Un sistema oscilante sencillo puede representarse por un cuerpo de masa "m" suspendido verticalmente de un resorte, separándolo de su posición de equilibrio y luego soltándolo; su movimiento es una serie de oscilaciones libres. La masa separada de su posición de equilibrio es atraída hacia esta posición por la acción de una fuerza restauradora "F" que en este caso la proporciona el resorte. Mientras la deformación del resorte no exceda su capacidad elástica (deformaciones pequeñas), la fuerza "F" será directamente proporcional a la deformación del resorte o elongación "Y"; situación que se puede representar como F = - ky (ley de Hooke). La característica de un sistema que está en movimiento armónico simple es que la dependencia temporal de las variables dinámicas es de la forma: Y = Y m cos( t + ) (1) Donde: Y: Elongación. Y m : Amplitud del movimiento. ω: Frecuencia angular del movimiento. t: Tiempo. : Constante de fase.

3 En un sistema oscilante constituido por una masa y un resorte, es importante determinar el período de oscilación (T); su magnitud que se calcula así: T m 2 (2) k Donde: T: Período de oscilación. m: Masa que oscila k: Constante elástica del resorte. Para determinar la velocidad y la aceleración del cuerpo en cualquier instante, se deriva la ecuación (1) con respecto al tiempo una y dos veces respectivamente. Para el desarrollo de este laboratorio, haremos las siguientes aproximaciones: no hay fuerzas de fricción, el resorte tiene masa despreciable (resorte ideal), la masa que cuelga del resorte es puntual. La primera aproximación será tanto más exacta conforme el número de oscilaciones consideradas sea menor. IV. MATERIAL Y EQUIPO 1 Resorte. 1 Soporte completo. 1 Balanza de tres Brazos. 5 Masas de diferentes valores. 1 Cronometro digital (puede utilizar el de su Smartphone). 1 Regla graduada de 50 cm. 1 Tira de tirro de 20 cm. 3 Hojas de papel milimetrado (las traerá el estudiante) V. PROCEDIMIENTO 1). Disponer el sistema como se muestra en la figura 1. Figura 1. Sistema masa-resorte

4 2). Establezca sus coordenadas y su nivel de referencia para el movimiento. 3). Determine con la balanza la masa de los diferentes cuerpos ordénelas de menor a mayor. Traslade los valores a la tabla número 1. 4). Coloque en el extremo libre del resorte, la menor de las masas y mida su elongación; haga lo mismo con la siguiente masa y termine sucesivamente sus mediciones hasta la masa mayor. Traslade los datos a la tabla 1. 5). Use papel milimetrado para elaborar el gráfico F(N) vs Y(m). 6). Coloque en el extremo libre del resorte, la menor de las masas y mida el tiempo de 10 oscilaciones, determine el tiempo medio y luego el tiempo de 1 oscilación; haga lo mismo con la siguiente masa y termine sucesivamente sus mediciones hasta la masa mayor. Traslade los datos a la tabla 2. 7). Con los valores obtenidos en la tabla 1 y 2 complete la tabla 3 para la masa mayor. PARTE 1: VALORES EXPERIMENTALES (35%). TABLA 1: Valores Experimentales para F-Y MASA MEDIDA (kg) FUERZA (N) ELONGACIÓN (m) m1 = m2 = m3 = m4 = m5 = TABLA 2: Valores Experimentales para T-m MASA MEDIDA (kg) TIEMPO DE 10 OSCILACIONES, (s) TIEMPO MEDIO, t (s) PERIODO, m 1 = m 2 = m 3 = m 4 = m 5 = TABLA 3: Valores de Amplitud y Periodo para la masa mayor. MASA MEDIDA (g) AMPLITUD (cm) PERIODO (s) FRECUENCIA (Hz) FRECUENCIA ANGULAR (rad/s) ANGULO DE FASE (rad)

5 PARTE 2: ANALISIS DE RESULTADOS (25%). DETERMINACION DE LA CONSTANTE ELASTICA DEL RESORTE. Del gráfico F vs Y, que realizo en papel milimetrado: a) Observe la gráfica, Es de forma lineal? b) Sale del origen?, Sí no sale del origen, Cuál es el valor del intercepto? (con unidades): c) Escriba la ecuación general que relaciona a estas dos variables. d) Evalúe la pendiente de la grafica, usando la ecuación del literal c), para cada uno de los pares ordenados y obtenga el valor promedio Pendiente (con unidades) VI. EVALUACION CONTENIDOS ASPECTOS A EVALUAR PUNTAJE ASIGNADO PUNTAJE OBTENIDO EXAMEN PRE- LABORATORIO (30%) CUADRO DE DATOS (10 %). PARTE 1: VALORES EXPERIMENTALES (35%). PARTE 2: CALCULOS (25%). 1. Integrantes grupo de laboratorio Sección firma Número de mesa Fecha TABLA TABLA TABLA a) b) c) d) TOTAL: 10.0