Guías de Prácticas de Laboratorio

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1 Guías de Prácticas de Laboratorio Laboratorio de Número de Páginas: 7 Codificación: LAF-G-407 Fecha Emisión: 30/11/07 Revisión No.: 0 FÍSICA OSCILACIONES Y ONDAS Titulo de la Práctica de Laboratorio: GUÍA No. 5 Elaborado por: Revisado por: Aprobado por: SANDRA MAGALY MEDINA ARAÚJO JAIRO BAUTISTA MESA Comitê de Departamento Pagina 1 de 7

2 Control de Cambios Razones del Cambio Cambio a la Revisión # Fecha de emisión Guía de práctica de laboratorio 0 30/11/17 inicial Pagina 2 de 7

3 1. FACULTAD O UNIDAD ACADÉMICA: Facultad de Ciencias Básicas y Aplicadas. Departamento de Física 2. PROGRAMA: TEC: Tecnología en Electrónica y Comunicaciones 3. ASIGNATURA: Laboratorio de Física Oscilaciones y Ondas 4. SEMESTRE: Segundo 5. OBJETIVOS: Observar y describir cualitativamente el movimiento de oscilación de un péndulo simple, cuando éste se desplaza de su posición de equilibrio. Encontrar a partir del análisis gráfico la dependencia funcional entre el periodo del péndulo con la masa y la longitud del péndulo. 6. COMPETENCIAS A DESARROLLAR: Analizar situaciones experimentales a través de gráficas Describir cualitativamente un fenómeno físico Identificar variables involucradas en un experimento Encontrar ecuaciones que describen el comportamiento de un fenómeno físico a partir del análisis gráfico de datos experimentales. 7. MARCO TEORICO: Péndulo Simple Es otro sistema mecánico que se mueve con movimiento oscilatorio. Consiste de una masa puntual suspendida por una cuerda inelástica y liviana de longitud L, de un punto donde se considera que no existe rozamiento o que es muy bajo para poder ser despreciado en la descripción del movimiento. El péndulo se mueve en un plano vertical bajo la influencia de la fuerza gravitacional. Se va a demostrar que, para ángulos pequeños de amplitud, el movimiento es armónico simple como el que se analizó en la práctica anterior para el sistema masa- resorte, Pagina 3 de 7

4 Imagen tomada de: Sears-Zemansky-Young-Freedman. Física Universitaria. 12 edición. Página 436 En la imagen se observa que las fuerzas que actúan sobre la masa son: la fuerza ejercida por la cuerda (tensión) T y el peso de la masa mg. La componente tangencial de la fuerza gravitacional mgsenθ siempre actúa hacia la posición de equilibrio, oponiéndose al desplazamiento de la masa; luego esta fuerza tangencial es una fuerza restauradora y podemos, como se hizo anteriormente, escribir la ecuación de movimiento en la dirección tangencial como: Ec. 1 Donde s es el desplazamiento medido a lo largo del arco que describe la masa cuando se mueve. Esta longitud de arco se expresa como: ; L es constante Esto convierte la ecuación 1 en: Ec. 2 Para pequeñas amplitudes de oscilación ϴ, sen ϴ, entonces: Ec. 3 Esta ecuación es de la misma forma de la ecuación de movimiento armónico simple para el sistema masa resorte, con solución armónica: Ec. 4 Pagina 4 de 7

5 La frecuencia angular ω es entonces: Ec. 5 Se puede observar cómo tanto el periodo como la frecuencia dependen sólo de la masa del cuerpo y de la constante elástica del resorte. 8. MATERIALES, REACTIVOS, INSTRUMENTOS, SOFTWARE, HARDWARE O EQUIPOS: Péndulo simple, Regla, curvígrafo, transportador, Cronómetro, Papel milimetrado, papel logarítmico 9. PRECAUCIONES CON LOS MATERIALES, REACTIVOS, INSTRUMENTOS Y EQUIPOS UTILIZAR : Usar correctamente los materiales e instrumentos de medida. Tener en cuenta que los ángulos a utilizar estén en el intervalo de los 5 a los PROCEDIMIENTO, METODO O ACTIVIDADES. Para valores de longitud de la cuerda variables de 15 cm en 15 cm o de 20 cm en 20 cm y un ángulo fijo escogido entre 10 y 15, mida tres (3) veces el tiempo que gasta el péndulo en realizar un número N fijo de oscilaciones para cada longitud. Consigne los datos obtenidos en la tabla, tomando Obtenga la gráfica de T- L. si tiene que linealizarla hágalo y determine la relación funcional. Compare el resultado con la expresión teórica Pagina 5 de 7

6 Tabla de datos: N= Tabla No 1 L (m) t prom (s) T= t/n (S) 11.CAMPO DE APLICACIÓN: Algunas aplicaciones del péndulo son la medición del tiempo, el metrónomo y la plomada. Otra aplicación se conoce como Péndulo de Foucault, el cual se emplea para evidenciar la rotación de la Tierra. Se llama así en honor del físico francés Léon Foucault y está formado por una gran masa suspendida de un cable muy largo. De igual forma tanto en la tecnología como en la ingeniería se implementan muchos sistemas que presentan movimientos armónicos como el del péndulo. 12. RESULTADOS ESPERADOS: Realice las medidas y cálculos correspondientes y consigne sus resultados en las tablas correspondientes Compare los resultados experimentales con los resultados teóricos Haga análisis de errores y calcule porcentajes de error 13.CRITERO DE EVALUACIÓN A LA PRESENTE PRÁCTICA Informe escrito y sustentación del informe. Preinforme 30% Informe 70% Pagina 6 de 7

7 14.WEBGRAFÍA, BIBLIOGRAFIA: oscilatorio Raymond A. Serway. Physics for scientists and engineers with Modern Physics. Sixth Edition. Philadelphia Sears -Zemansky -Young- Freedman. Física Universitaria. Vol I. México 2012 Pagina 7 de 7