UNIVERSIDAD DE LA COSTADEPARTAMENTO DE CIENCIAS BÁSICAS

ÁREA DE LABORATORIO DE FÍSICA

FACULTAD DE INGENIERÍA

MOVIMIENTO MASA RESORTE.

Julián Mosquera, Emil Guzmán Luis Torres José Rincones1Ingeniería industrial

Laboratorio de Física Calor Ondas Grupo:_CNL___

Resumen

El presente trabajo tiene como propósito analizar la oscilación de un sistema masa-resorte para reforzar o consolidar algunos conceptos como la frecuencia de oscilación del resorte, su constante elástica y el periodo del movimiento, logrado a través de la obtención de resultados en el laboratorio cuando se modifican ciertas variables del sistema mencionado, tales como la masa, la amplitud y la constante de elasticidad. Las simulaciones realizadas en el laboratorio arrojan diferentes gráficas en las que se pueden evidenciar lo ocurrido en estos sistemas e inferir acerca de los conceptos anteriormente mencionados

Palabras clavesOscilación, frecuencia, amplitud, constante elástica, fuerza de restitución, ley de Hooke.

Abstract

This report aims to analyze the oscillation of a mass-spring system to strengthen or consolidate some concepts such as the frequency of oscillation spring, his constant elastic and the period of movement, achieved through delivering results in the laboratory when modify certain system variables mentioned, such as mass, the breadth and constant elasticity. The simulations conducted in the laboratory show different charts that can reveal what happened in these systems and inferred about the concepts mentioned above

KeywordsOscillation, frequency, amplitude, elastic constant, restitution force, law

1. Introducción

Como primera medida observando el desarrollo de este laboratorio, tenemos un sistema planteado masa resorte, el cual un cuerpo de masa m, es sostenido por un resorte. El resorte es un elemento muy común en máquinas. Tiene una longitud normal, en ausencia de fuerzas externas. Cuando se le aplican fuerzas se deforma alargándose o acortándose en una magnitud “x” llamada “deformación”. Cada resorte se caracteriza mediante una constante “k” que es igual a la fuerza por unidad de deformación que hay que aplicarle. La fuerza que ejercerá el resorte es igual y opuesto a la fuerza externa aplicada (si el resorte deformado está en reposo) y se llama fuerza recuperadora elástica. Tenemos en cuenta para este laboratorio también que a mayor masa aplicada al resorte más lenta será la oscilación (mayor periodo) por el contrario a menor masa aplicada

al resorte más rápida será la oscilación (alta frecuencia).

2. Fundamentos Teóricos

2.1 El movimiento armónico simple Es un movimiento periódico de vaivén, en el cual un cuerpo oscila a un lado y a otro de su posición de equilibrio en una dirección determinada y en intervalos iguales de tiempo. Además la fuerza aplicada sobre el cuerpo debe ser proporcional a la distancia entre el cuerpo y la posición de equilibrio. Una partícula sometida a este tipo de movimiento tendrá un punto central, alrededor del cual oscilará. Algunos ejemplos de movimiento armónico simple son el péndulo, el sistema masa-resorte, las moléculas cristalinas y muchos otros en la naturaleza.

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Los elementos que caracterizan a un movimiento armónico simple, representados en el sistema masa-resorte como se muestra en la figura 1, son:

Una oscilación completa es el movimiento realizado desde cualquier posición hasta regresar nuevamente a ella, con igual dirección y velocidad, pasando por las posiciones intermedias.

La posición de equilibrio es aquella en la cual no actúa ninguna fuerza neta sobre la partícula oscilante.

La elongación (ψ) es el desplazamiento de la partícula que oscila desde la posición de equilibrio hasta cualquier posición en un instante dado.

La amplitud (A) es la máxima elongación, es decir, el desplazamiento máximo a partir de la posición de equilibrio.

El período (T) es el tiempo requerido para realizar una oscilación o vibración completa.

La frecuencia (f) es la cantidad de oscilaciones realizadas por unidad de tiempo.

3. Desarrollo experimental

Mediante el sistema masa-resorte, intentaremos entender y comprender aquellos parámetros que rigen el movimiento armónico simple y la forma de la oscilación en el tiempo.

Figura 1. Sistema Masa-resorte

Los materiales necesarios para el desarrollo de la experiencia son: -Cronómetro

-Regla -Resorte -Masas

-Pie de laboratorio

Utilizando el sistema masa-resorte medir el tiempo que transcurre entre 5 oscilaciones del sistema, para cada masa y con tres diferentes amplitudes en diferentes amplitudes. Ubicar la regla detrás del sistema masa-resorte, colocar el sistema con la masa requerida en equilibrio y marcar el cero de amplitud. El equilibrio se establece cuando el sistema masa-resorte queda en una posición fija sin movimiento de ningún tipo y sin acción aplicada. Posteriormente, estirar el sistema masa-resorte hasta la amplitud solicitada midiendo la misma desde el punto inferior de la masa. A partir de este momento soltar el sistema masa-resorte intentando que el movimiento del mismo sea solamente en dirección vertical

. 4. Datos obtenidos del laboratorio.

Tabla 1. Primero haremos la respectiva tabla de valores.

n m t(seg)

t% T

5

50

100

150

200

250

300

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5. Conclusiones

Luego de realizada la experiencia podemos mostrar que el sistema masa resorte el periodo depende del coeficiente de elasticidad del resorte, y de la masa del peso adjunto al mismo, además ambos factores son directamente proporcionales al periodo del mismo. Cuando se trabaja con un sistema de masa-resorte, generalmente se desprecia la masa del resorte, debido a que sus proporciones no son tan preponderantes para el sistema, en el caso de que si lo sea, es necesario adecuar las fórmulas del movimiento. En este caso que aplicamos masas de menor a mayor peso y esto nos da como resultado el comportamiento obtenido en nuestra practica y que de esta manera el sistema a mayor masa su velocidad de elongación era cada vez de menor oscilación y a menor masa el número de oscilación era mayor despreciando de este modo la masa del resorte y su firmeza.

Bibliografía

Tipler, P. A.: 1993, Física, Tercera edición, Ed. Reverté, Barcelona.

Koshkin N. I., Shirkévich M. G. Manual de Física elemental, Edt. Mir (1975) Págs. 74-75

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