PRACTICAS DE LABORATORIO PARA EL CURSO DE FÍSICA GENERAL – SESION 2 Martha Salazar- COD 1.030.576.905 email,
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Luis Diana Tomas
Abstract In this document we present the procedures, gathered information, analysis and conclusions of the practices realized in the meeting 2. There were included topics of proportionality, measurement, harmonic movement and free fall between others.
El trabajo que realiza una fuerza para deformar un resorte en una magnitud x es:
Trabajo = Entonces:
Trabajo = (m .g. x) /2
1. Introducción Este informe tiene como objeto el estudio de:
Procedimiento
varios resortes helicoidales en su práctica, También se aplicaran los conceptos de descomposición de un vector y la sumatoria de fuerzas.
Materiales utilizados.
•Comprobar la validez de la ley de Hooke utilizando
•Se ira a comprobar mediante el laboratorio las leyes del movimiento armónico simple de la misma forma se verificaran en sistema masa resorte. Se comprobara la segunda ley de Newton.
F dx
1. Un resorte 2. Un soporte universal 3. Un sensor
• Adquirir una metodología de trabajo en el laboratorio.
• Usar los métodos estadísticos de análisis para discutir los resultados.
1. Objetivo principal El objetivo de este laboratorio es relacionar la fuerza de la gravedad con el tiempo la forma en que varea, de la misma forma se comprueba las leyes del movimiento simple. Y mediante la medición y la observación, y el eficiente y responsable empleo de los materiales del laboratorio, determinar la gravedad, el tiempo, la aceleración, la fuerza, el péndulo simple entre otros.
3. Marco Teórico 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 del1. sistema. La energía es una función matemática que se utiliza para resolver una gran variedad de Problemas que por otro camino serían muy difíciles de resolver
Fig. 1. Montaje Práctica 6.
Cuelgue el resorte en el sensor (Newton sensor). Conecte el otro extremo del resorte y fíjelo a la base deslizante, a través del sensor de movimiento realice las conexiones eléctricas de acuerdo con la figura. Inicie el software Measure, y fije los parámetros de medida.
Encuentre la constante de proporcionalidad proporcionalidad de cada resorte e indique sus unidades. K=F/X Constante de Proporcionalidad
PRÁCTICA NO. 6: “LEY DE HOOKE” Cuando se suspende de un resorte un peso (mg), la deformación x que sufre el resorte es directamente proporcional al valor del peso (m.g) (fuerza)
Resorte 1 = 0,12/0.2 = 0,6 N/m. Resorte 2 = 1.77/0.2 = 8.85 N/m.
m .g = k. x Donde la constante de proporcionalidad k es
k = ((m. g) / x) (N/m) (N/m)
2. Realice las gráficas de de fuerza en función del desplazamiento para cada uno de los resortes y
explique el significado que tiene la pendiente de la recta obtenida?
( 120 J
La práctica se realizó, obteniendo los siguientes datos:
Datos para el resorte 2.
RESORTE 1 Fuerza (N)
0,00
0,12
S(m)
0,00
0,362
Tabla 1. Datos Obtenidos Resorte 1
( 1.77 J
4. Haga un análisis de la prueba y sus resultados. Cuando una fuerza externa actúa sobre un material causa un esfuerzo o tensión en el interior del material que provoca la deformación del mismo. Entre ellos los metales y los minerales, la deformación es directamente proporcional al esfuerzo. Ya que se dan en todo proceso de medición, pude comprender que la longitud alcanzada por el resorte y el peso colocado son magnitudes directamente proporcionales; el gráfico obtenido es una recta en coordenadas cartesianas.
Gr áfi c a 1. Datos Obtenidos Resorte 1
RESORTE 2 Fuerza (N)
0,00
1,77
S(m)
0,00
0,655
Tabla 2. Datos Obtenidos Resorte 2.
5.
Conclusiones. Esta ley valida solamente cuando los esfuerzos y deformaciones son inferiores a ciertos valores que definen el límite de elasticidad del material, cuando el material llega al límite de elasticidad el cuerpo se deforma, y si no se devuelve a su forma inicial su deformación es permanente.
Gr áfi c a 2. Datos Obtenidos Resorte 2 .
Para deformar un cuerpo es necesario aplicar fuerzas con lo cual se realiza un trabajo durante el proceso de deformación.
Claramente se puede ver en la grafica, que cuya pendiente es una recta constante a mayor desplazamiento mayor fuerza, por lo que se puede concluir que son directamente proporcionales.
3.
Determine el valor de la energía potencial elástica en cada uno de los casos. Datos para el resorte 1.
2. Práctica 7.Sistemas en equilibrio. En esta práctica se pretende aplicar los conceptos de descomposición de un vector y sumatoria de fuerzas.
3. Materiales -Dos soportes universales. - Dos poleas. - Juego de pesas. - Una cuerda. - Un transportador.
Procedimiento
Monte los soportes y las poleas como se indica.
Se remplazan valores para ambas ecuaciones, haciendo la descomposición de T1. ∑F=T1x-T3=0 ∑F=T1y-T2=0 Se remplazan valores para ambas ecuaciones haciendo la descomposición de T1 en cada uno de los ejes:
T1Cos 122°-T3=0
T1Sen122°-100N=0
Despejando la ecuación (2) se obtiene el valor de T1
1. Tome varias pesas y asígneles el valor M3 2. Como se indica en el dibujo, encuentre dos masas M1 y M2 que equilibren el sistema. El equilibrio del sistema está determinado por
los ángulos de las cuerdas con la horizontal α y β Tome dos posiciones diferentes para la misma masa M3 y dibuje los diagramas de fuerzas; escriba los datos obtenidos en la tabla 2, sistema 1. 3. Repita los pasos 1 y 2 con diferentes valores para M1, M2 y M3 y complete la tabla 2, sistemas 2 y 3. Tenga en cuenta que en EL
sistema 3, el valor de α es diferente al de β M1
M2 M3
β
α
SISTEMA1
25g
50g
30g
122° 66°
SISTEMA2
50g
70g
30g
113° 56°
SISTEMA3
35g
75g
50g
116° 70°
1. Realice el diagrama de cuerpo libre para las fuerzas en cada sistema.
T1=
=250
T1=250N
T1=
=-111
T1=-111N
T1=
=500
T1=500N
Se remplaza T1en la ecuación (1) para determinar el valor de T2 T3=T1Cos122° T3=250N Cos122° T3=250N (0.8) T3=50N
T3=T1Cos113° T3=-111NCos113° T3=-111N (0.9) T3=-99N
T3=T1Cos116° T3=500N Cos116° T3=500N (-0,9) T3=-450N L(M) T(s)
1,0 19,71
0,9 19,60
0,8 18,36
T2=T1Cos122° T2=100N Cos122° T2=100N (0.8) T2=80N
0,7 17,06
0,6 15,86
0,5 14,38
0,4 12,53
0,3 11,01
T2=T1Cos122° T2=100NCos122° T2=100N (0.9) T2=90N
T2=T1Cos122° T2=100N Cos122° T2=100N (-0.9) T2=-90N 3. Demuestre que el sistema está en equilibrio Sistema1: T2 cos113° -T1 cos122º 0.9N (-0.8) -0.9 (-0.8) =0.72 – 0.72=0
2. Realice el análisis matemático y encuentre el valor de F1, F2 y F3 Sistema1, Sistema 2, Sistema 3 M1=25g, 30g, 50g M2=30g, 50g, 70g M3=35g, 50g, 75g Beta grados=113°,116°,122° Alfa grados=56°,66°,70°
T1 Sen122°+T2 Sen113° - T3Sen116= 0.4 (-0.09) + 0.2 (-0.9) (0.4) +0,2 0.236+0.236=0 4. Enuncie y explique las dos condiciones necesarias para que un sistema físico se encuentre en equilibrio mecánico. ¿Por qué, en esta práctica, solo es necesaria una sola de estas condiciones? *U n a p a r t í c u l a o u n s ó l i d o r í g i d o e s t á e n e q u i l i b r i o d e traslación cuando: la suma de todas las fuerzas que actúan sobre el cuerpo es cero.
0,2 9,03
* un solido rígido esta en equilibrio de rotación si la suma de momentos sobre el cuerpo es 0
5. realice las conclusiones respectivas sobre la práctica. *un sistema mecánico esta en equilibrio cuando las fuerzas netas se anulan, manteniéndose en una condición estática y de reposo. Un sistema se mantiene en equilibrio si las fuerzas que actúan sobre el tienen la misma magnitud y están en sentido contrario.
Si mides 100, y haces el promedio del tiempo, es aún menor el peso del error de medida.
3. Realice una gráfica del periodo en función de la longitud e indique qué tipo de función se obtiene. Realice el análisis respectivo de la misma.
Practica. 8 Movimiento Armónico Simple Un péndulo consta de una esfera de masa m sujeta a una cuerda ligera de longitud l. Comunicando al péndulo la energía adecuada se produce un movimiento de carácter periódico. 1. Un soporte universal 2. Una cuerda 3. Una masa 4. Un cronómetro
Porque la función es lineal y el tiempo directamente proporcional a la longitud.
1. ¿Por qué se debe poner a oscilar el péndulo teniendo cuidado que el ángulo máximo de la oscilación no sobrepase los 25°?
4. Calcule la constante de proporcionalidad e indique sus unidades.
El problema del péndulo pesado, simple o compuesto, sólo es asimilable a un oscilador armónico a
Se identificó la proporcionalidad directa y Aprendizaje de este al poder observar las Pruebas en el laboratorio, según la gráfica es directamente proporcional a la longitud
condición de que su amplitud angular sea “pequeña”. Péndulo pesado simple :
¿Qué se puede concluir acerca de la dependencia del periodo de un péndulo con respecto a la masa?
Em = Ep + Ec = m.g.h + m.V²/2 = cste > m.g.L.(1 - Cos θ) + m.L².(dθ/dt)²/2 = cste > g.(dθ/dt).sin θ + L.(dθ/dt).(d² θ/dt²) = 0
Que cuando los cuerpos son de masa pequeña las oscilaciones son rápidas, lo contrario ocurre con cuerpos de masa grande.
θ sin θ ≃ θ dθ/dt ≢ 0
6. conclusiones *se comprobó que el movimiento de un péndulo es
5.
> g.θ + L.(d²θ/dt²) = 0 De la ecuación diferencial del oscilador armónico que se escribe d²X/dt² + ω².X = 0 se extrae naturalmente la pulsación ω² = g/L y el período T = 2π/ω = 2π.√(L/g)
2. ¿Por qué no es conveniente medir directamente el tiempo de una oscilación en vez de medir el tiempo de 10 oscilaciones?
armónico simple, viendo el vaivén de un cuerpo que oscila de un lado a otro, en una dirección determinada y en intervalo de tiempo iguales.
Practica .9 Sistema de Resorte y Masa TITULO: Sistema Masa – Resorte
100
150
170
200
240
Si mides sólo una oscilación, el error de medida afectará la única medida que tienes.
M (kg) T (s)
0.7
0.9
1
1.1
1.2
Si mides 10 y haces un promedio, es como si aguzaras la medida.
K(N/m)
80.55
73.09
67.11
65.24
65.79
La constante de elasticidad K depende de la longitud del muelle y su constitución, principalmente de la naturaleza del material, de su resistencia a la deformación y del debilitamiento del material al ser alargado.
INFORME 1. Establezca la k promediando los valores obtenidos .
6. Realice el análisis de la práctica y de sus resultados.
2. Determine las unidades de k
Cada vez que se le colocaba peso al resorte el periodo aumentaba como se puede ver en la tabla y en la grafica.
La constante k se expresa por la fuerza que produce la deformación del cuerpo entre la elongación que sufre el mismo por la actuación de esta fuerza.
7. Conclusiones
Se verifican las leyes de m.a.s Comprobamos las leyes de Hooke Evidenciamos que el periodo aumenta si la masa aumenta.
Conclusiones.
3. Grafique m vs T y realice el análisis respectivo.
Al recopilar los datos en el laboratorio y luego de ello con ayuda de lo referenciado anteriormente en la parte teórica se propende presentar un informe de una buena calidad y adjunto a éste poder afirmar que se comprendió a cabalidad el tema y que podemos así aplicar los conocimientos en nuestra vida profesional. Al realizar la práctica podemos concluir que para el equilibrio de fuerzas hay que entender la descomposición de un vector en sus componentes mostrar todas las fuerzas externas que actúan sobre un cuerpo y demostrar que el sistema implementado en la practica se encuentra en equilibrio. Con este laboratorio podemos evidenciar de una forma práctica lo aprendido en clase y así poder comprenderlo mejor.
8. Agradecimientos Fig.1 practica 9 Analisis: a medida que la masa aumenta el periodo T aumenta Se puede concluir que la relación masa periodo es directamente proporcional. 4. Analice el efecto producido al sistema masa-resorte por una fuerza externa. Explique.
Se aplica una fuerza externa para contrarrestar la fuerza del resorte y con esta generar las oscilaciones para calcular el periodo. 5. Analice los factores de los que depende la constante de elasticidad de un resorte.
Por último agradecer a la Universidad Nacional Abierta y a Distancia UNAD permitir usar sus guías para nuestra formación como profesionales
