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PRACTICAS DE LABORATORIO PARA EL CURSO DE FSICA GENERAL SESION
2Martha Salazar- COD 1.030.576.905 email, [email protected]
Luis Alfredo Cano-COD 13.927.447 email, [email protected] Diana
Carolina Beltrn-COD 52.769.294 email, [email protected] Tomas
Rodrguez-COD. 79.703.365 email, [email protected]
AbstractIn 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.1.
IntroduccinEste informe tiene como objeto el estudio de:Comprobar
la validez de la ley de Hooke utilizando varios resortes
helicoidales en su prctica, Tambin se aplicaran los conceptos de
descomposicin de un vector y la sumatoria de fuerzas. Se ira a
comprobar mediante el laboratorio las leyes del movimiento armnico
simple de la misma forma se verificaran en sistema masa resorte. Se
comprobara la segunda ley de Newton. Adquirir una metodologa de
trabajo en el laboratorio. Usar los mtodos estadsticos de anlisis
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 medicin y
la observacin, y el eficiente y responsable empleo de los
materiales del laboratorio, determinar la gravedad, el tiempo, la
aceleracin, la fuerza, el pndulo simple entre otros.
3. Marco TericoLa dinmica del Movimiento pendular y del
Movimiento armnico simple, nos llevan a Concluir las dependencias
funcionales entre la frecuencia o el periodo de oscilacin de dichos
sistemas en funcin de los parmetros del sistema. La energa es una
funcin matemtica que se utiliza para resolver una gran variedad de
Problemas que por otro camino seran muy difciles de resolver
PRCTICA NO. 6: LEY DE HOOKE
Cuando se suspende de un resorte un peso (mg), la deformacin x
que sufre el resorte es directamente proporcional al valor del peso
(m.g) (fuerza)m .g = k. xDonde la constante de proporcionalidad k
es
k = ((m. g) / x) (N/m)
El trabajo que realiza una fuerza para deformar un resorte en
una magnitud x es:
Trabajo = F dxEntonces: Trabajo = (m .g. x) /2
ProcedimientoMateriales utilizados.1. Un resorte2. Un soporte
universal3. Un sensor
Fig. 1. Montaje Prctica 6.Cuelgue el resorte en el sensor
(Newton sensor). Conecte el otro extremo del resorte y fjelo a la
base deslizante, a travs del sensor de movimiento - realice las
conexiones elctricas de acuerdo con la figura. Inicie el software
Measure, y fije los parmetros de medida.
1. Encuentre la constante de proporcionalidad de cada resorte e
indique sus unidades.K = F / X
Constante de Proporcionalidad
Resorte 1 = 0,12/0.2 = 0,6 N/m.Resorte 2 = 1.77/0.2 = 8.85
N/m.
2. Realice las grficas de fuerza en funcin del desplazamiento
para cada uno de los resortes y explique el significado que tiene
la pendiente de la recta obtenida?
La prctica se realiz, obteniendo los siguientes datos:
RESORTE 1
Fuerza (N)0,000,12
S(m)0,000,362
Tabla 1. Datos Obtenidos Resorte 1
Grfica 1. Datos Obtenidos Resorte 1
RESORTE 2
Fuerza (N)0,001,77
S(m)0,000,655
Tabla 2. Datos Obtenidos Resorte 2.
Grfica 2. Datos Obtenidos Resorte 2.
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 energa potencial elstica en cada uno de los casos.
Datos para el resorte 1.
( 120 J
Datos para el resorte 2.
( 1.77 J
4. Haga un anlisis de la prueba y sus resultados.
Cuando una fuerza externa acta sobre un material causa un
esfuerzo o tensin en el interior del material que provoca la
deformacin del mismo. Entre ellos los metales y los minerales, la
deformacin es directamente proporcional al esfuerzo.Ya que se dan
en todo proceso de medicin, pude comprender que la longitud
alcanzada por el resorte y el peso colocado son magnitudes
directamente proporcionales; el grfico obtenido es una recta en
coordenadas cartesianas.
5. Conclusiones.
Esta ley valida solamente cuando los esfuerzos y deformaciones
son inferiores a ciertos valores que definen el lmite de
elasticidad del material, cuando el material llega al lmite de
elasticidad el cuerpo se deforma, y si no se devuelve a su forma
inicial su deformacin es permanente.
Para deformar un cuerpo es necesario aplicar fuerzas con lo cual
se realiza un trabajo durante el proceso de deformacin.
2. Prctica 7.Sistemas en equilibrio.En esta prctica se pretende
aplicar los conceptos de descomposicin 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.
1. Tome varias pesas y asgneles el valor M32. Como se indica en
el dibujo, encuentre dos masas M1 y M2 que equilibren el sistema.
El equilibrio del sistema est determinado por los ngulos de las
cuerdas con la horizontal y 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 es diferente al de
M1M2M3
SISTEMA125g50g30g12266
SISTEMA250g70g30g11356
SISTEMA335g75g50g11670
1. Realice el diagrama de cuerpo libre para las fuerzas en cada
sistema. 2. Realice el anlisis matemtico y encuentre el valor de
F1, F2 y F3Sistema1, Sistema 2, Sistema 3M1=25g, 30g, 50gM2=30g,
50g, 70gM3=35g, 50g, 75gBeta grados=113,116,122Alfa
grados=56,66,70Se remplazan valores para ambas ecuaciones, haciendo
la descomposicin de T1.F=T1x-T3=0F=T1y-T2=0Se remplazan valores
para ambas ecuaciones haciendo la descomposicin de T1 en cada uno
de los ejes:T1Cos 122-T3=0 T1Sen122-100N=0Despejando la ecuacin (2)
se obtiene el valor de T1
T1==250 T1=250N
T1==-111 T1=-111N
T1==500 T1=500N
Se remplaza T1en la ecuacin (1) para determinar el valor de
T2
T3=T1Cos122 T3=T1Cos113 T3=250N Cos122 T3=-111NCos113 T3=250N
(0.8) T3=-111N (0.9)T3=50N T3=-99N
T3=T1Cos116 T3=500N Cos116 T3=500N (-0,9) T3=-450N
L(M)1,00,90,80,70,60,50,40,30,20,1
T(s)19,7119,6018,3617,0615,8614,3812,5311,019,037,11
T2=T1Cos122 T2=T1Cos122 T2=100N Cos122 T2=100NCos122 T2=100N
(0.8) T2=100N (0.9)T2=80N T2=90N
T2=T1Cos122 T2=100N Cos122 T2=100N (-0.9) T2=-90N
3. Demuestre que el sistema est en equilibrio
Sistema1:T2 cos113 -T1 cos122 0.9N (-0.8) -0.9 (-0.8) =0.72
0.72=0
T1 Sen122+T2 Sen113 - T3Sen116= 0.4 (-0.09) + 0.2 (-0.9) (0.4)
+0,20.236+0.236=04. Enuncie y explique las dos condiciones
necesarias para que un sistema fsico se encuentre en equilibrio
mecnico. Por qu, en esta prctica, solo es necesaria una sola de
estas condiciones?*Unapartculaounslidorgidoestenequilibrio de
traslacin cuando: la suma de todas las fuerzas que actan sobre el
cuerpo es cero. * un solido rgido esta en equilibrio de rotacin si
la suma de momentos sobre el cuerpo es 0
5. realice las conclusiones respectivas sobre la prctica. *un
sistema mecnico esta en equilibrio cuando las fuerzas netas se
anulan, mantenindose en una condicin esttica y de reposo.Un sistema
se mantiene en equilibrio si las fuerzas que actan sobre el tienen
la misma magnitud y estn en sentido contrario.
Practica. 8 Movimiento Armnico Simple
Un pndulo consta de una esfera de masa m sujeta a una cuerda
ligera de longitud l. Comunicando al pndulo la energa adecuada se
produce un movimiento de carcter peridico.
1. Un soporte universal2. Una cuerda3. Una masa4. Un
cronmetro
1. Por qu se debe poner a oscilar el pndulo teniendo cuidado que
el ngulo mximo de la oscilacin no sobrepase los 25?
El problema del pndulo pesado, simple o compuesto, slo es
asimilable a un oscilador armnico a condicin de que su amplitud
angular sea pequea.
Pndulo pesado simple :
Em = Ep + Ec = m.g.h + m.V/2 = cste> m.g.L.(1 - Cos ) +
m.L.(d/dt)/2 = cste> g.(d/dt).sin + L.(d/dt).(d/dt) = 0
sin d/dt 0
> g. + L.(d/dt) = 0
De la ecuacin diferencial del oscilador armnico que se
escribedX/dt + .X = 0se extrae naturalmente la pulsacin = g/Ly el
perodoT = 2/ = 2.(L/g)
2. Por qu no es conveniente medir directamente el tiempo de una
oscilacin en vez de medir el tiempo de 10 oscilaciones?
Si mides slo una oscilacin, el error de medida afectar la nica
medida que tienes.
Si mides 10 y haces un promedio, es como si aguzaras la
medida.
Si mides 100, y haces el promedio del tiempo, es an menor el
peso del error de medida.
3. Realice una grfica del periodo en funcin de la longitud e
indique qu tipo de funcin se obtiene. Realice el anlisis respectivo
de la misma.
Porque la funcin es lineal y el tiempo directamente proporcional
a la longitud.
4. Calcule la constante de proporcionalidad e indique sus
unidades.Se identific la proporcionalidad directa y Aprendizaje de
este al poder observar las Pruebas en el laboratorio, segn la
grfica es directamenteproporcional a la longitud
5. Qu se puede concluir acerca de la dependencia del periodo de
un pndulo con respecto a la masa?
Que cuando los cuerpos son de masa pequea las oscilaciones son
rpidas, lo contrario ocurre con cuerpos de masa grande.
6. conclusiones *se comprob que el movimiento de un pndulo es
armnico simple, viendo el vaivn de un cuerpo que oscila de un lado
a otro, en una direccin determinada y en intervalo de tiempo
iguales.
Practica .9 Sistema de Resorte y MasaTITULO: Sistema Masa
Resorte
M (kg)
100150170200240
T (s)
0.70.911.11.2
K(N/m)
80.5573.0967.1165.2465.79
INFORME 1. Establezca la k promediando los valores
obtenidos.
2. Determine las unidades de k
La constante k se expresa por la fuerza que produce la
deformacin del cuerpo entre la elongacin que sufre el mismo por la
actuacin de esta fuerza.
3. Grafique m vs T y realice el anlisis respectivo.
Fig.1 practica 9
Analisis: a medida que la masa aumenta el periodo T aumentaSe
puede concluir que la relacin 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.
La constante de elasticidad K depende de la longitud del muelle
y su constitucin, principalmente de la naturaleza del material, de
su resistencia a la deformacin y del debilitamiento del material al
ser alargado.
6. Realice el anlisis de la prctica y de sus resultados.
Cada vez que se le colocaba peso al resorte el periodo aumentaba
como se puede ver en la tabla y en la grafica.
7. Conclusiones
Se verifican las leyes de m.a.sComprobamos las leyes de
HookeEvidenciamos que el periodo aumenta si la masa aumenta.
Conclusiones. Al recopilar los datos en el laboratorio y luego
de ello con ayuda de lo referenciado anteriormente en la parte
terica se propende presentar un informe de una buena calidad y
adjunto a ste poder afirmar que se comprendi a cabalidad el tema y
que podemos as aplicar los conocimientos en nuestra vida
profesional. Al realizar la prctica podemos concluir que para el
equilibrio de fuerzas hay que entender la descomposicin de un
vector en sus componentes mostrar todas las fuerzas externas que
actan sobre un cuerpo y demostrar que el sistema implementado en la
practica se encuentra en equilibrio. Con este laboratorio podemos
evidenciar de una forma prctica lo aprendido en clase y as poder
comprenderlo mejor.
8. AgradecimientosPor ltimo agradecer a la Universidad Nacional
Abierta y a Distancia UNAD permitir usar sus guas para nuestra
formacin como profesionales
