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INFORME-1 fisica 1 ondas

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  • 8/18/2019 INFORME-1 fisica 1 ondas

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    LABORATORIO DE FISICA II 91G

    I. INTRODUCCIÓN

    El estudio de las vibraciones se refiere a los movimientos oscilatorios de los cuerpos y, a las fuerzas asociadas con ellos. En general hay dos clases de vibraciones: libres y forzadas. Las vibraciones libres ocurren cuando un sistema oscila bajo la acción de fuerzas inherentes al sistema mismo y, cuando las fuerzas externamente aplicadas son inexistentes. El sistema bajo vibración libre vibrará a una o más de sus frecuencias naturales ue, son propiedades del sistema dinámico ue

    dependen de su distribución de masa y rigidez.

     Las vibraciones ue tienen lugar bajo la excitación de fuerzas externas es una vibración forzada. !uando la excitación es oscilatoria, el sistema es obligado a vibrar a la frecuencia de excitación. "i #sta coincide con una de las frecuencias naturales del sistema, se produce una situación de resonancia y ocurren oscilaciones peligrosamente grandes. $amos a estudiar las oscilaciones libres y amortiguadas tomando como modelo una part%cula de masa m unida a un muelle elástico de constante k .

    OSCILACIONES SIMPLES

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    II. OBJETIVOS

    • Estudiar las propiedades del movimiento armónico simple

    experimentado por un cuerpo ue cuelga de un resorte vertical.

    • Establecer la relación entre el periodo &, la masa m , la amplitud

     ' , de las oscilaciones simples del bloue(resorte.

    • !omprobar las predicciones del modelo teórico del movimiento

    armónico simple.

    III. MARCO TEÓRICO

    Definiciones:

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     Movimiento periódico: un movimiento se dice periódico cuando a

    intervalos iguales de tiempo, todas las variables del movimiento

    )velocidad, aceleración, etc.*, toman el mismo valor.

     Movimiento Oscilatorio: "on los movimientos periódicos en los

    ue la distancia del móvil al centro, pasa alternativamente por un

    valor máximo y un m%nimo.

     Movimiento vibratorio: Es un movimiento oscilatorio ue tiene su

    origen en el punto medio, de forma ue las separaciones a ambos

    lados, llamadas amplitudes, son iguales.

     Ley de Hooke: determina ue la fuerza recuperadora del resorte es proporcional a la posición y de signo contrario. La expresión de

    la ley es +-x

     La 2da ley de Newton: +ma

    Es obvio ue la fuerza recuperadora del resorte es la ue origina la

    aceleración del movimiento, lo ue supone ue ambas fuerzas,

    expresadas arriba, son iguales, luego:

    onde se ha expresado la aceleración como la segunda derivada de la

    posición con respecto al tiempo. ' partir de esta ecuación se encuentra dos

    soluciones para el valor de la posición en función del tiempo:

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    "iendo x la elongación, ' la amplitud, / la pulsación o frecuencia angular y 0 es

    desfase, ue indica la discrepancia entre el origen de espacios )punto donde se empieza a medir el espacio* y el origen de tiempos.

      Ecuaciones del Movimiento rmónico !imple

    !inemática de un 1.'."

      !istema masa"resorte

    2tro ejemplo de 1ovimiento 'rmónico "imple es el sistema masa(

    resorte ue consiste en una masa 3m4 unida a un resorte, ue a su vez

    se halla fijo a una pared, como se muestra en la figura, se supone

    movimiento sin rozamiento sobre la superficie horizontal.

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     'hora bien el resorte cuando se le aplica fuerzas de deforma

    alargándose o acortándose en una magnitud 3x4 llamada 3deformación4.

    !ada resorte se caracteriza mediante una constante 354 ue es igual a la

    fuerza por unidad de deformación ue hay ue aplicarle. La fuerza ue

    ejercerá el resorte es igual y opuesta a la fuerza externa aplicada )si el

    resorte deformado está en reposo* y se llama fuerza recuperadora

    elástica.

    icha fuerza recuperadora elástica es igual a:

    La fuerza recuperadora elástica es directamente proporcional a la deformación sufrida, pero

    opuesta en signo: si la deformación es positiva, la fuerza es negativa y viceversa.

    IV. MATERIALES

    #e$la met%lica de &m

    Es un instrumento 6til para trazar segmentos

    rectil%neos con la ayuda de un bol%grafo o lápiz, y

    puede ser r%gido, semirr%gido o flexible

    OSCILACIONES SIMPLES

     F =−k . X 

    http://es.wikipedia.org/wiki/Bol%C3%ADgrafo http://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%A1piz http://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%A1piz http://es.wikipedia.org/wiki/Bol%C3%ADgrafo

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    !oporte universal con nue' y pin'a:

    "irve para sujetar tubos de ensayo, buretas, embudos

    de filtración, embudos de decantación, etc. &ambi#n

    se emplea para montar aparatos de destilación y otros

    euipos similares más complejos.

    (apel milimetrado:

    El papel milimetrado es papel  impreso con

    finas l%neas  entrecruzadas, separadas seg6n una distancia determinada )normalmente 7 mm

    en la escala regular*. Estas l%neas se usan

    como gu%as de dibujo, especialmente para

    graficar funciones matemáticas  o datos

    experimentales y diagramas. "e emplean en la ense8anza de matemáticas e

    ingenier%a.

    )alan'a de *$r de precisión

    La balanza es un instrumento de laboratorio ue

    mide la masa de un cuerpo o sustancia u%mica,

    utilizando como medio de comparación la fuerza

    de la gravedad ue act6a sobre el cuerpo.

    +n resorte de metal

    OSCILACIONES SIMPLES

    http://es.wikipedia.org/wiki/Tubo_de_ensayo http://es.wikipedia.org/wiki/Bureta http://es.wikipedia.org/wiki/Embudo_de_filtraci%C3%B3n http://es.wikipedia.org/wiki/Embudo_de_filtraci%C3%B3n http://es.wikipedia.org/wiki/Embudo_de_filtraci%C3%B3n http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Embudos_de_decantaci%C3%B3n&action=edit&redlink=1 http://es.wikipedia.org/wiki/Aparato_de_destilaci%C3%B3n http://es.wikipedia.org/wiki/Papel http://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%ADnea http://es.wikipedia.org/wiki/Mil%C3%ADmetro http://es.wikipedia.org/wiki/Funci%C3%B3n_matem%C3%A1tica http://www.instrumentosdelaboratorio.net/ http://www.instrumentosdelaboratorio.net/ http://es.wikipedia.org/wiki/Tubo_de_ensayo http://es.wikipedia.org/wiki/Bureta http://es.wikipedia.org/wiki/Embudo_de_filtraci%C3%B3n http://es.wikipedia.org/wiki/Embudo_de_filtraci%C3%B3n http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Embudos_de_decantaci%C3%B3n&action=edit&redlink=1 http://es.wikipedia.org/wiki/Aparato_de_destilaci%C3%B3n http://es.wikipedia.org/wiki/Papel http://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%ADnea http://es.wikipedia.org/wiki/Mil%C3%ADmetro http://es.wikipedia.org/wiki/Funci%C3%B3n_matem%C3%A1tica http://www.instrumentosdelaboratorio.net/

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    9ieza elástica de metal, sobre la ue se aplica

    una presión y ue es capaz de ejercer una

    fuerza y de recuperar su forma inicial cuando

    esta presión desaparece.

    ,plorer -L, y su car$ador.

     Es un euipo de aduisición de datos, gráficos

    y análisis dise8ado para realizar experiencias en

    ciencias. &iene su respectivo cargador el cual

    se muestra en la figura adjunta. "u material es de plástico.

    !ensor de fuer'a

    "on peue8os. 2frecen una excelente

    repetitividad y una alta precisión y fiabilidad bajo

    condiciones ambientales variables.

    V. PARTE EXPERIMENTAL

    /011DD N3&:

    7. El objetivo de la actividad uno es para poder hallar el periodo, seg6n las

    oscilaciones ue realiza el resorte en cierta cantidad de tiempo. El n6mero

    de oscilaciones establecidas fue de  segundos.

    ;. +ije el resorte a la parte superior del soporte universal, unido a la pinza

    metálica, y en la parte inferior del resorte se coloca un peso de ;

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    =. Luego con ayuda de la regla metalica medimos la amplitud ue es estirado

    el resorte, la cual va a variar cada centimetro.

    >. !on ayuda de un cronómetro medimos el tiempo en la cual se realizan las

     oscilaciones y se obtienen los siguientes datos:

    0abla N4&

    0iempo 5s6 7.8 7.89  .&7 mplitud

    5cm6 ; = > ?

    @A oscilaciones: 

    ?. !on los datos anteriores hallamos el periodo:

    T =   tiempo

     N ° oscilaciones

    0abla N42

    (eriodo 506 ;.9* ;.99 ;.9< ;.9= mplitud

    5cm6 ; = > ?

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      Figura  Nº1

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    . 'l obtener el periodo similar con las diferentes amplitudes, podem

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