ESTUDIO DEL M.A.S DEL SISTEMA MASA-RESORTE Y ANALISIS DE LAS OSCILACIONES CON CASSY-M

Formación para la Investigación[pic 1]

Escuela de Física, Facultad de Ciencias

Universidad Industrial de Santander

Construimos Futuro

ESTUDIO DEL M.A.S DEL SISTEMA MASA-RESORTE Y

ANALISIS DE LAS OSCILACIONES CON CASSY-M.

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Yeimmy Alexandra Buitrago Díaz. 2145198 – Ingeniería Química. Sergio Enrique Camacho Cáceres. 2130278 – Ingeniería Mecánica.

Vidal Antonio Mojica Duran. 2144503- Ingeniería Civil.

Me encanta la física porque su objeto es la verdad, un mundo determinado por principios y leyes, sin divagaciones ni tergiversaciones como en la política.

Malala Yousafzai

Resumen

A través del tiempo el estudio de los fenómenos oscilatorios ha sido fundamental para el desarrollo de labores cotidianas, es decir, esas situaciones que se hacen familiares como las oscilaciones de un objeto acoplado a un resorte, y labores a nivel científico ya sea en escenarios que comprometen campos eléctricos y magnéticos. Para observar mejor esta temática en este proyecto se estudia a un nivel teórico y un tanto empírico una forma sencilla de las oscilaciones: el movimiento armónico simple de un sistema masa-resorte, con el objetivo de hacer una analogía al estudio de las demás clases de movimiento ondulatorio.

INTRODUCCIÓN

En este proyecto de investigación se estudia el sistema oscilatorio que es el movimiento periódico de un objeto que regresa regularmente a una posición conocida después de un intervalo de tiempo fijo. En especial se analizará el movimiento armónico simple descrito por una masa unida a un resorte que cuelga de manera vertical. Este movimiento es caracterizado por poseer una fuerza recuperadora descrita por la ley de Hooke (F=-kX) proporcional a la posición. La función de esta fuerza es hacer regresar el sistema a su posición inicial luego de haber sido aislado de la posición de equilibrio, en esta fuerza está presente una constante de proporcionalidad K que determina la elasticidad del resorte; lo que se busca con la investigación es corroborar de manera experimental la función de esta constante en la ecuación.

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1 Reporte de investigación del subgrupo 1, grupo H2A, presentado a la profesora Alexandra Plata en la asignatura de laboratorio de Física III. Fecha: 02/11/2016.

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A través de varias mediciones con el instrumental de laboratorio, se registraran los datos de tiempo tomando distintos valores de masas, que luego servirán para analizar variables como la elongación del resorte y el periodo de oscilación. El comportamiento de estas variables también será observado por medio de un computador utilizando el sistema de datos Cassy-lab.

El trabajo presentado está escrito en forma de artículo, y se encuentra divido en: Metodología, donde se enuncian los pasos que se siguieron para el desarrollo de la actividad experimental; tratamiento de dados que es la sección en donde se incluye la tabla de datos, un cálculo tipo y una tabla donde se resume los resultados con los cálculos realizados; análisis de los resultados en el cual se explican los resultados obtenidos y la comparación de dichos datos con los obtenidos por otros investigadores o los datos esperados; conclusiones que muestran la comprensión lograda acerca de los aspectos teóricos y experimentales.

METODOLOGÍA

Para realizar una buena práctica experimental se requiere de amplio conocimiento de la temática a estudiar, por esto primero se hizo un análisis teórico del movimiento armónico simple y del proceso que se llevaría a cabo en laboratorio.

PARTE 1.

Ya en el laboratorio se hizo el montaje de los instrumentos de medición que se utilizaron para la primera parte de la actividad que tenía como objetivo corroborar la fuerza de Hooke. El montaje realizado se observa en la figura 1.

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Montaje experimental masa-resorte. Figura 1

FUENTE: http://matematodo.blogspot.com.co/2014_11_01_archive.html

Los materiales usados en este primer montaje fueron:

• 6 Pesas de 100g cada una.

• Porta pesas

• Soporte universal con pinzas y varilla
• 2 resortes de distintas masas y longitudes naturales.

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Resorte 1: masa=26.22 g, longitud natural=25cm.

Resorte 2: masa= 101.9 g , longitud natural=53cm.

• Cronómetro

• Cintra métrica incorporada al soporte.

El procedimiento realizado se llevó a cabo de la siguiente manera: Al resorte 1 suspendido de manera vertical y paralela al soporte se acopló una masa de 100 g, la cual provocó una deformación en este y con la cinta métrica se determinó el valor de esta elongación. A este sistema se fueron agregando una a una las demás pesas de 100 g p registrando los datos de deformación que se iban causando hasta completar un peso de 600 g. El mismo proceso se realizó para el resorte 2.

PARTE 2

En esta parte del experimento el objetivo es analizar la dependencia del período del movimiento del sistema masa-resorte con la masa. Se usará el mismo montaje experimental y los materiales enunciados en la primera parte.

Teniendo el resorte suspendido en el soporte se acopló la primera masa de 100g a la cual se le aplicó una fuerza leve con la mano para sacar el sistema de su estado de equilibrio. Ahora con el cronometro se registró el tiempo que tardó este sistema en dar 6 oscilaciones completas. Luego se fueron sumando las masas de 100 g y así como se enunció anteriormente se tomaron los nuevos valores de tiempo. Del mismo modo se procedió con el resorte 2.

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Montaje que realiza una oscilación. FUENTE:https://sites.google.com/site/elboscoencantado/home/ciencia/fisica-de-1o-de-lerato/movimientovibratorioarmonicosimple

PARTE 3

En esta fase de la práctica de experimentación, se usaron medios magnéticos como un computador y sensores que simularon el movimiento en condiciones reales. El sistema que se empleó para el análisis de variables como desplazamiento s(t), velocidad v(t) y aceleración a(t) de la masa acoplada a un resorte fue el software Cassy-lab, el cual determina de manera automática y precisa los valores de dichas variables registrándolos en archivos de tipo txt.

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 PARTE 1 A.

Comprobando la ley de Hooke PARA EL RESORTE 1.

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MASA RESORTE 1: 0,02622 GR

TABLA DE MASA VS DEFORMACION:

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