Laboratoria Fisica General

TUTOR GUSTAVO ANTONIO MEJIA

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD

– MAYO 2011

Resumen

El siguiente informe está basado en la unidad II, correspondiente a movimiento periódico y ondas que trata los temas de el péndulo, el resorte oscilante, péndulos acoplados y oscilación forzada (resonancia). Para cada tema hemos realizado la simulación correspondiente la cual encontraremos a lo largo del informe. Esta actividad se desarrolla con el fín de mejorar la comprensión y hacer una mejor aprehensión de estos temas.

Este simulador nos permite asignar los valores que deseemos y poder notar los cambios realizados en cada práctica lo cual lo hace muy interesante e interactivo para nosotros los estudiantes. Para mi como estudiante que no estoy en disposición de poder hacer un laboratorio presencial es muy gratificante esta practica.

UNIDAD II

Movimiento periódico y ondas.

El péndulo: un péndulo simple se define como una partícula de masa suspendida de un hilo inextensible, de longitud y masa despreciable.

Esta aplicación Java ilustra cómo varían la elongación, velocidad, aceleración tangencial, fuerza y energía durante la oscilación de un péndulo (se supone ausencia de rozamiento).

Con el botón "Inicio" se pone al péndulo en su posición inicial. Los otros dos botones sirven para comenzar o parar y continuar la aplicación. Si se elige la opción "Ralentizado" el movimiento se hará diez veces más lento. Se puede cambiar, dentro de ciertos límites, la longitud del péndulo, la aceleración de la gravedad, la masa y la amplitud de oscilación. Para cambiar la magnitud física a observar, se debe elegir el botón apropiado de entre los cinco botones selectores.

Se desprecia en los cálculos, la débil dependencia del período de oscilación con la amplitud (en el margen de amplitudes permitido en esta aplicación.

En un período de :

1- longitud: 5m

aceleración de la gravedad: 10m/s²

masa: 5kg

amplitud: 10º

Tiene un período de oscilación de 4.44s, tiene una elongación de 0.856m y un máximo de 0.873 m

esta es la gráfica para la velocidad:

vemos que la velocidad es de0.865m/s.

2-longitud: 1m

aceleración de la gravedad: 9.81m/s²

masa: 1kg

amplitud: 2º

Vemos que la elongación máxima es 0.0349m, el período de oscilación es de 2.01 s, la velocidad máxima es de 0.109m/s y la velocidad que alcanza es de 0.0820m/s, la aceleración alcanza una velocidad máxima de 0.342 m/s²,la fuerza máxima es de 0.342N, su fuerza componente tangencial es 0.227 N.

Ahora vemos la gráfica para la energía que corresponde al mismo valor asignado:

La energía potencial es de 0.00262J

La energía cinética es 0.0036J

Energía total es de 0.0598J.

3- longitud: 2m

Aceleración de la gravedad: 3m/s²

masa: 1 kg

Amplitud: 5º

vemos que la elongación es 0.175m que es igual a la elongación máxima.

El período de oscilación es de 5.13s

la velocidad es de 0m/s

y la velocidad máxima es de 0.214m/s

(La aceleración (componente tangencial) es 0.262m/s², la aceleración máxima es de 0.262 m/s²).

Fuerza componente tangencial) : -0.262N.y el máximo es 0.262N

energía potencial: 0.0228J

energía cinética: 0J

energía total. 0.228J.

4- longitud: 10m

Aceleración de la gravedad: 1m/s²

masa: 10kg

amplitud: 2º

Podemos ver que el período de oscilación es de 19.9 s, la elongación es de 0.026m y la máxima es de 0.349m, la velocidad es de 0.108m/s y el máximo es de0.110m/s, en los 4.305s.

5- longitud: 5m

aceleración de gravedad: 9.81m/s²

masa: 10kg

amplitud: 2º

podemos ver que en 2.808s la elongación es de -0.123m el período de oscilación es de 4.49s,la velocidad de 0.174m/s, la aceleración es de 0.241m/s², la fuerza de 2.41N y la energía total es de 0.299J.

6- longitud. 10m

Aceleracion de gravedad: 1m/s²

masa. 10

Amplitud :6º

podemos ver un período de oscilación de 19.9 s en 5.616s, la elongación es de-0.213m, la velocidad es de -0.324m/s, la aceleración es de 0.0213m/s², la fuerza es de 0.213N,la energía total es de 0.548J.

7- longitud: 1m

acelaración de gravedad: 8m/s²

masa: 5kg

amplitud: 10º

Podemos observar el período de oscilación de 2.22s cuando el cronometro ha marcado 4.930s, la elongación es 0.0335m, la velocidad es de -0.484m/s, aceleración – 0.268m/s², du fuerza es -1.34N, la energia total 0.609J.

8- longitud: 10m

aceleración de gravedad: 7.50m/s²

masa: 4kg

amplitud: 15º

En este ejemplo pondré todas las gráficas: elongación.

El período de oscilación es de 7.26s cuando el cronometro se ha detenido en 3.744s, la elongación es de -2.60m y el máximo será de 2.62m.

Gráfica de velocidad:

La velocidad es de 2.28m/s y el máximo sería de 2.27m/s.

Gráfica de aceleración:

la aceleración componente tangencial) es de 1.95m/s² y el máximo es de 1.96m/s².

Gráfica de fuerza :

La fuerza (componente tangencial) es de 7.81N, el máximo es de 7.85N.

Gráfica de energía:

Energía potencial es de 10.2 J

energía cinética es de 0.104J

energía total es de 10.3 J.

El período del péndulo depende de la longitud.

RESORTE OSCILANTE:

m= masa

entonces

T = 2π √ (m / k)

Donde t= período

2π es constante

m= masa

k= constante elástica.

El resorte es un cuerpo de masa que esta unido al extremo de un resorte y sujeto a un punto fijo al otro extremo.

Esta aplicación Java enseña cómo varían la elongación, velocidad, aceleración, fuerza y energía durante la oscilación de un muelle (se supone ausencia de rozamiento).

El muelle se coloca en su posición inicial mediante el botón "Inicio". Se puede comenzar o parar y continuar la aplicación con los otros dos botones. Si se elige la opción "Ralentizado" el movimiento se hace cinco veces más lento. Los valores de la constante del muelle, la masa, la aceleración de la gravedad y la amplitud de oscilación pueden cambiarse dentro de ciertos límites. Para cambiar la magnitud física a observar, se debe actuar sobre el botón de selección adecuado de entre los cinco existentes.

1- constante elástica: 20 N/m

• masa: 5kg

• aceleración de la gravedad: 9.81m/s²

• amplitud 0.0500m.

• Simulación de elongación

El cronómetro se ha detenido en 4.929s, el período de oscilación es de 3.14s, la elongación es de 0.0454m y el máximo es de 0.0500m.

Simulación de velocidad en el muelle oscilante con los valores anteriores:

aquí podemos observar su velocidad que es de 0.0420m/s y su velocidad máxima sería de 0.100m/s el vector velocidad en la gráfica apunta hacía arriba.

Simulación para la aceleración:

la aceleración es 0.182m/s², la acelaración máxima es 0.200m/s².

Simulacion para la fuerza:

la fuerza es de 0.908N y la fuerza máxima ejercida sería de 1N.

Simulación para energía: todos las simulaciones son para el mismo valor.

Energía potencial es 0.206J

energía cinética es 0.00441J

energía total es 0.250J

2- constante elástica: 50 N/m

masa: 10kg

aceleración de la gravedad: 10m/s²

amplitud: 0.100m

El cronométro se detiene en 5.803s y su perìodo de oscilación es de 2.81s su elongación es 0.0917m vemos que nos da su máximo que será 0.100m

simulacion de velocidad:

La velocidad es -0.0890m/s y su máximo será de 0.224m/s vemos que aquí es positiva.

Simulación para la aceleración:

aquí vemos que la aceleración también es negativa es -0.459m/s² y su velocidad

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