Ley De Hook

OBJETIVO

Estudiar el movimiento armónico simple por medio de un resorte que oscila.

Al observar la naturaleza se puede ver que muchos procesos físicos son repetitivos, como la rotación de la Tierra en torno a su eje, el movimiento de la Tierra alrededor del Sol, etc. En estos casos, se habla de un movimiento periódico y se lo caracteriza mediante su período, que es el tiempo necesario para un ciclo completo del movimiento; o su frecuencia, que representa el número de ciclos completos por unidad de tiempo.

Un caso interesante de movimiento periódico aparece cuando un sistema físico oscila alrededor de una posición de equilibrio estable. El movimiento armónico es característico de un cuerpo en equilibrio estable en el que, al aplicarle una perturbación, aparecen fuerzas restauradoras que intentan volver al cuerpo a su posición de equilibrio. El sistema realiza la misma trayectoria, primero en un sentido y después en el sentido opuesto, invirtiendo el sentido de su movimiento en los dos extremos de la trayectoria. Un ciclo completo incluye atravesar dos veces la posición de equilibrio. Como ejemplos de sistemas físicos que a menudo realizan movimiento oscilatorio, se pueden mencionar la masa sujeta al extremo de un péndulo o de un resorte; la carga eléctrica almacenada en un condensador; las cuerdas de un instrumento musical y las moléculas de una red cristalina.

El movimiento periódico se presenta cuando un cuerpo se mueve en una trayectoria fija y regresa a la posición inicial después de un intervalo de tiempo definido. Entre otros ejemple tenemos al péndulo, el diapasón, el metrónomo y un trampolín. Cuando no hay fricción, un movimiento periódico puede persistir indefinidamente bajo la acción de una fuerza restauradora que se opone al desplazamiento. Nos referimos a este movimiento regular como movimiento simple armónico.

Un movimiento periódico es oscilatorio si la trayectoria se recorre en ambas direcciones. Un movimiento oscilatorio es vibratorio si su trayectoria es rectilínea y su origen se encuentra en el centro de la misma.

El movimiento armónico es un movimiento vibratorio en el que la posición, velocidad y aceleración se pueden describir mediante funciones senoidales o cosenoidales. De todos los movimientos armónicos, el más sencillo es el movimiento armónico simple. El movimiento armónico simple (M.A.S) es el descrito por una partícula que se mueve a lo largo de una recta verificando la ley de Hooke.

En el primer experimento, se midió la elongación del resorte del dinamómetro de cinto objetos de diferentes masas. En la siguiente tabla se presentan los resultados obtenidos.

Objeto Masa (Kg) Elongación del resorte (cm)

Pesa 0.5 0.1

Sal 1.0 0.3

Frijol 0.9 0.2

Mochila 2.5 1.0

Rocas 0.5 0.1

En el segundo experimento, se soltó una vez el péndulo de 1m y una vez el péndulo de 25cm y se registró el tiempo en que tardó cada uno en realizar diez oscilaciones. En las tablas 2 y 3 se presentan los resultados.

Péndulo de 1m de longitud

Oscilación completa Tiempo (s)

1 1.93

2 4.05

3 6.21

4 8.40

5 10.60

6 12.73

7 15.05

8 17.29

9 19.43

10 21.48

Péndulo de 25 cm de longitud

Oscilación completa Tiempo (s)

1 1.22

2 2.09

3 3.20

4 4.38

5 5.46

6 6.67

7 7.78

8 8.95

9 10.07

10 11.16

OBSERVACIONES

En el primer experimento, la elongación del resorte del dinamómetro varió en función del peso de los objetos. Entre más pesados son los objetos, más se estira el resorte del dinamómetro.

En el segundo experimento, el tiempo en que el péndulo tarda en completar una oscilación depende de la longitud del hilo por el que está sostenido; cuando el hilo es más corto, el péndulo completa más rápidamente una oscilación.

CUESTIONARIO

Reporte

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