Sistemas Oscilatorios. Aplicaciones del M.A.S

Universidad Técnica Nacional[pic 1]

Ingeniera en Producción Industrial

Área: Ciencias Básicas.

I Cuatrimestre 2018.

Curso:

Laboratorio de Física II.

Laboratorio:

Sistemas Oscilatorios. Aplicaciones del M.A.S.

Realizado por:

Cerpas Monge Livan

Profesor: José Alberto Vásquez Araya.

Febrero 2018

Tabla de contenido

1.        Introducción:        3

1.1        Objetivos:        3

1.1.1        Objetivos Generales:        3

1.1.2        Objetivos Específicos:        4

1.2        Resumen:        4

2.        Marco teórico:        4

3.        Equipo utilizado:        5

4.        Procedimiento:        5

5.        Resultados experimentales:        6

Tabla #1: Mediciones del tiempo de oscilación para diferentes masas:        6

Tabla #2: Mediciones del tiempo de oscilación para distintas longitudes y a 10 oscilaciones.        7

Tabla #3: Proceso mejorado de medición de tiempos de oscilación de diferentes masas (a 50 cm) con sensor contador.        7

Tabla #4: Proceso mejorado de medición de tiempos de oscilación  (a 40 cm) con sensor contador.        7

Grafica #1: Tiempo de oscilación en función de la longitud del péndulo.        8

Grafica #2: Tiempo de oscilación en función de la raíz cuadrada de la longitud del péndulo.        9

Tabla #5: Calculo de periodos para diferentes longitudes.        10

Tabla #6: Periodos teóricos.        11

Grafica #3: Comparación entre periodos.        11

6.        Análisis de resultados.        12

7.        Conclusiones:        13

8.        Bibliografía.        14

1. Introducción:

El laboratorio #2: Sistemas Oscilatorios y Aplicación del M.A.S, se basaba en la realización del péndulo simple para la comprensión del movimiento armónico simple (M.A.S), utilizando los recursos del laboratorio de física.

El movimiento armónico simple (M.A.S.), también es denominado movimiento vibratorio armónico simple (M.V.A.S.), es un movimiento periódico, y vibratorio en ausencia de fricción, (razón por la cual se utiliza el péndulo para reproducirlo), producido por la acción de una fuerza recuperadora que es directamente proporcional a la posición, y que queda descrito en función del tiempo por una función senoidal (seno o coseno). 

1. Objetivos:

1. Objetivos Generales:

Analizar el movimiento armónico simple (M.A.S) y sus aplicaciones, utilizando como medio el péndulo simple y la determinación de las variables que afectan el periodo de oscilación de este.

1. Objetivos Específicos:

1. Aplicar ecuaciones matemáticas y gráficos para encontrar las expresiones que relacionan las variables del péndulo simple.
2. Determinar el valor experimental de la longitud o altura del punto de sujeción, mediante el movimiento del péndulo simple.

1. Resumen:

El laboratorio consto de 3 partes en donde se realizaban mediciones del tiempo en que tardaba el péndulo en realizar una oscilación con diferentes largos de hilo, seguidamente se realizaron las mediciones con diferentes masas y por ultimo se mejoró el proceso utilizando un sensor para determinar el tiempo de oscilación.

Se determino el tiempo de oscilación con diferentes masas y diferentes longitudes del hilo, se obtuvieron las mediciones necesarias para poder llegar a las conclusiones del presente informe.

1. Marco teórico:

En el laboratorio #2 se trabajó con la simulación de un péndulo simple, el péndulo simple (también llamado péndulo matemático o péndulo ideal) es un sistema idealizado constituido por una partícula de masa m que está suspendida de un punto fijo o mediante un hilo inextensible y sin peso.

La realización del péndulo simple sirvió como instrumento para el estudio del movimiento armónico simple, el cual es un movimiento periódico, y vibratorio en ausencia de fricción, (razón por la cual se utiliza el péndulo para reproducirlo), producido por la acción de una fuerza recuperadora que es directamente proporcional a la posición, y que queda descrito en función del tiempo por una función senoidal (seno o coseno). 

Si la descripción de un movimiento requiriese más de una función armónica, en general sería un movimiento armónico, pero no un M.A.S.

En el caso de que la trayectoria sea rectilínea, la partícula que realiza un M.A.S. oscila alejándose y acercándose de un punto, situado en el centro de su trayectoria, de tal manera que su posición en función del tiempo con respecto a ese punto es una sinusoide. En este movimiento, la fuerza que actúa sobre la partícula es proporcional a su desplazamiento respecto a dicho punto y dirigida hacia éste.

1. Equipo utilizado:

1. Kit de laboratorio "TESS Mecánica ME1": En el cual se utilizaron varillas de 60 cm, Trípode Variable e hilo.
2. Transportador (set de geometría).
3. Calculadora (Computadora).

1. Procedimiento:

El laboratorio inicio en el montaje del equipo a utilizar, el cual fue la unión de las dos partes del trípode variable, luego se le introdujo la varilla de 60 cm, en donde se colocaron las nueces dobles, seguidamente se fija el pasador a la nuez doble, pasador por el cual se fijó el hilo con la longitud especificada (50 cm) y con la masa especificada (50 o 100 g).

Una vez se realiza el montaje del equipo se procedió a realizar la medición de los tiempos de oscilación, soltando la masa atada al hilo suave y cuidadosamente a unos 30° segun el transportador fijado al pasador.

1. Resultados experimentales:

Tabla #1: Mediciones del tiempo de oscilación para diferentes masas:

Fuente: Datos obtenidos el día Jueves 1 de febrero del 2018, como resultado de la primera parte, parte a), del laboratorio #2 Sistemas Oscilatorios, Aplicaciones del M.A.S., En el Laboratorio de Química II de la Universidad Técnica Nacional.

Como se puede observar el tiempo de oscilación no se ve afectado significativamente por la masa, las pequeñas variaciones que existen en el tiempo pueden ser gracias a un error de paralaje o de imprecisión a la hora de realizar las mediciones del tiempo.

...