Guía Física II

CORPORACION UNIVERSITARIA AUTONOMA DE NARIÑO
FACULTAD DE INGENIERÍA
PROGRAMA DE INGENIERÍA MECANICA
PRACTICA N° 2: MAS
Procedimiento
El laboratorio llamado Movimiento Armónico Simple (MAS) consta de dos prácticas: Sistema MasaResorte y Péndulo Simple. Cada grupo deberá realizar una de ellas y se llevarán a cabo de la siguiente
manera:
SISTEMA MASA – RESORTE:
Primera Parte:
1. Escoja un resorte y 5 masas pequeñas diferentes
2. Coloque el resorte de forma vertical en el montaje (el cual inicialmente quedará en su posición
de equilibrio). Mida la longitud de la primera a la última espira (longitud inicial del resorte Lo) y
posteriormente coloque una masa. En ese momento el resorte sufrirá un alargamiento, mida
ahora la longitud final L del resorte utilizando un metro o una regla.
3. Ubique una a una las masas y repita el procedimiento.
4. Use la ley de Hooke en su forma escalar:
𝑭 = 𝑲∆𝑳
Donde F es la fuerza aplicada al resorte (peso), K es la constante de elasticidad del resorte y
∆𝐿 = 𝐿 − 𝐿𝑜 es la elongación. A continuación complete la siguiente tabla:
Lo (m)
m (kg)
m 1=
m 2=
m 3=
m 4=
m 5=
F (N)
L (m)
L (m)
5. Utilizando Excel grafique los datos obtenidos en la tabla con la fuerza en el eje de las ordenadas
y la elongación en el eje de las abscisas. Para ello tenga en cuenta los siguientes pasos a
realizar:
a. Seleccionar los datos
b. Insertar gráfico de dispersión
c. Agregar línea de tendencia
d. Presentar ecuación en el gráfico
Segunda Parte:
Utilizando el mismo montaje realice lo siguiente:
1. Separe la masa de su posición de equilibrio y mida el tiempo que tarda en realizar 5
oscilaciones completas.
2. Realice mismo proceso con cada una de las masas y utilice la ecuación del periodo de un
sistema masa-resorte para despejar la constante K:
𝑻 = 𝟐𝝅√
𝒎
𝑲
Donde T es el periodo de oscilación, m la masa y K la constante de elasticidad del resorte.
3. Complete la siguiente tabla teniendo en cuenta que:
𝑇=
𝑡
𝑛
Donde T es el periodo de oscilación, t es el tiempo que tarda en realizar una oscilación
completa y n el número de oscilaciones (en este caso 5).
m(kg)
m 1=
m 2=
m 3=
m 4=
m 5=
n
t (s)
𝑻=
𝒕
𝒏
(s)
K(N/m)
5
5
5
5
5
4. De los valores obtenidos para la constante k obtenga el promedio.
PÉNDULO SIMPLE
Primera Parte:
1. Cuelgue del soporte un péndulo simple con una longitud determinada
2. Escoja un ángulo de desviación para el péndulo (menor a 20°) medidos a partir de la posición
de equilibrio.
3. Separe el péndulo hasta ese ángulo escogido y deje oscilar el péndula para medir el tiempo
que tarda en realizar 5 oscilaciones completas. Realice este proceso 3 veces y finalmente tome
el promedio.
4. Repita el paso 3 con 2 longitudes diferentes y para cada una calcule el periodo por medio de
la siguiente expresión:
𝒕̅
𝑻=
𝒏
Donde 𝑡̅ es el promedio de los tiempos para cada longitud y n es el número de oscilaciones.
De esta manera se obtiene 3 periodos, uno para cada longitud. Para cada uno, determine el
valor de la gravedad utilizando la ecuación para el periodo de un péndulo simple:
𝑻 = 𝟐𝝅√
𝑳
𝒈
Donde T es el periodo de oscilación, L la longitud de la cuerda y g el valor local de la gravedad.
Registre los datos en una tabla como la que se muestra a continuación:

L (m)
n
5
5
5
t1 (s)
t2 (s)
t3 (s)
𝒕̅ (s)
𝑻=
𝒕̅
𝒏
(s)
g (m/s2)
5. Obtenga un promedio de las 3 gravedades registradas en la tabla y compare con valor teórico
𝒈 = 𝟗. 𝟖𝟏 𝒎/𝒔𝟐 calculando el error relativo porcentual:
𝑽𝒂𝒍𝒐𝒓 𝒕𝒆ó𝒓𝒊𝒄𝒐 − 𝑽𝒂𝒍𝒐𝒓 𝒆𝒙𝒑𝒆𝒓𝒊𝒎𝒆𝒏𝒕𝒂𝒍
| 𝒙 𝟏𝟎𝟎%
𝑬𝑹 % = |
𝑽𝒂𝒍𝒐𝒓 𝒕𝒆ó𝒓𝒊𝒄𝒐
Segunda Parte:
1. Utilizando Excel grafique los datos obtenidos en la tabla con el periodo en el eje de las
ordenadas y √𝐿 en el eje de las abscisas. Para ello tenga en cuenta los siguientes pasos a
realizar:
a. Seleccionar los datos
b. Insertar gráfico de dispersión
c. Agregar línea de tendencia
d. Presentar ecuación en el gráfico
De esta manera, se obtiene una relación lineal cuya ecuación en general está dada por:
𝒚 = 𝒎𝒙 + 𝒃
Donde m es la pendiente de la gráfica y b el intercepto (punto de corte de la gráfica con el
eje y).
Si comparamos con la ecuación teórica para el periodo de un péndulo:
𝑳
√𝑳 𝟐𝝅
𝑻 = 𝟐𝝅√ = 𝟐𝝅
=
√𝑳
𝒈
√𝒈 √𝒈
No habrá intercepto y la pendiente m en este caso está dada por:
𝑚=
2𝜋
√𝑔
De esta manera, usted puede obtener otro valor de gravedad ya que la ecuación le da la
pendiente directamente. Compare con el valor teórico de la gravedad 𝒈 = 𝟗. 𝟖𝟏 𝒎/𝒔𝟐 y
encuentre el error relativo porcentual:
𝑽𝒂𝒍𝒐𝒓 𝒕𝒆ó𝒓𝒊𝒄𝒐 − 𝑽𝒂𝒍𝒐𝒓 𝒆𝒙𝒑𝒆𝒓𝒊𝒎𝒆𝒏𝒕𝒂𝒍
| 𝒙 𝟏𝟎𝟎%
𝑬𝑹 % = |
𝑽𝒂𝒍𝒐𝒓 𝒕𝒆ó𝒓𝒊𝒄𝒐