8/10/2019 Energia en Movimiento Armonico Simple

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ENERGIA EN MOVIMIENTO ARMONICO SIMPLE

I. OBJETIVOS:

Estudiar los tipos de energas involucradas en el movimiento armnico simple. Comprobar el principio de conservacin de energa.

Determinar la constante del resorte usando el Logger Pro.

II.

RESUMEN:

Se inicia la prctica; con el reconocimiento de los materiales e instalando el

sistema de resorte y el sensor de fuerza, colgamos el resorte y colocamos el

sensor de movimiento por debajo de este.

Un integrante del grupo suspendi masas de 200, 300, 400, 500, 1000 gramos

para registrar los datos en la tabla N1.Con la ayuda del programa Logger Pro

analizamos la fuerza y posicin de cada una de las masas para luego ir a Excel,

linealizar y determinar la pendiente (constante de resorte k en N-m).

Continuando con el experimento, suspendimos la masa (1kg) y jalamos

verticalmente hacia arriba y abajo 5cm y luego soltarlo para que oscile un una

direccin vertical, con ayuda del programa Logger Pro recolectamos datos de

posicin, velocidad, y realizar los clculos para la energa cintica, elstica y la

suma de las energas anteriores donde lo registramos en la tabla N 2.

III. MATERIALES Y EQUIPOS:

Sensor de Fuerza y Sensor de Movimiento.

01 Logger Pro.

1 Resorte (aprox. 50cm).

Masas de 100, 200, 300, 400, 500 y 1000 g.

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IV.

DATOS EXMPERIMENTALES:

Tabla 01: fuerza (N) y posicin para cada masa

Masa (g) Fuerza (N) Posicin (m)

200 2.592 -0.188

300 3.625 -0.286

400 4.751 -0.248

500 8.130 -0.305

1000 12.648 -0.487

Tabla N 02: Datos de posicin, velocidad con la masa de 1kg.

N Posicin (m) Velocidad (m/s)

1 -0.299 -1.088

2 -0.351 -1.103

3 -0.410 -1.089

4 -0.465 -0.982

5 -0.512 -0.773

6 -0.546 -0.468

7 -0.557 -0.1068 -0.533 -0.267

9 -0.493 -0.877

10 -0.442 1.042

11 -0.384 1.078

12 -0.329 0.989

13 -0.281 0.802

14 -0.246 0.539

15 -0.223 0.189

16 -0.222 -0.251

17 -0.252 -0.61618 -0.290 -0.850

19 -0.340 -1.005

20 -0.395 -1.057

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V.

PROCESAMIENTOS DE DATOS:

Tabla N03: Determinar las energas.

N Posicin (m) Velocidad (m/s) Ek(J) EPE(J) EM(J)

1 -0.299 -1.088 0.586 0.071 5.562

2 -0.351 -1.103 0.608 0.098 5.612

3 -0.410 -1.089 0.593 0.134 5.632

4 -0.465 -0.982 0.482 0.172 5.560

5 -0.512 -0.773 0.299 0.209 5.413

6 -0.546 -0.468 0.110 0.238 5.252

7 -0.557 -0.106 5.618x10^-3 0.248 5.159

8 -0.533 -0.267 0.036 0.227 5.168

9 -0.493 -0.877 0.385 0.194 5.484

10 -0.442 1.042 0.543 0.156 5.604

11 -0.384 1.078 0.581 0.118 5.604

12 -0.329 0.989 0.489 0.086 5.480

13 -0.281 0.802 0.322 0.063 5.290

14 -0.246 0.539 0.145 0.048 5.098

15 -0.223 0.189 0.018 0.040 4.963

16 -0.222 -0.251 0.032 0.039 4.976

17 -0.252 -0.616 0.190 0.050 5.145

18 -0.290 -0.850 0.361 0.067 5.33319 -0.340 -1.005 1.25x10^-5 0.092 4.997

20 -0.395 -1.057 1.625x10^-3 0.125 5.031

Ek=1/2(m.v^2)

EPE=1/2(K.y^2)

EM= Ek + EPE +EPG

Tabla N01:Constante de elasticidad del resorte = -0.0258.

Tabla N02:Constante de elasticidad del resorte = 1.597.

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VI.

ANALISIS Y DISCUSION DE RESULTADOS:

Grafico Fuerza (N) vs Posicin (m):Con la ayuda de Excel se pudo obtener un grfico

estadstico de dispersin donde de demostr que a mayor fuerza, la posicin va ir

bajando.

G

rafico Posicin (m) vs

velocidad (m/s).

VII.

CONCLUSIONES:

Despus de realizar el experimento se observ a simple vista que al variar las

masas, las oscilaciones de este variaron proporcionalmente.

Masa

(g)

Fuerza

(N)

Posicin

(m)

200 2.592 -0.188

300 3.625 -0.286

400 4.751 -0.248

500 8.130 -0.305

1000 12.648 -0.487

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Adems cuando tomamos los datos y los graficamos obtuvimos una lnea

recta, la cual es directamente proporcional a la fuerza que ejerce la masa del

cuerpo suspendido en el resorte.

La constante K de un muelle, podra definirse como la resistencia que este

ofrece ante el movimiento o como su rigidez. Para calcular dicha constante,

se suele usar la Ley de Hooke, cuya expresin es la siguiente: F= -K x.En

esta expresin, F= Fuerza (N),Indica que la fuerza y el desplazamiento son

opuestos, K= Constante recuperadora y x= incremento de la longitud.

VIII.

BIBLIOGRAFIA:

http://es.slideshare.net/ensomt1/movimiento-armnico-simple-25736671.

https://iesteror.files.wordpress.com/2009/10/constante-de-un-muelle.pdf http://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_mec%C3%A1nica

http://html.rincondelvago.com/laboratoio-de-fisica.html

Humberto Leyva, Tania Leyva, Fisica ll: Peru: 2007.

IX. CUESTIONARIO:

1. Si la energa mecnica es conservada en este sistema, cmo deberan la suma

de las energas cinticas y potenciales variar con el tiempo?

Durante una oscilacin la partcula intercambia continuamente energa cintica y energa

potencial, de forma tal que la suma de ambas siempre es la misma en cualquier instante.

2.

Cundo la energa cintica es mxima? La energa cintica siempre

es positiva? Por qu?

La energa cintica mxima se alcanza cuando la energa mecnica total es igual a la

energa cintica ( Em = Ec ), es decir, cuando la energa potencial es 0 ( Ep = 0).

Siempre es positiva ya que no existe una masa negativa, y si la velocidad es negativa (es

decir de retroceso) no importa pues la velocidad en la formula va elevada al cuadrado y

se vuelve positiva.

3.

Cundo la energa potencial elstica es mxima y cuando es cero?

Explicar

http://es.slideshare.net/ensomt1/movimiento-armnico-simple-25736671http://es.slideshare.net/ensomt1/movimiento-armnico-simple-25736671https://iesteror.files.wordpress.com/2009/10/constante-de-un-muelle.pdfhttps://iesteror.files.wordpress.com/2009/10/constante-de-un-muelle.pdfhttp://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_mec%C3%A1nicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_mec%C3%A1nicahttp://html.rincondelvago.com/laboratoio-de-fisica.htmlhttp://html.rincondelvago.com/laboratoio-de-fisica.htmlhttp://html.rincondelvago.com/laboratoio-de-fisica.htmlhttp://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_mec%C3%A1nicahttps://iesteror.files.wordpress.com/2009/10/constante-de-un-muelle.pdfhttp://es.slideshare.net/ensomt1/movimiento-armnico-simple-25736671

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Las oscilaciones de la masa m se generan al aplicar la fuerza deformadora F y

desplazarla hacia la derecha estirando el resorte una distancia x. Al dejar libre la masa, la

fuerza recuperadora F mueve hacia la posicin de equilibrio. La fuerza recuperadora

mueve la masa hacia la posicin de equilibrio, incrementando su velocidad hasta alcanzar

su valor mximo. Cuando la masa alcanza la posicin de equilibrio la fuerza y la

deformacin se hacen igual a cero.

4. De la grfica, Energa total vs tiempo, qu puede usted concluir

sobre la conservacin de energa mecnica en su sistema de masas -

resorte?

La grafica nos demuestra que son directamente proporcionales.