UNIVERSIDAD AUTONOMA DE OCCIDENTE FACULTAD DE CIENCIAS BÁSICAS DEPARTAMENTO DE FÍSICA LABORATORIO DE FÍSICA II

Gladis Miriam Aparicio Coordinadora Física II.

SISTEMA MASA – RESORTE

1. OBJETIVOS

1.1 Estudiar el movimiento oscilatorio del sistema masa - resorte.

1.2 Determinar la relación entre el período y la masa del cuerpo cuando realiza un M.A.S.

1.3 Determinar la masa de un resorte a partir del periodo de oscilación del sistema.

2. INTRODUCCIÓN

Para un sistema masa-resorte se puede mostrar usando consideraciones energéticas que el

período de sus oscilaciones teniendo en cuenta la masa del resorte está dado por:

��

���

� +=K

MmT

33

2π

Donde m es la masa del cuerpo, M y K son la masa y el coeficiente de elasticidad del resorte

respectivamente.

El coeficiente de elasticidad del resorte se puede determinar experimentalmente midiendo el

período de oscilación o aplicando la ley de Hooke:

XKF��

−=

3. PREINFORME

1. ¿Todo movimiento periódico y oscilatorio se puede considerar armónico simple?

Explique y de ejemplos.

2. ¿Cuál es la relación existente entre la posición, el desplazamiento y la aceleración de

una partícula que realiza un M.A.S? Explique

3. Muestre detalladamente la deducción del período de un sistema masa resorte para el

cual la masa del resorte no es despreciable, es decir demuestre que:

KMm

T3

32

+= π

En donde:

• T es el período del movimiento.

• m es la masa unida al resorte.

• M es la masa del resorte.

• K es la constante de elasticidad del resorte.

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4. MATERIALES

4.1 Soportes.

4.2 Resorte.

4.3 Pesas.

4.4 Regla.

4.5 Computador.

4.6 Interfase Pasco.

4.7 Sensor de movimiento.

4.8 Sensor de Fuerza.

5. ACTIVIDADES

Verifique que sobre su mesa de trabajo encuentre los materiales necesarios y que la interfase

esté conectada al computador (Figura 1). También debe verificar que el Sensor de fuerza y el

Sensor de movimiento estén conectados a la interfase

Encienda el computador, la Interfase Pasco y el Amplificador de Potencia. Sobre el escritorio del

PC encontrara un icono titulado “Español”, déle doble clic e inmediatamente entrara al programa

con el cual va a trabajar. Al abrir el programa pulse la opción: “Crear Experimento”. En la ventana

debe observar el dibujo de la misma interfase que tiene sobre la mesa de trabajo, déle doble clic

al sensor de fuerza y al sensor de movimiento y cerciórese de que la ubicación con la cual

quedan sea la misma que tiene físicamente.

Guarde su experimento con un nombre apropiado, dentro de la carpeta sugerida por su profesor

y continuamente este salvando los cambios que realice sobre su actividad.

Abra una ventana para los gráficos de posición, velocidad y aceleración de la masa suspendida

en función del tiempo.

Mediante las opciones de muestreo que se encuentra en la barra del panel configuración, defina

los parámetros necesarios para realizar la tabla de datos introducidos manualmente.

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Figura 1. Montaje experimental sistema masa - resorte

Determinación experimental de la masa del resorte:

5.1 Suspenda una masa m y desplácela de su posición de equilibrio unos 5cm, mida el

período de oscilación, para ello debe realizar los gráficos de posición vs. tiempo, velocidad

vs tiempo y aceleración vs tiempo y realizar un ajuste sinusoidal (Este ajuste le dará la

información del período del movimiento). Repita su medición desplazando la masa 10cm.

Depende el periodo de la amplitud de oscilación?

5.2 De la misma forma mida el período de oscilación para diferentes masas y registre los

valores en una tabla.

5.3 Construya el gráfico del periodo vs la masa del bloque suspendido. ¿Corresponde el

gráfico a la relación predicha por la teoría?

5.4 Linealize el gráfico anterior, dibujando T2 vs m (masa suspendida), y a partir de este

gráfico determine los valore del coeficiente K del resorte y la masa del resorte, con sus

respectivas incertidumbres absoluta y relativa.

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5.5 Obtenga el Error en el cálculo de la masa, M, del resorte (para esto debe obtener el valor

estimado para la masa del resorte mediante la balanza digital) y la incertidumbre sobre K.

5.6 Explique ¿por qué el movimiento del sistema masa resorte se puede considerar armónico

simple?

5.7 Realice todo el análisis que permiten sus resultados.

6. BIBLIOGRAFÍA

6.1 Baird D. C. Experimentación: una Introducción a la Teoría de Mediciones y al Diseño

de Experimentos. Segunda edición. Prentice Hall Hispanoamericana, S.A. México.

6.2 Gettys, Keller, Skove. Física Clásica y Moderna Mc Graw Hill. México. 1989.

6.3 Serway R. A. Física .Mc Graw Hill. Tercera edición. Tomo I. México. 1993. S48DOC.