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UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y ADISTANCIAPRACTICA DE LABORATORIO DE FSICA GENERALSESION 1

Claudia Paola Vanegas Montenegro Cdigo: 52731855 Tel.: 3134932263 E mail: paox1182@hotmail.com Elizabeth Pez Gmez Cdigo: 1013596077 Tel.: 3112199485 E mail: epaez7@misena.edu.co Diego Acero Cdigo: 3123655744 Tel: 3013099336 E-mail: diego_andi0511@hotmail.comSantiago Angarita Cdigo: 1022332492 Tel: 3193082287 E-mail: santiago048@hotmail.com

Resumen Ley De Hooke tambin llamada ley de elasticidad de Hooke fue formulada por Robert Hooke fsico britnico la cual es aplicada en la ingeniera y la construccin, establece la relacin entre el alargamiento o estiramiento longitudinal y la fuerza aplicada.

F =-K X, donde F es la fuerza aplicada, -K la constante elstica del resorte, y X es la elongacin del resorte.F= es la fuerza aplicadaK= la constante elstica del resorte X= es la elongacin del resorte.Despejamos para hallar la K del Resorte 1 y Resorte 2.

Sistemas en equilibrio: cuando dos fuerzas opuestas actan sobre el mismo cuerpo con una velocidad constante producen un equilibrio, el cual se muestra por que el cuerpo no se mueve presentando un reposo aparente.

Movimiento Armonico Simple: una particula describe un movimiento Armnico Simple (M.A.S.) cuando se mueve a lo largo del eje X, estando su posicin x dada en funcin del tiempo t por la ecuacin

Donde:Es la elongacin o desplazamiento respecto al punto de equilibrio.Es laamplituddel movimiento (elongacin mxima).Es lafrecuencia angularEs eltiempo.Es la fase inicial e indica el estado de oscilacin o vibracin (o fase) en el instantet= 0 de la partcula que oscila.

Pendulo balstico:

Al desarrollar la primera sesin de laboratorio de Fsica General, se aplicaran los conceptos aprendidos en el mdulo sobre Proporcionalidad Directa teniendo en cuntala relacin de proporcionalidad entre diferentes magnitudes utilizando el calibrador, tornillo micromtrico como instrumentos de medicin; Por medio de la prctica se determina leyes de la cinemtica, el movimiento un informe variado y acelerado, identificando los conceptos de cada libre en el movimiento uniforme, completando el proceso de laboratorio resolviendo conceptos de movimiento en dos dimensiones.

PRACTICA 6: LEY DE HOOKEFUERZA0,661,773,94

S(m)4,558,9516,4

CONSTANTE PROPORCIONALIDAD (K)6,895,054,16

TITULO: LEY DE HOOKE

Datos de laboratorio

1. Encuentre la constante de proporcionalidad de cada resorte e indique sus unidades.La proporcionalidad es una relacin entre magnitudes medibles y la constante de proporcionalidad entre la fuerza y la deformacin, se le llama Fuerza de Recuperacin y es simbolizada con la letra K. Sus unidades son N/m en el Sistema MKS.Pendulo balstico : por medio de los principios de la conservacin es posible estudiar y predecir la evolucin en el tiempo de muchos sistemas son de gran importancia los principios de conservacin de energa, conservacin del momentum lineal, y conservacin del momentum angular. El pndulo balstico es un dispositivo clsico que permite medir la repidez de disparo de un proyectil.

Colisiones elsticas: se denomina colisiones o choque elstica a una colision entre dos o ms cuerpos los cuales no sufres deformaciones permanentes durante el impacto, donde se conservan tanto el momento lineal como la energa cintica del sistema. Cuando los cuerpos se separan despus del choque no hay intercambio de masa entre ellos

INTRODUCCIONGracias al presente informe podemos dar a conocer los conceptos, experiencias y ensayos que hemos realizado durante el laboratorio presencial del curso Fsica General, esto nos ha permitido plantear y conocer cmo podemos aplicarlos en la vida cotidiana y profesional, adicionalmente conocimos y experimentamos con los instrumentos utilizados para as familiarizarnos con ellos.

LEY DE HOOKETITULO: Ley de HookeObjetivo Comprobar la validez de la ley de Hooke, usando varios resortes helicoidales.1- Materiales: Resorte Sensor de newton Software measure Base 2- Cuelgue el resorte en el sensor (Newton Sensor). Conecte el otro extremo del resorte y fjelo a la base deslizante, a travs del sensor de movimiento- Realice las conexiones elctricas, Inicie el software Measure, y fije los parmetros de medida.Coloque la base deslizante en la posicin inicial, (tenga especial cuidado de no estar ejerciendo fuerza sobre el resorte). Y haga clic en contine (ntese que las medidas comenzaran y terminaran de forma manual como se fij en los parmetros anteriores). A continuacin, despacio y continuamente mueva la base por la regla, a lo largo de 10 cm. Resorte 1Resorte 2

Fuerza (N)-0,010,060,300,001,772,57

X(m)0,012,349,820,006,41 9,28

Tabla 1 Fuerza en elongacin de resorte

INFORME

1. Encuentre la constante de proporcionalidad de cada resorte e indique sus unidades.

Tabla 2. Constante de proporcionalidad

2. Realice las grficas de fuerza en funcin del desplazamiento para cada uno de los resortes y explique el significado que tiene la pendiente de la recta obtenida.

Grafica1. Resorte 1

Grafica 2. Resorte 2

3. Determine el valor de la energa potencial elstica en cada uno de los casos.Para hallar la Energa Potencial Elstica, utilizamos la siguiente ecuacin:Epe= .K.X, remplazamos la ecuacin por los valores (ver tabla 1), luego encontramos el resultado en la tabla 4.

Tabla 3. Energia potencial elastica

4. ANLISIS Y RESULTADOS.

A mayor fuerza mayor elongacin La constante k es negativa debido a que va opuesta a la fuerza de gravedad La fuerza es directamente proporcional al desplazmiento.

5. CONCLUSIONES.

Las frmulas utilizadas para el desarrollo del informe son:para hallar la constante de proporcionalidad es: -k =x/f para hallar la energa de potencia elstica es: Epe=.K.X,Para halar la fuerza es f= -k-x, estas frmulas permitieron dar respuestas a las preguntas propuestas en la gua.

PRCTICA 7: SISTEMAS DE EQUILIBRIO

TITULO: Equilibrio de Fuerzas

OBJETIVO: Aplicar los conceptos de descomposicin de un vector y sumatoria de fuerzas

MATERIALES

Dos soportes universales Dos poleas Juego de pesas Una cuerda. Un transportador

PROCEDIMIENTO

Monte los soportes y las poleas como se indicaTome varias pesas y asgneles el valor M32. Como se indica en el dibujo, encuentre dos masas M1 y M2 que equilibren el sistema. El equilibrio del sistema est determinado por los ngulos de las cuerdas con la horizontal y Tome dos posiciones diferentes para la misma masa M3 y dibuje los diagramas de fuerzas; escriba los datos obtenidos en la tabla 2, sistema 1.3. Repita los pasos 1 y 2 con diferentes valores para M1, M2 y M3 y complete la tabla 2, sistemas 2 y 3. Tenga en cuenta que en EL sistema 3, el valor de es diferente al de

INFORME

Realice el diagrama de cuerpo libre para las fuerzas de cada sistema.

Sistema No. 1

F1F2F3 = 45 = 45 M160kggkgM310000000 gM260 gF1F2F3 = 45 = 45Sistema 2

M1 70 gM380 gM2140 gF1F2F3 = 37 = 22

F1F2F3 = 43 = 46Sistema 3

M1 80 gM370 gM2120gF1F2F3 = 62 = 55

F1F2F3 = 55 = 52

2. Realice el anlisis matemtico y encuentre el valor de F1, F2 y F3. (Ver anexo 4, sesin de laboratorio 1)

1. Anlisis matemtico y clculo de F1, F2 y F3.

a. Sistema 1.Anlisis matemtico y clculo de F1, F2 y F3.

Fy = 0 = F1*sen45 + F2*sen45 - F3; donde F3 = m*gFy = 0 = F1*sen45 + F2*sen45 - (m*g)F1*sen45 + F2*sen45 = m*gEcuacin 1Fx = 0 = -F1*cos45 + F2*cos45F1*cos45 = F2*cos45; entonces F1 = F2 Ecuacin 2Sustituyendo F1 de 2 en 1F2*sen45 + F2*sen45 = m*g2F2*sen45 = m*gF2 = m*g/2*sen45F2 = (0.065 Kg * 9.8 m/s)/(2*0.71) = 0.637 N/1.42 = 0.44859 NComo F1 = F2, entonces F1 = 0.44859 N

ResultadoF1 = 0.44859NF2 = 0.44859NF3 = 0.637N

a. Sistema 2. Anlisis matemtico y clculo de F1, F2 y F3.

Fy = 0 = F1*sen37 + F2*sen22 - F3; donde F3 = m*gFy = 0 = F1*sen37 + F2*sen22 - (m*g)F1*sen37 + F2*sen22 = m*gEcuacin 1

Fx = 0 = -F1*cos37 + F2*cos22F1*cos37 = F2*cos22Ecuacin 2

Despejando F1 en ecuacin 2F1 = F2*cos22/cos37Ecuacin 3

Sustituyendo F1 en Ecuacin 1

F1*sen37 + F2*sen22 = m*g(F2*cos22/cos37) *sen37 + F2*sen22 = 0.050 Kg * 9.8m/s(F2*0.92718/0.79863)*0.60181 + F2*0.37460 = 0.49NF2*1.16096*0.60181 + F2*0.37460 = 0.19N0.69867F2 + 0.37460F2 = 0.19N1.07327F2 = 0.19NF2 = 0.19N/1.07327F2 = 0.17702N

Reemplazando F2 en ecuacin 3

F1 = F2*cos22/cos37F1 = 0.17702N*cos22/cos37F1 = 0.17702N * 1.16095F1 = 0.20551N

ResultadoF1 = 0.20551NF2 = 0.17702NF3 = 0.49N

a. Sistema 3.Anlisis matemtico y clculo de F1, F2 y F3

Fy = 0 = F1*sen62 + F2*sen55 - F3; donde F3 = m*gF1*sen62 + F2*sen55 = F3ecuacin 1

Fx = 0 = -F1*cos62 + F2*cos55F1*cos62 = F2*cos55ecuacin 2

Despejando F1 en ecuacin 2F1 = (F2*cos55)/cos62ecuacin 3Sustituyendo F1 en ecuacin 1F1*sen62 + F2*sen55 = F3(F2*cos55/cos62)*sen62 + F2*sen55 = 0.105Kg*9.8m/s1.07871F2 + 0.81915F2 = 1.029N1.89786F2 = 1.029NF2 = 1.029N/1.89786F2 = 0.54218N

Reemplazando F2 en ecuacin 3F1 = (F2*cos55)/cos62F1 = (0.54218N*0.57357)/0.46947F1 = 0.66238N

ResultadoF1 = 0.66238NF2 = 0.54218NF3 = 1.029N

1. Demuestre que el sistema est en equilibrio.2. Demostracin del sistema en equilibrio

Fy = F1*sen45 + F2*sen45 - F3;Fy = 0.44859N*sen45 + 0.44859N*sen45 - 0.637Fy= 0.31849 + 0.31849 0.637Fy = 0

Fx = -0.44859N*cos45 + 0.44859N *cos45Fx = 0

Demostracin del sistema en equilibrio

Fy = F1*sen37 + F2*sen22 - F3Fy =0.20551N *sen37 + 0.17702N *sen22 - 0.49N;Fy =0.12367N + 0.06631N 0.19NFy = 0

Fx = -F1*cos37 + F2*cos22Fx = -0.20551N*cos37 + 0.17702N*cos22Fx = -0.16412N + 0.16412NFx = 0

Demostracin del sistema en equilibrio

Fy = F1*sen62 + F2*sen55 - F3Fy = 0.66238N*0.88294 + 0.54218N*0.81915 1.029NFy = 0.58484N + 0.44412N 1.029NFy = 0

Fx = -F1*cos62 + F2*cos55Fx = -0.66238N*0.46947 + 0.54218N *0.57357Fx =- 0.31096 + 0.31096Fx = 0

2. Enuncie y explique las dos condiciones necesarias para que un sistema fsico se encuentre en equilibrio mecnico. Por qu en sta prctica, solo es necesaria una de estas condiciones?El equilibrio mecnico es un estado estacionario en el que se cumple alguna de estas dos condiciones:1. Un sistema est en equilibrio mecnico cuando la suma de fuerzas y momentos sobre cada partcula del sistema es cero.2. Un sistema est en equilibrio mecnico si su posicin en el espacio de configuracin es un punto en el que el gradiente de energa potencial es cero.En nuestra prctica solo es necesaria la primera condicin dado que la condicin 2 es de utilidad en mecnica de medios continuos donde se tiene en cuenta uno de los aspectos ms importantes del estado de equilibrio, la estabilidad.5. CONCLUSIONES

Para construir un diagrama de cuerpo libre se deben identificar las condiciones del problema, asegurando en colocar todas las fuerzas que actan sobre el cuerpo de anlisis, las cuales deben tener las direcciones (ngulos) y sentidosc Correctos.Cuando dos fuerzas opuestas actan sobre un mismo cuerpo producen un equilibrio.En todo sistema se llaman componentes las distintas fuerzas que actan sobre el cuerpo y resultante la fuerza que equivale a las anteriores. Las fuerzas se representan como vectores con su origen situado al centro de un sistema de coordenadas rectangulares (plano cartesiano).La aplicacin ms importante de la primera ley de Newton es encontrar el valor de fuerzas que actan sobre una partcula, a partir de la condicin de equilibrio. En la primera ley, se plantea que si una partcula est en equilibrio, se cumple que: F = 0. Como la fuerza es una cantidad vectorial, podemos plantear que Fx = 0 y Fy = 0 (Componentes rectangulares de las fuerzas).

PRACTICA N 8: MOVIMIENTO ARMONICO SIMPLE (M.A.S)

TITULO: El Pndulo Simple

OBJETIVO: Comprobar la leyes del movimiento armnico simple (M.A.S)

MATERIALES 1. Un soporte universal 2. Una cuerda 3. Una masa 4. Un cronmetro

PROCEDIMIENTO 1. Ate un extremo de la cuerda a la pesita y el otro al soporte universal.

2. Para una longitud de la cuerda de 100 cm. mida el periodo de la oscilacin de la siguiente manera: Ponga a oscilar el pndulo teniendo cuidado que el ngulo mximo de la oscilacin no sobrepase de 25. Tome el tiempo de 10 oscilaciones completas, entonces el periodo (tiempo de una oscilacin) ser el tiempo de 10 oscilaciones dividido por 10. Repita varias veces.

3. Vare la longitud del pndulo gradualmente disminuyendo 10 cm. cada vez y en cada caso halle el periodo de oscilacin.

4. Consigne estos datos en la tabla 3

Datos de laboratorioL (m)1,00,90,80,70,60,50,40,30,20,1

t (s)2,031,941,851,751,561,421,251,120,900,70

Tabla 3. Pendulo simple

INFORME 1. Por qu se debe poner a oscilar el pndulo teniendo cuidado que el ngulo mximo de la oscilacin no sobrepase los 25?|Si el ngulo mximo sobrepasa los 25 grados dejara de ser movimiento armnico simple.2. Por qu no es conveniente medir directamente el tiempo de una oscilacin en vez de medir el tiempo de 10 oscilaciones? Porque si se mide slo una oscilacin, el error de medida afectar la nica medida que se tiene. Pero si se mide 10 y se hace un promedio, es como si aguzara la medida.3. Realice la grfica del periodo en funcin de longitud e indique que tipo de funcin se obtiene. Realice el anlisis respectivo de la misma.Para hallar T (periodo del pndulo), utilizamos la siguiente ecuacin:T=2, dnde T = periodo, = 3,1416, l = longitud y g = la gravitacin de la tierra que equivale a 9,8m/s, entonces remplazamos (ver tabla 1) y obtenemos los resultados (ver tabla 2).

L (m)1,00,90,80,70,60,50,40,30,20,1

t (s)2,031,941,851,751,561,421,251,120,900,70

T (s)0,640,600,570,530,490,450,400,350,280,20

Tabla 2. Periodo del pndulo

Grafica 3. Periodo de un pendulo simple.

4. Calcule la constante de proporcionalidad e indique sus unidades.

Tabla 4. Constante de proporcionalidad

Para determinar la constante de proporcionalidad K, hallamos el valor medio de los cocientes de T/L, con los datos tabulados as:

K=4.44

Grafica 4. Constante de proporcionalidad

5. Qu se puede concluir acerca de la dependencia del periodo del pndulo con respecto a la masa? Debido a que el perodo es independiente de la masa, podemos concluir que todos los pndulos simples de igual longitud en el mismo sitio oscilan con perodos iguales.

6. CONCLUSIONES.

Observamos que la grfica numero 4 longitud vs tiempo podemos concluir que el periodo respecto a la longitud es directamente proporcional, es decir cuando aumenta el periodo de oscilacin aumenta la longitud y viceversa Para que un el movimiento del pndulo sea M.A.S. el ngulo mximo de oscilacin no debe pasar los 25 grados.Debido a que el perodo es independiente de la masa, podemos decir entonces que todos los pndulos simples de igual longitud en el mismo sitio oscilan con perodos iguales.

Se comprob que el movimiento del pndulo es un movimiento armnico simple, el cual es un movimiento peridico de vaivn, en el que un cuerpo oscila a un lado y a otro de su posicin de equilibrio en una direccin determinada y en intervalos iguales de tiempoEl perodo de un pndulo slo depende de la longitud de la cuerda y el valor de la gravedad.

PRACTICA N 9: SISTEMA MASA - RESORTE

TITULO: Sistema Masa - Resorte

OBJETIVO: Verificar la leyes del movimiento armnico simple MAS en sistema masa-resorte

MATERIALES:

1. Un soporte universal 2. Un resorte 3. Un juego de masas4. Cronometro

PROCEDIMIENTO

1. Establezca previamente el valor experimental de la masa de cada una de las cinco pesitas de esta prctica. 2. Fije el extremo superior del resorte al soporte universal y del extremo inferior cuelgue una pesita. 3. Ponga a oscilar el sistema resorte-masa. Tome el tiempo de 10 oscilaciones completas, entonces el periodo (tiempo de una oscilacin) ser el tiempo de 10 oscilaciones dividido por 10. Realice como mnimo tres mediciones y tome el valor promedio. 4. Repita el paso 3 para 5 diferentes masas. 5. Escriba los datos en la tabla 4 y calcule en cada caso k.

Datos de laboratorio

m (Kg)0,20,150,10,070,05

T (s)0,730,920,730,540,39

K (N/m)14,776,927,38 9,37 12,52

Tabla 5. Constante de proporcionalidad del resorte

INFORME

1. Establezca la K promediando los valores obtenidos.

Para obtener el promedio de K se suman los resultados obtenidos de K y se dividen por los 5 datos que se tomaron en el laboratorio. (ver tabla 5)El Promedio de K es: 10,19 N/m

2. Determine las unidades de K.

Las unidades de K son: N/m; es decir Newton/metro.

3. Grafique m vs T y realice el anlisis respectivo.

Grafica 5. Masa vs Periodo

4. Analice el efecto producido al sistema masa-resorte por una fuerza externa. Explique.

5. Analice los factores de los que depende la constante de elasticidad de un resorte. 6. Realice el anlisis de la prctica y de sus resultados. 7. Conclusiones.