5/14/2018 MOVIMIENTO ARMÓNICO SIMPLE - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/movimiento-armonico-simple-55a758db585f2 1/4

 

LABORATORIO DE FÍSICA | WILLIAM TAIPE  4

EXPERIMENTO N° 02: MOVIMIENTO ARMÓNICO SIMPLE

1.  OBJETIVOS

Determinar la constante de elasticidad del muelle mediante la Ley de Hooke. Y comprobar

experimentalmente el periodo de oscilación del muelle. 

2.  FUNDAMENTOS TEÓRICOS: 

Un muelle suspendido verticalmente de un soporte sin ninguna masa colgando de su extremo

tiene una longitud ‘L’ (longitud en reposo). Cuando se cuelga una masa del muelle, su longitud

se incrementa en  L∆ . La posición de equilibrio de la masa está ahora una distancia

 L L+ ∆ del soporte del muelle. ¿Qué ocurre si se tira de la masa un poco más allá de la posición

de equilibrio? El muelle ejerce una fuerza recuperadora, F = -kx, donde x es la distancia que se

desplaza el muelle desde la posición de equilibrio y k es la constante elástica del muelle. El

signo negativo indica que la fuerza apunta en sentido contrario a la situación de la masa. La

fuerza recuperadora hace que la masa oscile arriba y abajo. El periodo de oscilación depende de

la masa y de la constante del muelle.

T  ==== 2π  ππ  π  

 m

 k (1)

A medida que la masa oscila, la energía cambia continuamente de energía cinética a alguna

forma de energía potencial. Si se ignora la fricción, la energía total de sistema permanece

constante.

3.  MATERIALES NECESARIOS:

•  Muelle •  Sensor de movimiento

•  Soporte •  Software DataStudio

•  Masas y soportes •  Abrazadera, ángulo derecho

•  Regla graduada •  Sensor de fuerza

4.  PROCEDIMIENTOS:4.1.  ESQUEMA DEL EXPERIMENTO

El experimento consta de dos actividades, en la primera actividad calcularemos en la constante

de elasticidad del muelle mediante el esquema de la figura (1), donde se usara el sensor de fuerza

para poder determinar la fuerza de recuperación del muelle.

5/14/2018 MOVIMIENTO ARMÓNICO SIMPLE - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/movimiento-armonico-simple-55a758db585f2 2/4

 

LABORATORIO DE FÍSICA | WILLIAM TAIPE  5

En la segunda actividad se calculara el periodo de oscilación del muelle mediante una gráfica

obtenida mediante el sensor de movimiento, como se muestra en la figura (2)

Figura (1) Figura (2)

Esquema para hallar la constante de

elasticidad del muelle

Exquema para hallar el periodo de osilacion

del muelle

4.2.  DATOS EXPERIMENTALES

Datos de los muelles:

Constante de elasticidad: Valor

Muelle 1

Muelle 2

En la primera actividad los datos que se tomaran seránmediante el esquema de la figura (1), en

el cual se variara la masa que produce la deformación del muelle, y con ayuda del sensor

calcularemos la fuerza de recuperación(F) del muelle y con una regla métrica la deformación(x),

estos datos los registraremos en la Tabla 1.

Tabla 1

N° F(N) x(m) m(kg)1

2

3

4

56

7

8

9

10

5/14/2018 MOVIMIENTO ARMÓNICO SIMPLE - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/movimiento-armonico-simple-55a758db585f2 3/4

 

LABORATORIO DE FÍSICA | WILLIAM TAIPE  6

En la segunda actividad los datos Experimentales del periodo de oscilación la calculamos

mediante la figura (2), con ayuda del sensor de movimiento, el cual nos permitirá calcular una

gráfica de la siguiente forma:

La masa aplicada al extremo del resorte, es criterio del docente, el cual debe registrar en la tabla

2,así como los tiempos y periodos de oscilación.

Tabla 2

Pico 1 2 3 4 5 6 7 8

Tiempo

Periodo

Promedio de periodos Masa aplicada

5.  CUESTIONARIO:

Actividad 1:

1.  Determine la pendiente de la fuerza frente a alargamiento mediante el método de

mínimoscuadrados(puede realizar los cálculos mediante un paquete estadístico). 

2.  Calcule el valor medio de la constante de elasticidad del muelle mediante la ecuación F

= kx.

3.  Compare el valor de la constante de elasticidad del muelle obtenido en el experimento

con el valor de teórico, y determine el error porcentual.  

4.  Realice una interpretación física de la aproximación lineal de la pregunta N° 1, y

explique que fuentes de error se presentan en el experimento. 

Actividad 2:

5.  Calcule el valor teórico del periodo de oscilación basándose en el valor medio de la

constante del muelle, la aproximación lineal y en la masa situada en el extremo del

muelle (Ecuación (1)) 

6.  Compare el valor calculado de la oscilación con el valor medio del periodo de

oscilación (Tabla 2), determine el error porcentual. 

7.  Cuando se alcanza la distancia máxima de la posición de equilibrio, ¿Cuál es la

velocidad de la masa? Realice una análisis con la graficas obtenida en la actividad 2.

8.  Calcular la energías máxima y mínima potencial, cinética y total de la oscilación para la

actividad 2, y realice un análisis grafico.

5/14/2018 MOVIMIENTO ARMÓNICO SIMPLE - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/movimiento-armonico-simple-55a758db585f2 4/4

 

LABORATORIO DE FÍSICA | WILLIAM TAIPE  7

9.  Cuando se alcanza el valor máximo de la velocidad, ¿Dónde se encuentra la posición de

equilibrio relativa de la masa? Realice un análisis con la gráfica obtenida en la actividad

2.

10. Cuales son la fuentes de error en el experimento, mencione e indique que consecuencias

tendrán en los resultados.

6.  CONCLUSIONES:

7.  BIBLIOGRAFIA:

[1] Volkenshtein, Problemas de física general, edit. MIR

[2] Frish – Timoreva, Curso de física general, edit MIR

[3] E. Wittenbauer, Problemas de mecánica general, Edit MIR, 1976

[4] Laboratorio de Física con Ordenador, PASCO scientific, 1998 

[5] Robert Resnick, David Hallidayy Kenneth S. Krane, Fisica Vol. 1 , 1993

[6] Serway – Beichner, Fisica para ciencias e ingeniería Tomo 1, edit McGraw-Hhill,2000

[7] Marcelo Alonso, Edward J. Finn, Fisicavol I, ,1987

http://phet.colorado.edu/en/simulation/mass-spring-lab 

http://phet.colorado.edu/en/simulations/category/physics/motion