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UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA SEDE MEDELLÍN FACULTAD DE CIENCIAS ESCUELA DE FÍSICA INFORME DE LABORATORIO DE FÍSICA DE OSCILACIONES, ONDAS Y ÓPTICA Semestre 02-2020 PRÁCTICA 3: MAS -SISTEMA MASA-RESORTE R. Restrepo, D. Aristizábal, T. Muñoz

1 Vanessa Peralta Valencia Nombre y apellidos: _______________________________________

3 Grupo de laboratorio: _________

Nota: Trabajar con el sistema internacional de unidades (SI)

I.

Objetivos

Objetivo general 

Estudiar el movimiento oscilatorio del sistema masa-resorte.

Objetivos específicos 

Estudiar la cinemática del movimiento oscilatorio del sistema masa-resorte.



Medir la constante de rigidez de un resorte.

II.

Materiales



Hardware: Dispositivo móvil ANDROID



Software: VIDEO TRACKER de PhysicsSensor Mobile Edition.



Video: Sistema masa resorte oscilando.

III.



Procedimiento, análisis y reporte de resultados

Emplear VIDEO TRACKER de PhysicsSensor para abrir el vídeo del sistema masaresorte oscilando con MAS (recordar que este vídeo se debe ubicar en la carpeta physicssensor/tracker del dispositivo móvil). Calibrar (la regla verde que está adherida al soporte mide 20,9 cm de largo) y luego elegir el sistema de coordenadas (tomar éste con el origen en Y en la posición donde se encuentra la raya roja de la cinta blanca de la regla, la cual corresponde a la posición de equilibrio de la masa y apuntando verticalmente hacia abajo). Anexar un pantallazo de la escena para el instante t = 0, Figura 1.

Figura 1: Pantallazo de la escena del video en donde se ilustra el móvil en el instante t=0



Como datos adicionales, la constante de rigidez del resorte usado en este video es igual a 12,1 N.m-1 ± 0,3 N.m-1 y la masa suspendida del resorte es igual a 0,3614 kg ± 0,0001 kg.



En este vídeo se recomienda tomar datos cada 2 frames. Recolectar los datos aproximadamente para dos oscilaciones completas de la masa suspendida y hacer el análisis de la gráfica Y (m) vs t (s) SIN REGRESIÓN1. En la Figura 2 anexar el pantallazo de la gráfica. Sobre la gráfica (haciendo uso de la cruz azul) medir el

1

Se asume que no se rotó el sistema de coordenadas. Si se rotó, por ejemplo 90o, deberá graficarse es X vs t.

1

valor del periodo, la amplitud y el valor de Y en t=0 de la función senosoidal, anotarlos (estos valores se necesitarán más adelante para los cálculos).

1

Figura 2: Pantallazo de los resultados de Y vs t sin regresión



Reportar los valores de la amplitud, el valor de Y en t=0, el periodo y la frecuencia de oscilación (la incertidumbre en el tiempo es 0,03 s). Valor de A:

XXXX m 0,04 m

Valor de Y en t=0: Valor de P:

XXXX s

Valor de f: XXXX Hz

XXXX m

0,001 m

1,1359 s 0,8804 Hz

Anexar en el cuadro 1 una foto de los cálculos de P y f realizados a “mano alzada”.

1 Cuadro 1: Cálculos de P, f y sus incertidumbres



De los resultados obtener el valor de la frecuencia angular y la fase inicial. Reportarlas con sus incertidumbres, 5,5315 rad/s

0,1 rad/s

Valor de : XXXX rad/s ± XXX rad/s Valor de la fase inicial φ0: XXX rad ± XXX rad 0,02 rad

0,004 rad

Anexar en el cuadro 2 una foto de los cálculos de w y φ0 realizados a “mano alzada”.

Cuadro 2: Cálculos de w y φ0 y sus incertidumbres



Con base en los resultados obtenidos con el análisis del video, escribir la ecuación básica de la cinemática del MAS de la masa oscilante Tabla 1.

Tabla 1

Movimiento Armónico Simple (MAS)



y=0,499 sen (5,315 t + 0,02)

phi = (0,02 + 5,5315 t)

y=A sen(wt + phi0)

phi= (phi0 + wt)

Empleando la siguiente expresión para el periodo de oscilación del sistema masaresorte, calcular la constante de rigidez del resorte con su respectiva incertidumbre. Calcular el porcentaje de error.

11,0579 N/m

0,5837 N/m

Valor de : XXXX N.m ± XXX N.m-1 -1

9%

Porcentaje de error en la medida de : XXXX %

Anexar en el cuadro 3 una foto el cálculo de la constante k realizados a “mano alzada”.

Cuadro 3: Cálculo de k, su incertidumbre y el porcentaje de error

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