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Física diseño

Practica de Laboratorio 8: “Muelles”

Muñoz Roca, Oscar. Borrell Rubio, Diego. Rubio Martínez, Sergio.

Índice 1-Objetivo de la práctica. 2-Montaje experimental. 2.1-En que consiste la práctica. 2.2-Materiales. 2.3-Montaje. 2.4-Método de media. 3-Resultados experimentales. 4-Conclusión. 5-Bibliografia.

1-Objetivo de la práctica. En esta práctica tenemos como objetivo verificar la ley de Hooke para un muelle. También realizaremos un estudio para determinar la constante elástica del muelle mediante 2 procedimientos, uno estático y otro dinámico donde calcularemos el tiempo que tarda en realizar un determinado número de oscilaciones, con un peso determinado.

2-Montaje experimental. En este apartado, desarrollaremos aspectos de la parte práctica del “experimento” como aparatos utilizados, montaje, método de medidas, etc. 2.1- ¿EN QUÉ CONSISTE ESTA PRÁCTICA? Montamos un sistema de muelles donde realizamos los dos métodos de recogida de datos: Dinámico y Estático. El principal objetivo de esta, es una recogida de datos, para verificar la ley de Hooke para un muelle y determinar su constante mediante distintos procedimientos operativos. Método Dinámico: Colgamos los distintos pesos en el muelle y realizamos una fuerza que produzca una oscilación en sentido perpendicular al suelo, contaremos un número determinado de oscilaciones y calculamos el tiempo que tarda en realizar estas, con un cronómetro. Método Estático: Este método es mucho más sencillo y rápido, ya que únicamente colgamos las pesas del muelle y calculamos la elongación que se produzca en este.

2.2-MATERIALES. (Imágenes extraídas del pdf Ley de Hooke) •Pie con brazo horizontal: Dispositivo de sujeción con un brazo situado en posición horizontal, del cual colgaremos el muelle y las pesas respecto a este.

•Muelle: Resorte, una pieza elástica helicoidal o lineal de metal o de otro material de la cual colgaremos las pesas, y calcularemos su elongación. Tenemos distintos muelles, que dependen de su dureza, y su constante, en nuestro caso escogemos

•Un juego de pesas calibradas: Objeto con un peso específico. Colgaremos estas del muelle.

•Regla: Objeto de medida que nos permitirá calcular la elongación del muelle, al colgar las pesas.

•Cronómetro: Aparato de medida formado por un reloj de mayor precisión que uno habitual, con el mediremos el tiempo que tarda el realizar “X” oscilaciones.

2.3-Montaje. Situaremos el pie con el brazo horizontal encima de la mesa, posteriormente nos disponemos a colgar el muelle, en el brazo horizontal y a partir de este situaremos las pesas, aumentando el peso después de cada medida. Estos serían los pasos previos y necesarios para la realización de la práctica, esta tiene 2 métodos distintos, nombrados anteriormente. Para los dos métodos el montaje será el mismo, solamente diferenciaremos la utilización del cronometro dentro del método dinámico. 2.4-Método de medida. -Método estático: Principalmente mediremos el muelle sin peso ninguno. A posteriori empezaremos con la colocación de las pesas en el muelle, mediremos 3 veces el muelle y su elongación con los pesos pertinentes. -Método dinámico: Este método se basa a partir del mismo montaje del método estático, es decir, situaremos las pesas en el muelle y a partir de esta posición realizaremos una fuerza perpendicular al suelo, con el fin de producir una serie de oscilaciones, mediremos la cantidad de oscilaciones en un tiempo determinado. Como hemos dicho anteriormente, con estas medidas intentamos determinar experimentalmente la constante elástica. 3-Resultados experimentales. En este apartado adjuntaremos las distintas tablas Excel, donde hemos situado los distintos datos obtenidos tras varias mediciones. Respecto a los resultados obtenidos, se han guardado en la tabla Excel que hemos nombrado anteriormente, una vez teníamos las dos tablas procedimos a coger los ejes X e Y el eje x, en ambas gráficas correspondiente a la masa y su eje Y, es una gráfica correspondiente a la longitud y en la otra al tiempo al cuadrado, esto nos dará una gráfica con un resultado en N/m^2.

m

m(kg)

m1

0,1

m2

0,2

m3

0,3

m4

0,4

m5

0,5

m6

0,6

t

m(kg)

t1

0,1

t2

0,2

t3

0,3

t4

0,4

t5

0,5

t6

0,6

Li(m) 0,219 0,218 0,219 0,2285 0,23 0,229 0,24 0,2395 0,2395 0,2495 0,2505 0,25 0,26 0,26 0,2595 0,271 0,2715 0,27

t(s) 0,2375 0,235 0,2387 0,299 0,301 0,297 0,3555 0,357 0,354 0,415 0,4172 0,4161 0,455 0,4545 0,4578 0,5025 0,5 0,504

t(s)

L(m)

Ua(L)

Ub(L)

U(L)

0,219

0,000333333

0,001

0,00105409

0,229

0,000440959

0,001

0,00109291

0,240

0,000166667

0,001

0,00101379

0,250

0,000288675

0,001

0,00104083

0,260

0,000166667

0,001

0,00101379

0,271

0,000440959

0,001

0,00109291

Ua(t)

Ub(t)

U(t)

t^2

U(t^2)

0,237

0,00108985

0,01 0,01005921

0,056 0,00051674

0,299

0,0011547

0,01 0,01006645

0,089 0,00069051

0,356

0,00086603

0,01 0,01003743

0,126 0,00061574

0,416

0,00063509

0,01 0,01002015

0,173 0,00052852

0,456

0,00102686

0,01 0,01005258

0,208 0,00093602

0,502

0,00116667

0,01 0,01006783

0,252 0,00117172

Estos son los datos obtenidos y sus correspondientes incertidumbres. Respecto al tratamiento de los distintos datos, mediremos el tiempo t que ha tardado el muelle en hacer 20 oscilaciones y la longitud del muelle tras someterlo a diversas masas. Gráfica Masa/Longitud 0.3 0.25

0.22

0.23

0.24

0.25

0.26

0.27

Longitud (m)

0.2 0.15 0.1 0.05 0 0

0.1

0.2

0.3

Masa (Kg) Seri es 1

0.4

0.5

0.6

0.7

Gráfica Masa/Tiempo^2 0.3 0.25

0.25 0.21

Tiempo^(s^2)

0.2

0.17

0.15

0.13 0.09

0.1 0.06 0.05 0 0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

Masa (m) Seri es 1

Una vez realizadas las gráficas procedemos a sacar los valores mediante los dos métodos que ya conocemos de la constante de amortiguamiento. L=

( gk )×m + L

Con lo que obtenemos K=108.88

0

N 2 m

2

4  ×  π   T = ×m k 2

Con lo que obtenemos     K =94.93

4-Conclusión

N m2

Vemos que los dos resultados de K obtenidos son muy distintos debido a la posible impresión a la hora de recoger los datos. El grupo piensa que el valor más cercano al que le corresponde la K es el primero ya que nos resultó más sencilla la toma de datos para ese método que para el segundo. Aun así, vemos que los valores se aproximan, y nos damos cuenta de que si se realizara este experimento con total precisión el valor de K seria exactamente el mismo para los dos métodos.

5-Bibliografia  PDF PL8 Muelle.pdf  PL8 Vídeo de la práctica del muelle  PL8.- MUELLE. VÍDEO 1  PL 8.- MUELLE. VÍDEO 2