PRÁCTICA DE LABORATORIO SISTEMA MASA RESORTE
ESTUDIANTES
Heidy Paola González
María Paula Yara
CURSO
Física Mecánica
TUTOR
Diego Fernando Fonseca Moreno
Universidad EAN
Facultad de Ingeniería
GRUPO 4- SEGUNDO CICLO
BOGOTÁ
2024
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Práctica de Laboratorio: Sistema Masa-Resorte - Ley de Hooke y Movimiento Armónico Simple, Apuntes de Física
Una práctica de laboratorio sobre el sistema masa-resorte, un modelo simple pero útil para comprender la ley de hooke y el movimiento armónico simple. Se describe el procedimiento experimental, incluyendo la medición del período del mas y la constante de elasticidad del resorte. Se analizan los datos obtenidos y se presentan las conclusiones del experimento.
Tipo: Apuntes
2023/2024
1 / 16
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PRÁCTICA DE LABORATORIO SISTEMA MASA RESORTE
ESTUDIANTES
Heidy Paola González
María Paula Yara
CURSO
Física Mecánica
TUTOR
Diego Fernando Fonseca Moreno
Universidad EAN
Facultad de Ingeniería
GRUPO 4- SEGUNDO CICLO
BOGOTÁ
RESÚMEN
Los sistemas masa-resorte tienen una amplia gama de aplicaciones en la ciencia, la
ingeniería y la vida cotidiana. Este informe de laboratorio presenta entonces al sistema masa-
resorte como un modelo simple pero util para comprender y describir algunas relaciones basicas
entre la Ley de Hook , el movimiento armonico simple y las leyes de Newton, asi como la
comprensión del movimiento de algunas masas en un sistema especifico.
Palabras clave — Laboratorio, masa, resorte, potencia, energía.
ABSTRACT
Mass-spring systems have a wide range of applications in science, engineering, and
everyday life. Thus, this laboratory report presents the mass-spring system as a simple yet useful
model to understand and describe some basic relationships between Hook's Law, simple
harmonic motion, and Newton's laws, as well as the understanding of the movement of mass in a
specific system.
Keywords — Laboratory, mass, spring, power, energy.
INTRODUCCIÓN
La ley de Newton juega un papel fundamental para comprender y analizar el movimiento
de la masa unida a un resorte. La segunda ley de Newton, que establece que la fuerza neta que
actúa sobre un objeto es igual a su masa por su aceleración, se utiliza para describir el
movimiento oscilatorio de la masa en el sistema.
Los objetivos principales de esta práctica son:
- Comprobar la ley de Hooke, esta ley establece que la fuerza elástica del resorte es
directamente proporcional a la deformación (estiramiento o compresión) del mismo.
- Determinar la constante de elasticidad del resorte (k), esta constante es una medida de la
rigidez del resorte y se utiliza para calcular la fuerza elástica del mismo.
El periodo del movimiento es definido como T = 2 π
m
k
de la cual, y como herramienta para el
desarrollo de este laboratorio, podemos luego expresar la razón periodo – masa como
T
2
m
4 π
2
k
Donde 𝑇 es el período, 𝑚 es la masa y 𝑘 es la constante del resorte.
Al cuadrar ambos lados de la ecuación, obtenemos:
T = 2 π
m
k
T
2
4 π
2
m
k
Esto se puede reescribir como:
T
2
) m
Esta ecuación tiene la forma de una línea recta 𝑦=𝑚𝑥 donde 𝑦 corresponde al periodo al
cuadrado T
2
y 𝑥 corresponde a la masa 𝑚. Por consiguiente, y teniendo en cuenta que la
pendiente de una recta es: P𝑒𝑛𝑑𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒=∆𝑦∆𝑥, podemos deducir que la pendiente de la recta de
una gráfica de T
2
vs m será: Pendiente =
∆ x
2
∆ m
. Donde
∆ T
2
∆ m
4 π
2
k
Por lo tanto, la pendiente en la gráfica obtenida de T
2
vs 𝑚 representara
4 π
2
k
. Conocer la
pendiente de esta gráfica permitirá calcular la constante del resorte 𝑘 como:
k =
4 π
2
pendiente
III. ASPECTOS EXPERIMENTALES
El procedimiento experimental del laboratorio sistema masa-resorte suele consistir en los
siguientes pasos:
- Montar el sistema masa-resorte: Sujetar el resorte al soporte y colocar la masa en el
extremo libre del resorte.
- Estiramiento o compresión del resorte: Estirar o comprimir el resorte una distancia
conocida y medir la fuerza necesaria para hacerlo.
- Medición del período del MAS: Hacer oscilar la masa y medir el tiempo que tarda en
completar un número determinado de oscilaciones.
- Repetir los pasos 10 y 15: Con diferentes masas y/o elongaciones del resorte.
- Análisis de datos: Graficar los datos obtenidos y utilizar las ecuaciones mencionadas
anteriormente para calcular la constante de elasticidad del resorte, la frecuencia y el
período del MAS.
Después de realizar los pasos mencionados, utilizamos las siguientes masas y tiempos;
Dato N°
Dato N°
Gráfica 1
El valor de la pendiente permitió obtener el valor de la constante del resorte; k= 6.7832 kg/ s
2
Usando el valor de la constante obtenida, y utilizando en el laboratorio la regla (herramienta de
simulación), para medir la elongación x respecto al posición equilibrio según cada masa, se pudo
reunir la información necesaria para calcular la energía potencial elástica (expresada en Joules)
de las mismas.
E
pe
∗ k ∗ x
2
Masa(kg) Energía potencial(J)
IV.ANALISIS
La gráfica (gráfica 1) T
2
vs m , representa el cuadrado del período del movimiento
armónico simple (MAS) y m representa la masa de la masa oscilante. La gráfica muestra
una relación lineal positiva entre T
2
y m esto significa que a medida que aumenta la masa
de la masa oscilante, el período del MAS también aumenta, esta es una de la relacion que
exiten entre ambas. La pendiente de la línea es de aproximadamente 5. s
2
/kg. Esta
pendiente está relacionada con la constante de elasticidad del resorte (k) y la aceleración
de la gravedad (g) y expresadas por medio de formulas como encontramos en el marco
teorico.
La gráfica (gráfica 2) muestra los valores de la masa (kg) y la energía potencial (J) para
un sistema masa-resorte. A partir de estos datos, podemos analizar la relación entre la
energía potencial y la masa, y calcular la constante del resorte (k). Al observar la tabla, se
puede notar que la energía potencial aumenta a medida que aumenta la masa. Esto
concuerda con el principio general de que la energía es proporcional a la masa.
La gráfica muestra una tendencia creciente en la energía potencial a medida que aumenta
la masa. Esto sugiere que existe una relación directa entre estas dos variables.
V. CONCLUSIONES
En esta práctica de laboratorio de sistema masa-resorte es una herramienta valiosa para
comprender la ley de Newton y su aplicación en el movimiento armónico simple. A través de
experimentos sencillos, los estudiantes pueden verificar las leyes de la física y desarrollar
habilidades de análisis de datos.
El laboratorio permitió comprender y experimentar los principios de la ley de Hooke y la
segunda ley de Newton en el contexto de un sistema masa-resorte. Se demostró la importancia de
la constante del resorte (k) en el comportamiento del sistema masa-resorte, determinando su valor
a partir de experimentos.
Se evidenció la relación entre la masa de la masa oscilante (m), la constante del resorte (k) y el
periodo del MAS (T), permitiendo analizar el movimiento armónico simple.
Por último, se identificó que esta práctica permitió desarrollar habilidades de medición,
análisis de datos y elaboración de conclusiones. Se reforzó la importancia de la metodología
científica en la investigación experimental y se puso de manifiesto la relación entre la física y el
funcionamiento de sistemas mecánicos reales.