informe 1 electromagnetismo

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  movimiento armónico simple
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  MOVIMIENTO ARMÓNICO SIMPLE (SISTEMA MASA-RESORTE) Integrantes: Armero Santacruz Darío Julián. Morales Morillo Rolan Alexis Montezuma Villota María de los ángeles Jurado Castro Juan Camilo CUESTIONARIO 1.   ¿Cuáles son los elementos que deben tenerse en cuenta para garantizar que el experimento se realice bajo el modelo  previsto? Rta/  los elementos que se deben tener en cuenta son el marco teórico que suministra información acerca de conceptos básicos para tener contextualización acerca del movimiento armónico simple, de igual forma seguir correctamente el  procedimiento y verificar que el montaje cumpla con el procedimiento de la guía de laboratorio. 2.   ¿El resorte con el que se construye el sistema debe tener una constante de restitución muy grande o muy pequeña? Rta/ La constante de restitución es la fuerza que devuelve al resorte a la posición de equilibrio. En este caso se puede decir que la constante de restitución del resorte usado para el desarrollo del laboratorio es pequeña debido a que el tamaño del resorte es pequeño y la constante se encuentra en función del resorte. 3.   ¿Cuáles son los errores evitables y cuales los sistemáticos que se deben considerar en este? Rta/ Los errores evitables son aquellos que  podemos corregir desde antes de iniciar el laboratorio, como por ejemplo el realizar un montaje correcto con materiales en buena calidad y los errores sistemáticos son los que son de srcen humano o ambiental por ejemplo la imprecisión de la toma de tiempos. ANÁLISIS Y RESULTADOS   Datos experimentales A Continuación, se presentan los datos obtenidos en laboratorio. Se registró el tiempo que le toma al sistema realizar 5 oscilaciones completas y se repetirá 5 veces más  para obtención de un periodo promedio. Esto con 5 masas diferentes. Tabla.1. Ensayo 1  Número  pruebas  periodo para las 5 oscilaciones (s) 1 3,54 Promedio (s) 3,50 2 3,49 Amplitud (m) 0,05 3 3,56 Masa (kg) 0,044 4 3,37 Periodo (s) 0,70 5 3,53 Error 0,01 Tabla.2. Ensayo 2  Número  pruebas  periodo para las 5 oscilaciones (s) 1 4,06 Promedio (s) 4,20 2 4,30 Amplitud (m) 0,05 3 4,16 Masa (kg) 0,066 4 4,20 Periodo (s) 0,84 5 4,30 Error 0,04  Tabla.3. Ensayo 3  Número  pruebas  periodo para las 5 oscilaciones (s) 1 4,78 Promedio (s) 4,87 2 4,88 Amplitud (m) 0,05 3 4,94 Masa (kg) 0,088 4 4,94 periodo (s) 0,97 5 4,81 error 0,03 Tabla.4. Ensayo 4  Número  pruebas  periodo para las 5 oscilaciones (s) 1 5,38 Promedio (s) 5,40 2 5,26 Amplitud (m) 0,05 3 5,47 Masa (kg) 0,110 4 5,48 periodo (s) 1,08 5 5,40 error 0,04 Tabla.5. Ensayo 5  Número  pruebas  periodo para las 5 oscilaciones (s) 1 5,84 Promedio (s) 5,93 2 6 Amplitud (m) 0,05 3 5,96 Masa (kg) 0,132 4 5,91 periodo (s) 1,19 5 5,94 error 0,03 Gráficas obtenidas después del procesamiento de datos experimentales. Tabla 6. Masa vs Periodo.  Masa(kg) periodo (s) 0,044 0,70 0,066 0,84 0,088 0,97 0,110 1,08 0,132 1,19 Gráfica 1. Masa vs Periodo. Fuente: Excel 2016  Con los datos obtenidos se realizó la gráfica anterior en la cual se puede observar que cuando la masa aumenta, el periodo también lo hace, esto se debe a que cuando se aumenta la masa, las oscilaciones toman más tiempo en completarse y  por lo tanto la relación masa periodo es directamente proporcional. Para la determinación de la constante elástica del resorte (k) se debe de tener en cuenta la siguiente ecuación. = de la cual el valor de k/4  ^2 corresponderá a el valor de a. a partir de la herramienta Excel se determinó la siguiente función polinómica y = 0,0854x 2  + 0,02x - 0,0117 con la cual se puede determinar el valor correspondiente a la variable a que fue 0,0854, la cual se la ingresó en la siguiente fórmula: obteniendo el valor de constante de elasticidad 3,37  N/m.  Gráfica 2. movimiento armónico simple (masa-resorte) Fuente: software Tracker. En la gráfica anterior se puede observar que su comportamiento corresponde a un movimiento armónico simple, el cual pertenece a una masa de 0,088kg el cual logró una amplitud cercana a los 0,05 m, esto correspondiente a la siguiente ecuación.  =  ∗ sin( ∗ )  donde w será constante durante el periodo de estudio del movimiento. Gráfica 3. Tiempo vs Posición Al igual que en la gráfica 2 se puede observar en esta gráfica el comportamiento de la posición de la  partícula en el transcurso de la oscilación de la masa. Gráfica 4. Tiempo vs Cinética La masa que en este caso tiene un valor de 0,088kg oscila con una energía cinética, la cual se encuentra en función de masa y su velocidad, entonces como la velocidad no es constante durante la oscilación  podemos decir que en su punto de equilibrio la velocidad será máxima y en los extremos nula como se puede mirar en la gráfica 4. Esto se debe a que la masa se detiene por un instante para realizar el cambio de dirección de la oscilación, en dicho momento donde la masa se detiene la energía pasa de ser energía cinética a energía potencial. Gráfica 5. Tiempo vs Velocidad En la gráfica 5 se puede evidenciar que la velocidad se encuentra en función de tiempo y la masa que se está evaluando, la cual representa un movimiento armónico simple. De igual manera el periodo que es el mismo durante toda la oscilación y que se habla de la misma partícula.     Gráfica 6. Tiempo vs Aceleración En esta podemos observar que la masa que se encuentra oscilando tiene una aceleración con respecto a el tiempo, también se puede destacar que la aceleración varía según la ubicación de la masa haciendo que en el centro tenga un valor de cero o muy cercano y a los extremos positiva o negativa según su dirección. CONCLUSIONES    Se puede determinar la velocidad máxima de la masa que se está analizando, mediante el la aplicación de las siguientes ecuaciones , entonces: dicha velocidad se la puede corroborar en la gráfica 5 tiempo vs velocidad. Vmax=0,0645 m/s aproximadamente.    la relación posición y aceleración es inversamente proporcional, esto quiere decir que cuando su aceleración máxima negativa la masa se encuentras bajando y su amplitud será positiva. y cuando la aceleración máxima es positiva la masa se encuentra subiendo y su amplitud será negativa.    Además, se pudo comprobar que un sistema masa resorte si corresponde a un movimiento armónico simple esto se lo  puede evidenciar en cada una de las gráficas elaboradas por los datos arrojados  por el software de tracker. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS SEARS, ZEMANSKY, YOUNG Y FREEDMAN, FÍSICA UNIVERSITARIA. Volumen 1. Ed Pearson.Undécima Edición. ANEXOS. Tabla de datos usados para la obtención de las gráficas. t y K v_{y} a_{y} 1E-01 -1E+00 1E+03 5E+01 7E+01 2E-01 4E-01 1E+03 5E+01 -1E+01 2E-01 2E+00 1E+03 5E+01 -8E+01 2E-01 4E+00 9E+02 4E+01 -1E+02 3E-01 5E+00 7E+02 4E+01 -2E+02 3E-01 6E+00 5E+02 3E+01 -3E+02 3E-01 7E+00 2E+02 2E+01 -3E+02 4E-01 8E+00 6E+01 1E+01 -3E+02 4E-01 8E+00 2E+00 2E+00 -3E+02 4E-01 8E+00 3E+01 -8E+00 -3E+02 5E-01 7E+00 2E+02 -2E+01 -3E+02 5E-01 6E+00 4E+02 -3E+01 -3E+02 5E-01 5E+00 7E+02 -4E+01 -2E+02 6E-01 4E+00 8E+02 -4E+01 -1E+02 6E-01 3E+00 1E+03 -4E+01 -1E+02 6E-01 9E-01 1E+03 -5E+01 -3E+01 7E-01 -7E-01 1E+03 -5E+01 6E+01 7E-01 -2E+00 1E+03 -4E+01 9E+01 7E-01 -4E+00 9E+02 -4E+01 2E+02 8E-01 -5E+00 6E+02 -3E+01 2E+02 8E-01 -6E+00 3E+02 -3E+01 3E+02
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