CALCULO DA CONSTANTE ELASTICA DUN RESORTE

Transcript

1 11 IES A CAÑIZA Traballo de Física CALCULO DA CONSTANTE ELASTICA DUN RESORTE Alumno: Carlos Fidalgo Giráldez Profesor: Enric Ripoll Mira Febrero 2015

2 1. Obxectivos O obxectivo da seguinte practica é comprobar, experimentalmente, a Lei de Hooke. Para elo, Realizaremos dous pequenos experimentos que dividiremos en método estático e método dinámico. 2. Introdución teórica A formula más común de medir a constante elástica dun resorte realizase ca formula elemental de : F= k x Donde k e a chamada constante elástica dun resorte é x e a elongación ou a variación que experimenta o resorte. Esta formula é a que aplicaremos no método estático. Para o método dinámico utilizaremos o formula: T =2 π m k Necesitamos despexar k de tal forma que a formula quede de esta maneira. K=4 π 2 m T 2 K e a constante elástica, T o período y la m es la masa que su pendura o resorte. 3. Material Necesitaremos diversos materias para facer os dous experimentos, os materiais serán os seguintes: Soporte Pesas e soportes Páxina 1 de 8

3 Unha regra Cronómetro Un resorte Unha balanza 4. Descrición das experiencias Método estático: Primeiro temos que saber o peso das pesas que vamos a utilizar. Anotamos los resultados. Collemos un soporte, colocamos el resorte en el soporte. Tras colocar el resorte, colocamos o soporte das pesas e medimos a lonxitude, esta medida utilizámola como medida inicial. Collemos una pesa, poñémola no resorte e medimos a distancia que se estirou. Realizamos este proceso con todos os pesos que queiramos. No noso caso utilizaremos 7 pesos diferentes. Con todos os datos recollidos calcularemos a constante k. Procederemos a calcular o erro relativo e o erro absoluto. Método dinámico: Colocaremos as pesas. Agarraremos a base das pesas e realizaremos unha pequena elongación do resorte. Antes de soltar a base das pesas prepararemos un cronómetro. Tras soltar a base o cronometro porase en marcha e comezaremos a contar 50 oscilacións. Cando cheguen a cumprirse as 50 oscilacións paramos o cronometro. Con estes datos podemos sacar. Páxina 2 de 8 Método do calculo de erro: Utilizaremos o seguinte expresións para calcular o erro absoluto. Ea= ( x 1 x ) 2 +(x 2 x ) 2 (x n x ) 2 n (n 1) O erro relativo farémolo da seguinte maneira: O erro absoluto dividirémolo pola media.

4 5. Resultados O erro nesta medición é de: Erro 0,9± absoluto Erro relativo 3,4 % 2,50 2,00 1,50 Fuerza 1,00 0,50 Páxina 3 de 8 0, Incremento de x

5 O erro nesta medición é de: Erro 0,50 absoluto ± Erro relativo 2,7% Páxina 4 de 8

6 6. Conclusións Tras realizar os cálculos das medicións observamos que o calculo da constante de hooke non nos da igual debido ós métodos ineficaces dos observadores desta practica. Dando como resultado una variación de resultado dunhas 7 unidades (método estátido k 25.6;método dinámico 18,4).Estes erros son devidos a gran velocidade das oscilacións do resorte no método dinámico. Para alcanzar unha constante parecida debemos quitar uns 3,4 segundos. Este seria o resultado: 7. Cuestións Método estático Cando realizamos a experiencia do resorte para determina a constante elástica dun resorte, como atopamos o valor dunha masa descoñecida? Para o método estático so necesitamos saber a forza e o valor da constante se queremos saber canto vale a masa. m= k F Páxina 5 de 8 Para calcular a masa no método dinámico necesitamos saber os seguintes parámetros (necesitamos saber o período ou a frecuencia e a constante). m= T2 k 4 Π 2

7 Como afectaría o limite de elasticidade ó desenvolvemento da práctica de determinación da constante elástica dun resorte, segundo o método estático? Esta práctica necesita de diferentes medidas para calcular a constante elástica, pero se nunha destas medidas poñemos un peso moi pesado o resorte sufrira una deformación irreversible. Tras esta deformación a constante no se podería clarificar o valor de k. Que determinacións experimentais están ligadas a erros determinación da constante elástica dun resorte, segundo o método estático? Segundo o método elástico os erros que podemos causar por culpa das medicións realizadas polos observadores poden ser as seguintes. Unas malas medicións do alongamento. Explica brevemente como se determina a constante elástica dun resorte, segundo método estático. Preparamos a montaxe. Collemos pesos de diferentes masas. Medimos a distancia do soporte colocando no resorte. Collemos a primeira masa medimos e realizamos este proceso con todas as masas. Cos datos recollidos realizamos os cálculos necesarios e sacamos o resultado da constante k. Un resorte de aceiro ten lonxitude de 8 Cm e ó colgarlle unha masa de 1kg a súa lonxitude é de 14 Cm. Cal sería a frecuencia de oscilación de dita masa colgada do resorte cando se despraza verticalmente? F= k x=m g= k = m g x 1kg 9,8 m s 2 K= (0,14 0,08) = Método dinámico Cando se tira do resorte para deformalo estase a facer unha forza e como consecuencia, aparece unha forza recuperadora, que o fará oscilar ata deixalo en liberdade. Explica se a forza é constante ou variable. F= K x=m a a= k m x Páxina 6 de 8 A forza e constante pero parase devido o rozamento, se fose no baleiro o movemento seria perpetuo.

8 No estudo dinamizo do resorte. Como podería comprobarse experimentalmente que o período de oscilación, para unha mesma masa, e independente da amplitude de oscilación? Realizamos unha seria de probas coa mesma masa. Variamos a medida da deformación inicial do péndulo e comprobamos experimentalmente se o tempo varia. Comenta que variables inflúen no período de oscilación dun resorte elástico. Varia segundo a masa do corpo pendurado e da constante de elasticidade do resorte. T =2π m k Hai coincidencia nos valedores obtidos para a constante elástica do resorte empregando o método estático e o método dinámico? Por que? No noso caso non nos dan o mesmo debido o inmenso erro que se cometeron nas medicións realizadas durante esta práctica. No estudo estático dun resorte represéntase os puntos das forzas aplicadas(f1) fronte ás lonxitudes(li) dando unha liña recta. No estudo dinámico do mesmo resorte represéntase os cadrados dos períodos(t^2) fronte as masas(mi) obténdose tamén unha recta. con que criterio decides o nº de oscilacións a medir? Coméntao. Cuanto menor numero de oscilacións maior será el calculo de la constante k elástica. Sin embargo tivemos que coller un numero de oscilacións maior para poder calcular o tempo con maior exactitude. Na práctica do resorte, con que criterio decides o nº de oscilacións a medir?. Coméntao. Decidimos coller na maioría de medidas 50 oscilacións para poder calcular o tempo dunha mellor aproximación. No caso dalgunhas medidas tivemos que coller 25 oscilacións debido a que o movemento parase antes das 50. Aínda coas 25 esta medición repetiuse moito debido a que era moi difícil distinguir a cantidade de oscilacións que se realizaban. Páxina 7 de 8 Dous corpos de igual masa suspéndense, respectivamente, de dous resortes de constantes elásticas k1 e k2, sendo k2= 4k1. Determina a relación dos respectivos períodos de oscilación T1 e T2. T 1=2 π m k 1 T 2=2 π m 4 k1

9 2π m T 1 T 2 = k 1 2π m = 4 k1 m k 1 m 4 k1 FÍSICA m 2 k 1 = k 1 m =2 Que consideracións debemos facer para reducir os erros que se cometen na realización da práctica para a determinación da constante elástica dun resorte segundo método "dinámico"?. Deberiamos marcar un punto para observar mellor as oscilacións. Poderíamos reducir o tempo e gravar a practica apra ser mais exactos co tempo das medicións. Canto vale o período dun resorte ó duplica-la amplitude das oscilacións? Non inflúe para nada se duplicamos as oscilación para o calculo da constante k elástica. Isto tivémolo que aplicarnos mesmos nesta práctica. En A Cañiza, a 14 de febreiro de 2015 Asdo. Carlos Fidalgo Giráldez Páxina 8 de 8