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8/19/2019 Calibración Dinámica de un Resorte.docx
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LABORATORIO PRÁCTICO SOBRE LA CALIBRACIÓN DINÁMICADE UN RESORTE
Eliana López, Pablo E. Murillo
Universidad Nacional de Colombia, Sede Medellín
Resumen. En este trabajo, se ormula una de las t!cnicas usadas para el conocimiento de una de las propiedades de los resortes, su elasticidad. Este actor "ue inlu#e bastante en la eectividad # el uso al
cual puede ser sometido el $muelle$, el cual es de %ran inter!s en la industria #a "ue poseen %ran
resistencia a la compresión # deormación. El procedimiento se%uido para conocer la constante de
elasticidad "ue posee dic&oso instrumento es la calibración din'mica de un resorte en donde el
movimiento armónico simple es el actor de ma#or importancia al proceder a su estudio en el "ue se
observa la periodicidad "ue depende de un tiempo deinido, a la vez se tiene en cuenta la le# de (oo)e.
*dem's se realizara un an'lisis de resultados en donde no solo se estudiara este enómeno sino tambi!n
se comparara con un proceso similar conocido calibración est'tica de un resorte.
Palabras claves. Movimiento armónico simple, elasticidad, calibración, Le# de (oo)e, periodo.
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1. INTRODUCCIÓN
En la actualidad la importancia del resorte es
diversa, tanto en la industria como en la vidadiaria, por eso es necesario conocer sus
cualidades principalmente su capacidad de
elasticidad. Este actor importantísimo en eldesarrollo de las cualidades del resorte se ri%e
con la le# de (oo)e, esta describe enómenosel'sticos como los "ue e+&iben los resortes. Este principio airma "ue la deormación el'stica "ue
sure un cuerpo es proporcional a la uerza "ue
produce tal deormación, siempre # cuando no se
sobrepase el límite de elasticidad.
Ecuac!n 1" F =−kd
En la ecuación se muestra la le# propuesta por
el cientíico in%l!s, en donde - es la uerza del
resorte, ) es la constante de elasticidad la cualdenomina la capacidad de estiramiento del
resorte antes de entrar a la ase de plasticidad #
sus unidades de medida son el Nm
/Ne0tonmetro1, la d /delta1 es el cambio
lon%itudinal "ue &a surido el resorte al &aber
sido %enerada una uerza sobre este.
En la actualidad e+isten distintos procedimientos
para &allar la constante, pero entre ellos se
destacan2 Calibración est'tica # Calibración
din'mica de un resorte3 en esta ocasión se trabajó
con el se%undo procedimiento. Estas pr'cticas
tienen como objetivo "ue se deduzca
e+perimentalmente la constante de ri%idez
mediante el movimiento armónico simple el cual
jue%a un papel importante en el proceso, pero a la
vez comparar resultados con procedimientos los
cuales se basan en calibración est!tica.
Para realizar la pr'ctica, en el laboratorio de
ísica de la Universidad Nacional, se lleva a caboel trabajo anteriormente descrito de medir las
deormaciones de un resorte con dierentes
uerzas aplicadas, # se compara el resultado
e+perimental con un valor patrón # se calcula el
porcentaje de error.
#. MATERIALES $ M%TODOS
Ma&erales
4alanza de tres brazos
Porta pesas
5esorte
Soporte Universal
Cronometro
6 *ros met'licos
Computador con pro%rama P&isic Sensor.
Me&'('l')*a E+,ermen&al
1. Pesar el porta pesas en la balanza, lue%oadicionar un aro # pesar, *notar el peso.
#. Colocar el porta pesas con un aro, lue%oejercer uerza # esperar &asta "ue %enere
un movimiento armónico simple
constante.-. Se repite el paso numero 7 diez veces.. Medir con cronometro 8 periodos de
oscilación completas %enerado por el
movimiento en el resorte./. Calcular desviación est'ndar.0. 5epetir los pasos , 7 # 9 adicionando
cada vez un nuevo aro.. 5ealizar an'lisis matem'ticos.
Me&'('l')*a Ma&em2&ca
*l obtener los resultados e+perimentales de los
pesos de la a%lomeración de los aros # obtener el
tiempo "ue se demora el resorte en %enerar diez
periodos, se utilizaron las si%uientes ecuaciones2
. P : tn
7. P :7;/ /m)11
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)2 constante de elasticidad /Nm1
b2 pendiente
En la ísica como en otras ciencias las medidas
no deben representarse solamente como un dato
simplemente i%ualmente estos datos deben
representarse con su debida incertidumbre la
cuales son2. Ut : // Ucronometro 1
7 >/σm)2 17. U p : /81 Ut
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6)ura 1. 5e%resión lineal m)%D vs. P7s7D1, realizadoen P&isic Sensor.
En la tabla , se escribió los datos de las
oscilaciones completas con la misma masa, # en
la tabla 7, se escribió adem's del resultado de lamedia del tiempo de oscilación en la primera
masa, el resultado de la prueba con el resto de
masas, inclu#endo tambi!n sus incertidumbres.
Cabe recalcar, "ue la re%resión lineal "ue se
muestra en la i%ura , tiene errores, con los "ue
se pueden corre%ir tomando nuevamente los
valores de las oscilaciones completas, # adem's,
realizando todas las mediciones con las masas
varias veces, para tomar como valor la media del
tiempo de oscilaciones.
. DISCUSIÓN
En la pr'ctica se obtuvo diversos tiempos en el
momento en el "ue se repitió la toma de tiempos
cuando cumplía el n=mero de 8 oscilaciones
completas. espu!s de realizar la practica "ueda
la pre%unta FGu! pr'ctica es m's precisaH La
pr'ctica en la cual se repite el n=mero de toma de
tiempos, o en la "ue el primer tiempo es el =nico
"ue se tomaH
*l realizar varia toma de mediciones # realizar la
media muestral, vamos a eliminar al%unos errores
en la toma de tiempos # nos acercaremos a un
valor m's real del tiempo en "ue se demora el
resorte en realizar 8 oscilaciones completas.
En la pr'ctica se obtuvo diversas medidas para
&allar la constante ) de la ri%idez de un resorte #
el periodo de las oscilaciones del resorte.
/. CONCLUSION
Con los resultados de esta pr'ctica # la anterior,
podemos concluir "ue a ma#or peso en el resorte,
las oscilaciones son m's prolon%adas, por tanto
se presenta un periodo m's lar%o.
Las variables inlu#entes para &allar la constante
de elasticidad din'mica de un resorte son la masa
# el periodo, por lo tanto la constante de
elasticidad ) puede obtenerse conociendo el periodo correspondiente a la masa suspendida en
el resorte.
Los resultados son m's precisos al realizar varias
muestras, #a "ue se acerca a un resultado m's
preciso, promediando los valores.
1. RE6ERENCIAS
D “LAS FUERZAS Y SU MEDICIÓN”: LEYDE HOOKE SANGER, Agus!"# Es$u% '%
E"s%(#"# M%'!# N* 22+ M#&-!"#sA.g%"!"#s, /!& E&0!s#, S#"# F% 1.0%s0.gu#: MOSCA, S#"'.# M#4%&
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