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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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