Unsmm informe 3 FISICA

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Universidad Nacional Mayor de San Marcos 
 
 Universidad del Perú. Decana de América 
 
Facultad de Ingeniería Industrial 
Facultad de ciencias 
 
 
 
 
 
 
 
 ❖ Laboratorio: N 3° 
 ❖ Experiencia: N 3°- Oscilaciones 
 ❖ Profesor: Medrano Atencio Emilio 
 ❖ Código:20170178 
 ❖ Apellidos y nombres: Cruz Ayte Esthiwer Ken 
 ❖ Año:2021 
 ❖ Fecha de entrega: 12/07/2021 
 
 OSCILACIONES 
 EXPERIENCIA N° 03 
I. OBJETIVO 
• Investigar sobre el movimiento armónico simple (MAS) de cuerpos elásticos. 
II. MATERIALES / EQUIPOS 
1 soporte universal. 1 Resorte de acero. 
1 Regla milimetrada. 1 Juego de pesas más portapesas. 
1 Balanza digital. 1 Cronómetro. 
III. FUNDAMENTO TEÓRICO 
Un movimiento periódico de un sistema es aquel que se repite continuamente en 
intervalos iguales de tiempo. Siempre tiene una posición de equilibrio. 
Un movimiento oscilatorio periódico se dice que es armónico cuando la información que 
se obtiene en cada oscilación es la misma. 
El tiempo que dura una oscilación se llama PERÍODO (T). El número de oscilaciones en 
el tiempo es la FRECUENCIA (f). El desplazamiento desde el punto medio de la 
trayectoria se denomina ELONGACIÓN (x). La elongación máxima es la AMPLITUD (A). 
Un tipo de movimiento oscilatorio lineal resulta cuando la fuerza actuante es opuesta y 
proporcional al desplazamiento (recuperadora), esto es, F = − kx (ley de Hooke). 
Este tipo de movimiento se denomina armónico simple (MAS). 
Cinemática del MAS. Las cantidades cinemáticas del MAS son las siguientes: 
 
 
 
 
 
 
 
Dinámica del MAS. Las cantidades dinámicas del MAS son las siguientes: 
Fuerza Elástica: F = −kx 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
La ecuación (1a) satisface a (3b), y precisamente es su solución; se cumple cuando el 
bloque se mueve alrededor del punto de equilibrio. 
IV. PROCEDIMIENTO 
MONTAJE 
Monte el equipo, como muestra el diseño 
experimental. 
1. Determine los valores de las masas del resorte y de 
la pesa. 
 31.1 g 
 100.3 g 
 
¿Cree Ud. que le servirán de algo estos valores? 
¿Por qué? 
.Por supuesto ,ya que más adelante se verán los métodos para el cálculo de datos importantes 
en la experiencia ,ya sea tiempo,periodo,frecuencia angular ,y estos datos se necesita como 
prerrequisitos los datos de arriba. 
2. Escriba el valor de la constante elástica del resorte 
(obtenida en la experiencia N° 1. Constante 
elástica de un resorte): 
k = .44.416.................. 
Determinación del Periodo de Oscilación 
 
 
 
El período de oscilación del sistema se determina mediante la ecuación: 
 
 
 
 
 
Coloque el resorte e indique la posición en la regla. Luego coloque junto con la porta pesas y una 
pesa 
que descienda lentamente hasta la posición de equilibrio. Anote 
 X3 = 50 cm 
3. Desplace verticalmente esta pesa, desde la posición de equilibrio una distancia pequeña A = 
Variación de 1.5 
y déjela oscilar libremente (evite que se produzcan movimientos laterales y 
perturbaciones). Describa el tipo de movimiento del sistema: 
Cuando soltamos la masa esta fue en dirección hacia arriba debido a la fuerza de restitución del 
resorte y una vez ahí volvió a bajar completando una oscilación, este comportamiento se 
observó durante una cantidad moderada de tiempo, después del cual se detuvo debido a la 
fricción con el aire. Lo podemos esquematizar de la siguiente manera: 
 
4. Calibre el cronómetro a cero. Repita el paso 4. Luego mida el tiempo para diez 
oscilaciones empezando a contar desde cero y determine el periodo de oscilación 
(T = t / 10 ). Anote sus datos en la Tabla 1. 
 
 
 
N° M(kg) (pesa 
+porta pesa) 
t (10 osc) T(s) T2(s2) 
1 0.2003 4.10 0.41 0.1681 
2 0.3003 5.003 0.5003 0.2503 
3 0.4003 5.93 0.593 0.3516 
4 0.5003 6.56 0.656 0.4303 
5 0.600 7.06 0.706 0.4984 
 
5. Repita los pasos (3) al (5) utilizando cada vez pesas de mayor valor. Anote los 
datos en las columnas correspondientes y complete la Tabla 1. 
Haga los siguientes gráficos: 
(Pegue aquí sus gráficas) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
¿Ambas gráficas son rectas? 
No, podemos ver que tienen tendencia lineal pero no son exactamente una recta 
Analice por qué son así estas curvas: 
Estas curvas tienen esa forma debido a la fórmula que relaciona el periodo y la masa 
Se puede notar claramente que para la primera gráfica debe tener la forma de una parábola, 
mientras que, en el segundo caso, al elevar el periodo al cuadrado, su relación con la masa logra 
asemejar a una gráfica lineal 
 
A partir de la gráfica T2 versus m, determine el valor de la masa del resorte. 
 
 
 
 
Masa (Kg) T2 MxT2 Masa2 
0.2003 0.1681 0.03367 0.0401 
0.3003 0.2503 0.07516 0.0901 
0.4003 0.3516 0.14074 0.1602 
0.5003 0.4303 0.21527 0.2503 
0.600 0.4984 0.29904 0.36 
Sumatoria 
2.0012 
Sumatoria 
1.6984 
Sumatoria 
0.77018 
Sumatoria 
0.9007 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 M =
5(0.77018)-2.0012(1.6984)
5(0.9007)-(2.0012)2
= 0.906 
 
 b =
0.9007(1.6984)-0.77018(2.0012)
5(0.9007)-(2.0012)2
= 0.464 
por lo tanto, la ecuación tiene la forma: 
T2 = 0.906m + 0.464 
Donde se desprende que: 
 M =
4π2
k
= 0.906 == K = 43.57 N/m 
 b =
4π2mr
3k
= 0.464 == mr = 1.536 kg 
 
Masa del resorte (mr)=1.536 kg 
 
Determine la frecuencia angular natural de oscilación. Opere: 
 
 = √
43.57
1.536
 
W= 5.33 rad/s 
6. En lugar de la porta pesas coloque, en el extremo inferior del resorte, una pesa (de masa 
1/2 kg o 1 kg). Suéltela cuidadosamente desde diferentes posiciones y observe su 
movimiento en cada caso. 
¿Cuál es su conclusión sobre el periodo de oscilación? 
No cambia, Se mantiene constante debido que el periodo no depende de la deformación 
Del resorte. Solo depende de la masa y como esta se mantiene constante el periodo será el 
mismo en diferentes posiciones 
¿Influye el cambio de amplitud en el periodo? 
No, ya que, si bien tiene que recorrer una mayor distancia para llegar hacer una oscilación, lo 
realiza de manera más rápida 
 
¿Influye el cambio de pesas en el periodo de oscilación? 
Sí, debido a que el periodo depende la masa y si se realiza un cambio de masa se generaría un 
cambio en el periodo de oscilación 
V. EVALUACIÓN 
1. Determine el error porcentual entre el valor de la masa del resorte medida 
en la balanza y de la masa del resorte encontrada en la gráfica. 
Masa obtenida de la gráfica= 1.536 
Masa medida en la balanza = 0.0311 
Error porcentual % 
1.536-0.0311
1.536
x100 = 97% 
 
 
2. Determine el error porcentual en el periodo calculado y el periodo medido. 
T2 = 0.906m + 0.464 
 
 m T(grafica) T(medido) %T 
0.2003 0.803 0.41 48.94% 
0.3003 0.858 0.5003 41.68% 
0.4003 0.909 0.593 38.06% 
0.5003 0.957 0.656 31.45% 
0.6 1.003 0.706 29.61 
 
 
 
3. ¿Hay diferencia? Si fuere así, ¿a qué atribuye usted esta diferencia? 
Los errores porcentuales se le puede atribuir principalmente a la falta de precisión en el 
momento de medir lo periodos y la masa del resorte. Otros factores pueden ser la falta de 
mantenimiento de los equipos de medición y el estado de conservación del resorte 
 
VI. CONCLUSIONES 
• El periodo dependerá de la masa que se le agrege al portapesas a medida que se 
incremente la masa en el portapesas mayor será su periodo. 
• La frecuencia con la que vibra un cuerpo que describe un movimiento armónico simple 
depende de su masa y de la constante elástica. 
• Las oscilaciones son directamente proporcionales al rango del periodoque genera, esto 
es, entre más oscile su periodo se torna mayor. 
• El periodo de oscilación no depende de la amplitud, aunque tenga que recorrer el 
sistema una mayor distancia para efectuar una oscilación, lo hará con mayor rapidez, es 
por ello que el cambio de amplitud no alterará en el periodo de oscilación. 
 
 
 
 
 
 
 
 
VII.REFERENCIAS 
Bustamante. A (2021). Departamento de ciencias físicas, UNMSM 
https://classroom.google.com/u/0/w/MzU2MjkxMTcwNDQ0/t/all 
Salvador. G (2014). Experimentos de Física, Ed. Alfaomega. 
https://www.researchgate.net/publication/261287779_Experimentos_de_Fisica_de_bajo_costo
_us 
Hidalgo, M.A., & Medina, J. (2008). Laboratorio de física. Pearson Prentice Hall. 
https://docer.com.ar/doc/nxv00v 
[Sin autor]. (2017).Oscilaciones y ondas mecánicas. Khan Academy 
https://es.khanacademy.org/science/physics/mechanical-waves-and-sound 
 
Navarro.M.(2006). Oscilaciones. [pdf] 
https://w3.ual.es/~mnavarro/Tema%205%20Oscilaciones.pdf 
 
https://classroom.google.com/u/0/w/MzU2MjkxMTcwNDQ0/t/all
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