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1. Introducción. 

El período de un oscilador armónico depende de la masa del oscilador y de la constante restauradora del sistema.  

, por lo que, 

2. Objetivos.

  1. Determinar el valor de k.

  2. Compararlo con el obtenido por el método estático.

  3. Revisar el tratamiento de datos experimentales y las representaciones gráficas de resultados.

3. Método.

    Utilizando el mismo muelle y  montaje que se utilizó en el método estático, se trata de medir el período de oscilación, para distintas pesas. Para ello, una vez colgada la pesa, se tira del muelle, verticalmente hacia abajo, separándolo ligeramente de la posición de equilibrio. Se suelta y se deja oscilar libremente y, dejando pasar las 2 ó 3 primeras oscilaciones, se mide el tiempo que tarda en dar 20 oscilaciones completas.

4. Resultados y tratamiento de datos.

    a) Tabla de resultados y tratamiento analítico:

 

Medida m (kg) t (s) T = t/20 (s) T2 (s2)

k = 39,48 m/T2 (N/m)

Desviaciones absolutas:

∆k = |km - k| (N/m)

1            
2            
3            
4            
5            
Valor medio km = ∆km =
  er (%) = (∆km/km).100 = 

 

    Expresa el resultado en la forma:

k = km ± ∆km (N/m), er (%)

k =

Compáralo con el valor obtenido en la experiencia estática.

    b) Método gráfico:

    Representa gráficamente los valores de T2  frente a la masa y ajusta los puntos a una recta. La pendiente de la misma es: tag α = T2 /m = 4 π2/k, de donde, k = 4 π2/ tag α = 39,48/tag α

k = 

Compáralo con el valor obtenido en la experiencia estática.

Extrapolando, para T = 0 le correspondería m =

¿Cómo se explica?.

5. Cuestiones.1

  1. Se dispone de un muelle, un platillo, pesas, un cronómetro y útiles de cálculo. Sabiendo que el período viene dado por . ¿Cómo se podría determinar la constante del muelle?. ¿Qué representa m?.
  2. En la expresión anterior no se incluye la masa del muelle. Explica razonadamente que ocurriría si se incluyese.
  3. En la determinación dinámica de la constante del muelle, ¿qué parámetros se pueden modificar y con qué resultado?. ¿Influye la amplitud de las oscilaciones?
  4. La línea recta obtenida al representar los datos medidos en la experiencia estática de un muelle, ¿tiene la misma pendiente que la línea recta que también se obtiene al representar los datos medidos en la experiencia dinámica?. Razónese la respuesta. 
  5. El valor de la constante elástica de un muelle, medida por el método estático y por el dinámico, ¿debe dar el mismo valor o diferentes valores?. Razónese la respuesta. 
  6. En el estudio dinámico del resorte, cuando se tira del muelle para separarlo de la posición de equilibrio, se está haciendo una fuerza y, como consecuencia, aparece una fuerza recuperadora que le hará oscilar al dejarlo en libertad. Explica si la fuerza recuperadora es constante o variable.
  7. Un muelle de acero tiene una longitud de 8 cm y al colgarle de su extremo libre una masa de 1 kg su longitud es de 14 cm. ¿Cuál sería la frecuencia de oscilación de dicha masa colgada del resorte, cuando se desplaza verticalmente?. 
  8. Dos cuerpos de igual masa se suspenden, respectivamente, de dos muelles de constantes elásticas k1 y k2, siendo k2 = 4 k1. Determina la relación de los respectivos períodos de oscilación, T1 y T2.
  9. Explica las transformaciones energéticas que tienen lugar durante la oscilación de un muelle que lleve un cuerpo suspendido.
  10. Explica como determinarías la constante elástica de un resorte por el método dinámico, utilizando las gráficas convenientes.
  11. ¿Cómo se averiguaría el valor de una masa desconocida?.
  12. Analiza las causas de error en la realización de la práctica.

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1.Todas las cuestiones corresponden a exámenes de Selectividad, de diversas convocatorias