CORPORACION UNIVERSITARIA DEL CARIBE DIVISION DE EDUCACION ABIERTA A DISTANCIA Y VIRTUAL PROGRAMA DE LICENCIATURA EN EDUCACIÓN BASICA CREAD_____________ SESION 2 FISICA III-QUINTO SEMESTRE GUIA DE ESTUDIO 2013 CIPA 1 ESTUDIANTES:__________________________ En Física se ha idealizado un tipo de movimiento oscilatorio, en el que se considera que sobre el sistema no existe la acción de las fuerzas de rozamiento, es decir, no existe disipación de energía y el movimiento se mantiene invariable, sin necesidad de comunicarle energía exterior a este. Este movimiento se llama: MOVIMIENTO ARMÓNICO SIMPLE (MAS); una aplicación de este se da en los péndulos. Definición: es un movimiento vibratorio bajo la acción de una fuerza recuperadora elástica, proporcional al desplazamiento y en ausencia de todo rozamiento. Elementos del M.A.S: ___________________________ ___________________________ ___________________________ ___________________________ UNIDAD III: Fenómenos ondulatorios Movimiento Armónico Simple (MAS) TEMAS: 1. Movimiento periódico 2. Movimiento armónico simple 3. Elementos del movimiento armónico simple Objetivos: Describir el movimiento de un cuerpo que posee M.A.S Identificar los movimientos periódicos producidos por una fuerza recuperadora En la naturaleza existen algunos cuerpos que describen movimientos repetitivos con características similares, como el péndulo de un reloj, las cuerdas de una guitarra o el extremo de una regla sujeta en la orilla de una mesa. Todos los movimientos que describen estos objetos se definen como periódicos. 1. Oscilación – vibración-ciclo : es el movimiento realizado desde cualquier posición hasta regresar de nuevo a ella pasando por las posiciones intermedias. 2. Elongación: es el desplazamiento de la partícula que oscila desde la posición de equilibrio hasta cualquier posición en un instante dado. Representada con la letra “X” 3. Amplitud: es la máxima elongación, es decir, el desplazamiento máximo a partir de la posición de equilibrio. Representada con la letra “A” 4. Periodo: es el tiempo requerido para realizar una oscilación o vibración completa. Se designa con la letra "T". 5. Frecuencia: es el número de oscilaciones o vibraciones realizadas en la unidad de tiempo. Se representa con la letra “f” 6. Posición de equilibrio: es la posición en la cual no actúa ninguna fuerza neta sobre la partícula oscilante. 7. Frecuencia angular: es el cambio de ángulo en la unidad de tiempo se representa con la letra “ω” (omega) ACTIVIDAD PROPUESTA 1. Consultar las unidades de medida de cada uno de los elementos del movimiento armónico simple 2. Cuál es el periodo de una onda seno que tiene una frecuencia de 4 Hz. 3. Cuál es el periodo de una onda seno que tiene una frecuencia de 6 KHz. 4. Cuál es la frecuencia de una onda seno que completa un ciclo en 5s. 1. 5. Cuál es la frecuencia de una onda seno que completa un ciclo en 15 microsegundos. 6. Una persona posee un instrumento que puede golpear el agua 4 veces en 2 segundos ¿Cuál es la frecuencia en Hertz? Y ¿Cuál es el valor de su periodo del instrumento? 7. En una fiesta los parlantes oscilaron 57600 veces en cuatro horas. ¿ Cuál fue su periodo en segundos? 8. Un diapasón vibra con una frecuencia de 440 Hz ¿Cuántas vibraciones ocurren en 1 minuto? 9. Un objeto ejecuta un movimiento armónico simple con un periodo de 0.84 s. Determinar: la frecuencia y la frecuencia angular del movimiento. 10. Un objeto oscila con frecuencia angular =8 rad/s. Hallar la frecuencia y el periodo del movimiento. Como los vectores fuerza y elongación se orientan en direcciones contrarias, podemos relacionar fuerza y elongación mediante la ley de Hooke: F = - kx Siendo k la constante elástica del resorte, expresada en N/m según el SI. La constante elástica del resorte se refiere a la dureza del mismo. A mayor dureza mayor constante y, por lo tanto, mayor fuerza se debe hacer sobre el resorte para estirarlo o comprimirlo. Como acción a esta fuerza, la magnitud de la fuerza recuperadora mantiene la misma reacción. EJEMPLO Un ascensor de carga tiene una masa de 150 kg. Cuando transporta el máximo de carga, 350 kg, comprime cuatro resortes 3 cm. Considerando que los resortes actúan como uno solo, calcular: a. La constante del resorte. b. La longitud de la compresión del resorte cuando el ascensor no tiene carga. ACTIVIDADES 1. Escribe en el recuadro la letra correspondiente a cada elemento del movimiento oscilatorio. a. Período. b. Amplitud. c. Frecuencia. d. Elongación. e. Oscilación. Ciclo que produce un objeto después de ocupar todas las posiciones posibles de la trayectoria. Número de ciclos que realiza un objeto en un segundo. Mayor distancia que alcanza un objeto respecto a la posición de equilibrio. Tiempo que tarda un objeto en realizar una oscilación. Posición que ocupa un objeto respecto a su posición de equilibrio PROBLEMAS BASICOS 1. La rueda de una bicicleta realiza 180 giros en 5 min. Halla el período y la frecuencia del movimiento. 2. Un resorte realiza 10 oscilaciones en 2 s. Calcula: su frecuencia en hercios y su período de oscilación en Segundo. Robert Hooke. Formuló en 1660 la Ley de Hooke, que describe cómo la fuerza que actúa sobre un cuerpo elástico es proporcional a la longitud que estira