El oscilador de Fermi

Actividades

Se introduce

• La masa m del bloque, en el control de edición titulado Masa bloque

• La masa M de la plataforma, en el control de edición titulado Masa plataforma

• La constante elástica del muelle k, en el control de edición titulado Cte. elástica

• La altura inicial h desde la que se suelta el bloque en el intervalo (0.95, 1.05) actuando en la barra de desplazamiento titulada Altura inicial.

Se pulsa el botón titulado Inicio

El programa verifica si la máxima deformación inicial que experimenta el muelle x_m después de chocar por primera vez el bloque y la plataforma es superior a 0.5 m, en cuyo caso se invita al usuario a disminuir la masa del bloque o a aumentar el valor de la constante elástica.

Se pulsa el botón titulado Empieza

Se observa el movimiento del bloque y de la plataforma en la parte izquierda del applet, y la representación gráfica de la posición x del bloque en función del tiempo total tt .

El programa calcula en cada instante el tanto por ciento de error relativo en la energía o el cociente

donde E es la energía del sistema en cualquier instante tt, y E₀ es la energía inicial del sistema.

Este valor se proporciona en caracteres de color rojo en la parte inferior izquierda del applet. Su valor debe ser siempre cero, o un valor muy pequeño lo que indica que la energía del sistema permanece constante y el programa realiza los cálculos correctamente. Si el procedimiento numérico empleado, es incapaz de resolver dos choques consecutivos muy próximos, el error se incrementa, y el programa debe de interrumpirse manualmente ya que no realiza los cálculos correctamente.

Podemos comparar la posición del bloque en función del tiempo para dos alturas iniciales distintas del siguiente modo (véase las dos figuras más arriba):

Cuando se completa una gráfica x-t (en color rojo o azul) en el intervalo deseado 0-10, 10-20, 20-30 s…, se copia la imagen del applet en el portapapeles y se pega en el programa de dibujo Paint que viene con el sistema operativo Windows.

Se cambia ligeramente la altura inicial h y se completa la gráfica x-t (en color azul o rojo), en el mismo intervalo. Se copia la imagen del applet en el portapapeles y se pega en el programa de dibujo Paint, en la misma posición que el applet anterior.

Se debe desactivar antes de realizar estas operaciones la opción del menú Imagen/Dibujar figuras opacas del programa Paint.