Laboratorio_pendulo_de_torcion

Laboratorio Pendulo De Torsion 1

por dark558 | buenastareas.com

PENDULO DE TORSIÓN

JHON FREDY BOHORQUEZ SOLER

505278

Universidad Católica de Colombia

JFBOHORQUEZ78@UCATOLICA.EDU.CO

RESUMEN: La realización de este laboratorio tiene como propósito la obtención de la constante de torsión por medio de del momento de inercia en un tiempo determinado. El montaje consiste en una hacer girar una varilla transversal 180° desde la posición cero, registrando los valores del tiempo de las oscilaciones y sus distancias, con el fin de establecer el tiempo que demora en llegar a su punto de inicio.

INTRODUCCIÓN

En este laboratorio se puede encontrar el desarrollo de un montaje experimental para el análisis del péndulo de torsión que posteriormente será comparado con un modelo gráfico y de esta forma poder concluir acerca de la veracidad de los valores obtenidos.

Para el desarrollo de esta práctica será necesario tabular los datos obtenidos durante la ejecución del ensayo con el propósito de calcular la constante de torsión después de repetir en cuatro ocasiones el proceso para efectuar de una manera más precisa el desarrollo teórico y experimental de la práctica.

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MARCO TEORICO

Cualquier movimiento puede descomponerse como combinación de movimientos lineales y de rotación.

Si el momento cinético lineal de uncuerpo se define como p = m v ; el momento angular de un cuerpo rígido en rotación es otra magnitud vectorial que se define como el producto del momento de inercia y la velocidad angular, L = I ω .

Para un movimiento lineal la actuación de una fuerza F es la responsable de que p varíe con el tiempo; de forma que el parámetro p se conserva si existe una resultante de fuerzas nula. De la misma manera, en un movimiento circular la actuación del momento creado por una fuerza, M, origina una variación de L con el tiempo; por lo que si no se aplica externamente ningún momento de una fuerza, se cumple el principio de conservación del momento angular L.

El momento de inercia I, definido respecto a un eje específico de rotación, es el equivalente a la masa m en la analogía lineal, de la misma manera que ω es equivalente a la velocidad lineal v. Tanto I como ω dependen de la distancia radial R al eje de giro, parámetro que caracteriza el movimiento rotatorio junto a la masa y la velocidad.

El momento de inercia de una masa puntual de masa m con respecto a un eje de giro se define como:

Siendo r la distancia al eje de giro. Para un cuerpo extendido, la fórmula general de I se construye integrando elementos infinitesimales de masa a partir de esta básicadefinición.

Para el caso de un cuerpo rígido el momento de inercia depende del giro; se parte del hecho que los ejes se encuentran en los centros de masa y cuándo esto no sucede se utiliza el teorema de los ejes paralelos para hallar el momento de inercia:

El péndulo de torsión es un mecanismo particularmente útil para medir el momento de inercia de un objeto de forma complicada; Está formado por un alambre metálico que por un extremo lleva un objeto por su centro de masa, en el caso de esta práctica una barra graduada.

En el movimiento oscilatorio se tiene que el periodo es una constante característica del movimiento, la cual se define como:

Dónde:

Momento de inercia

Constante de torsión

MONTAJE EXPERIMENTAL

Imagen 1. Montaje experimental. FUENTE: Guía de laboratorio Péndulo de torsión, U. Católica.

Imagen 2.Montaje experimental bascula u. Católica

Materializar el montaje de la Imagen 1, el cual consta de un eje de torsión, un trípode pequeño en forma de V, dos masas y un cronometro.

Fijar por el medio la varilla transversal al eje de torsión y ubicar las masas de manera simétrica a 30 cm de este.

Marcar la posición cero sobre la mesa (cuando no hay torsión.

Hacer girar 180° la varilla transversal hacia la derecha respecto de la posicióncero y soltar.

Registrar el tiempo para cinco oscilaciones en la tabla.

Repetir el proceso cuatro veces alternando giros hacia la derecha y hacia la izquierda.

Calcular el periodo de la oscilación.

Reducir de manera sucesiva la distancia “r” a 30 cm,25 cm, 20 cm, 15 cm, 10 cm y 5 cm y repetir el proceso anterior para cada una.

Reportar la masa de las esferas en una tabla.

Calcular la constante de torsión con cada par de datos y hallar el valor promedio de la contante.

Realizar la gráfica de radio contra periodo.

Linealizar y realizar el ajuste lineal por el método de mínimos cuadrados.

Determinar la constante de torsión a partir del análisis gráfico.

Comparar los valores obtenidos.

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RESULTADOS

La Tabla 1 indica los valores de cada uno de los tiempos obtenido y el cálculo del periodo con sus respectivas incertidumbres.

Tabla 1. Toma de toma de datos y sus respectivas incertidumbres

Para

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