Pendulo simple original

PÉNDULO SIMPLE

Cesar Morelo Herrera, Dayron Palacio Arroyo

Universidad de Córdoba

Montería - Colombia

RESUMEN

Este laboratorio se centra en comprender el comportamiento físico de un péndulo simple, para ello se debe entender de manera clara los conceptos tales como periodo, frecuencia, gravedad, entre otros que hacen parte del sistema a analizar. La idea central se basa en que a partir de datos tomados en el laboratorio y teniendo la capacidad de interpretarlos, describiendo teóricamente lo que cada uno de estos muestra, se pueda llegar a un análisis claro que nos muestre el comportamiento de dicho sistema. Para esto se realizan montajes en los cuales se cambian la longitud de la cuerda, y así observar el número de oscilaciones de acuerdo a estas longitudes y la magnitud del ángulo que interviene en este movimiento.

Palabras Clave: Movimiento Armónico Simple, Péndulo, Periodo, Longitud, Oscilación.

INTRODUCCION

En el presente laboratorio el estudiante debe aplicar todos los conocimientos obtenidos en la teoría e interpretar y relacionar datos y resultados experimentales, con modelos ya estudiados, para poder determinar la validez y exactitud de los mismos, con el fin de entender el comportamiento físico de un péndulo simple y así identificar sus características tales como su movimiento periódico, el cual consiste en una masa suspendida de una cuerda, de masa despreciable que oscila dentro de un intervalo de tiempo, determinando tal comportamiento por método gráfico y transitoriamente verificarlo con los valores teóricos calculados; teniendo en cuenta características tales como la gravedad, periodo, longitud (cuerda) y masa; que se encuentran implícitos en el análisis que se hará en este sistema (péndulo simple). Posteriormente categorizar y tabular cada uno delos datos con sus correspondientes unidades y así poder determinar el comportamiento físico del péndulo que es básicamente lo que esta explicito paso por paso en el contenido de este laboratorio y cada una delas partes, procedimientos, muestras (datos y gráficos) que lo conforman.

OBJETIVOS

1. Comprobar que para un péndulo simple el periodo es proporcional a la raíz cuadrada de la longitud.

1. Determinar experimentalmente que la relación funcional entre el periodo T y la longitud L, para el péndulo simple es

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1. Comprobar la independencia del periodo con su masa.
2. Determinar el valor de la gravedad mediante un péndulo simple.

MARCO TEÓRICO

Un péndulo simple se define como una partícula de masa m suspendida del punto O por un hilo inextensible de longitud l y de masa despreciable, como muestra la Figura.

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la partícula se desplaza a una posición x (ángulo que hace el hilo con la vertical) y luego se suelta, el péndulo comienza a oscilar. Naturalmente es imposible la realización práctica de un péndulo simple, pero si es accesible a la teoría. El péndulo simple se denomina así en contraposición a los péndulos reales, compuestos o físicos, únicos que pueden construirse. Figura 1. El péndulo describe una trayectoria circular, un arco de una circunferencia de radio l. las fuerzas que actúan sobre la partícula (masa m) son dos el peso mg (gravedad g) y la tensión (T) del hilo o cuerda, el ángulo está representado (θ). Como pauta importante a tener en cuenta a la hora de analizar el comportamiento del péndulo simple es que este es un caso de movimiento periódico el cual presenta un periodo y una frecuencia angular dados por la expresión que se muestra a continuación: Donde W representa a la frecuencia angular y T al periodo cada uno correspondiente al sistema péndulo simple, entre tanto la longitud de la cuerda está representada por L y la gravedad respectivamente con g. Como se puede observaren la segunda expresión el periodo T no depende de la geometría ni de la masa del cuerpo que oscila o se mueve. Conceptos El período de una oscilación (T) es el número de variaciones necesarias para que dicha oscilación vuelva a ser representada por cualquiera de los valores anteriores obtenidos, con un índice decadencia regular. La gravedad (g), es la fuerza de atracción a que está sometido todo cuerpo que se halle en las proximidades de la Tierra. La frecuencia o velocidad angular es una medida de la velocidad de rotación. Se define como el ángulo girado por una unidad de tiempo y se designa mediante (W). Su unidad en el Sistema Internacional es el radián por segundo (rad/s). La Frecuencia es una magnitud que mide el número de repeticiones por unidad de tiempo de cualquier fenómeno o suceso periódico.

MATERIALES

• Cronometro.
• Masas.
• Cuerda.
• Regla.
• Soporte.
• Transportador.
• Portapesas.

MONTAJE Y PROCEDIMIENTO.

Siempre suelte el péndulo con angulos menores a 10°, lo cual es fácil si el péndulo es bastante largo.

1. Para cinco longitudes distintas (60, 70, 80, 90 y 100 cm), determine en cada caso, cinco veces el periodo de oscilación del péndulo. Elabore tablas con las longitudes y sus respectivos tiempos.

1. Para una misma longitud (100 cm), determine el periodo de oscilación para cinco masas distintas. Anote sus resultados en una tabla.

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Resultados

En la tabla 1 se registran cada una de las mediciones para las distintas longitudes y una masa constante de 0,060 kg, el tiempo se tomó para 10 oscilaciones y luego se calculó dicho tiempo para una oscilación.

En la tabla 2 se registran cada una de las mediciones para las distintas masas con una longitud constante de 1 metro, el tiempo se tomó para 10 oscilaciones y luego se calculó para una oscilación.

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