Pendulo

Resumen del Experimento:

Esta experiencia se basa en aprender el comportamiento de un péndulo simple, para ello se debe entender de manera clara los conceptos tales como periodo, frecuencia, gravedad, entre otros que influyen o hacen parte del sistema a analizar. Por medio de estas bases teóricas o de los resultados (generados por el comportamiento general del sistema, en este caso el péndulo simple), teniendo la capacidad de interpretarlos, podremos describir teórica y experimentalmente lo que cada uno de estos muestra. El manejo de la linealización de datos experimentales (medidas directas e indirectas), es de vital importancia ya que a partir de estos se puede entender el procedimiento que tiene como fin predecir el comportamiento del sistema.

Introducción:

El fin de esta experiencia se basa en entender y estudiar el comportamiento físico de un péndulo simple, para identificar y conocer cuáles de sus características (la masa de la partícula, lo longitud de la cuerda, la gravedad), lo determinan. El experimento 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. Posteriormente categorizar y tabular cada uno de los datos con sus correspondientes unidades e incertidumbres 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 de las partes, procedimientos, muestras (datos y gráficos) que lo conforman.

Objetivo:

Calcular el valor teórico y experimental de la gravedad generada en esta práctica.

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. Empezamos viendo el movimiento del péndulo que se ha soltado desde una posición A (ángulo que hace el hilo con la vertical), el péndulo comienza a oscilar hasta otra posición A’. Naturalmente es imposible la realización práctica de un péndulo simple debido a la falta de condiciones ideales, 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.

El péndulo describe una trayectoria circular, un arco de una circunferencia de radio L. Las fuerzas que actúan sobre la partícula de masa m son dos: el peso dado por mg (donde g es la fuerza de gravedad) y la tensión T del hilo o cuerda (en la gráfica T estaría en la misma posición de la fuerza Normal), 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 observar en la segunda expresión el periodo T no depende de la geometría ni de la masa del cuerpo que oscila o se mueve.

Conceptos:

• 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 de cadencia regular.

• Gravedad: Es la fuerza de atracción a que está sometido todo cuerpo que se halle en las proximidades de la Tierra.

• 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).

• Frecuencia: Es una magnitud que mide el número de repeticiones por unidad de tiempo de cualquier fenómeno o suceso periódico.

Montaje Experimental:

Como muestra la Figura el montaje experimental está compuesto por un soporte con pinza, cuerda o hilo, masas (o partículas), un metro (o regla) para medir las distintas longitudes de cuerdas que se tomaron para cada tiempo u oscilación diferentes, y cronometro para medir dicho tiempo. NOTA: los ángulos para todas las longitudes fueron equivalentes a 10 grados estos se midieron con un transportador que fue fijado en la parte superior del soporte.

Luego de conocer el montaje experimental se procede a contabilizar el tiempo para cada una de las longitudes a medirse, en cuanto a la masa va ser siempre la misma para toda la práctica experimental y así se van registrando cada uno de los datos con sus correspondientes incertidumbres y unidades.

Resultados:

• Procedimiento: En las tablas para la Masa 1 y la Masa 2, se registraron cada una de las distintas longitudes de la cuerda y sus tiempos correspondientes.

Masa grande 69 g

Tiempo (± 0.01 s)

Longitud Hilo (cm) Tiempo 1 (s) Tiempo 2 (s) Tiempo 3 (s) Tiempo promedio (s) Periodo (s) Periodo al Cuadrado (s^2)

35 11,57 11,90 11,50 11,65 1,165 1,357

30 10,52 10,58 10,64 10,58 1,058 1,119

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