Determinación de la intensidad del campo gravitacional de la tierra a través de un péndulo simple
Enviado por sm benito • 25 de Junio de 2023 • Tarea • 1.467 Palabras (6 Páginas) • 128 Visitas
DETERMINACIÓN DE LA INTENSIDAD DEL CAMPO GRAVITACIONAL DE LA TIERRA A TRAVÉS DE UN PÉNDULO SIMPLE
- Introducción
En el transcurro de mi desarrollo en el curso de física IB, me interesó mucho el tema de oscilaciones, pues había visto diferentes videos de canales de YouTube (matemóvil específicamente) de cómo influía la longitud del péndulo en su periodo. Asimismo, viendo con mi papá un documental de Galileo, en donde comentaban cómo este fue una de las primeras personas en estudiar las propiedades de los péndulos mediante sus experimentos que realizaba, pues si bien recuerdo le llamo la atención como se balanceaba la lámpara de una iglesia y es allí en donde nace su duda de que dependía el período de oscilación, es decir, el tiempo que tarda en completarse un ciclo de ida y vuelta.
Mi curiosidad surgió más cuando en una clase de física trabajamos en un laboratorio de péndulos (phet simulaciones) y me di cuenta como podía modificar la longitud de estos y al mismo tiempo cambiaba su velocidad y con ello su periodo. Por ello en esta investigación me enfocaré en comprobar que el cuadrado del periodo de un péndulo es directamente proporcional a la longitud. Después de investigar encontré una expresión matemática para calcularlo. Cabe señalar que el ángulo de graduación con el que se trabajará es de 12°.
- Pregunta de investigación
¿En qué medida se relaciona el cuadrado del periodo con la longitud del péndulo?
- Marco teórico e hipótesis
3.1 El Péndulo Simple
En física, los péndulos simples se utilizan para estudiar el movimiento oscilante de las masas suspendidas. Cuando se aplica una fuerza a una masa, esta oscila de un lado a otro fuera de su estado estacionario, describiendo así el movimiento oscilatorio.
3.2 Oscilación simple
Según Mendoza (2022) las oscilaciones simples son el movimiento que realiza un cuerpo al ir de una posición extrema hasta la otra.
3.3 Periodo de oscilación
Es el tiempo que emplea un cuerpo en realizar una oscilación completa.
Por ello, la fórmula que emplearé en esta investigación es la siguiente:
[pic 1]
[pic 2]
[pic 3]
[pic 4]
Donde:
Período de oscilación[pic 5]
Longitud del péndulo[pic 6]
Aceleración de la gravedad[pic 7]
Entonces:
[pic 8]
La hipótesis en principio sería que el cuadrado del periodo de un péndulo es directamente proporcional a la longitud.
- Variables:
Variable Independiente: Longitud de la cuerda del péndulo (cm)
Variable Dependiente: Periodo de oscilación (s)
Variables Controladas:
- Ángulo de inclinación del péndulo: Diferentes ángulos varían los resultados. Para estas pruebas se harán con un 12° de inclinación.
- Masa de la pesa: Distintas masas podrían variar los resultados. Tras esto, solo se utilizará 1.00kg de masa.
- Materiales e instrumentos:
Materiales e instrumentos | Cantidad | Función |
Simulador péndulo simple | 1 | Este es el péndulo simple al cual se analizará |
Temporizador del tiempo ± 0.01 s | 1 | Servirá para controlar las variaciones de periodo |
Hoja de cálculo de Excel | 1 | Realizar gráficas |
Cuaderno de campo | 1 | Toma de datos por prueba |
Tabla 1: Materiales empleados en la experimentación y funciones
Nota: Propiedad del autor
5.1 Diseño de experimentación
Figura 1. Captura del péndulo
[pic 9]
longitud[pic 10]
cuerda del[pic 11]
péndulo
objeto con
masa[pic 12]
Nota. De Phet Simulaciones gratuitas en línea de física. Recuperado de https://phet.colorado.edu/sims/html/pendulum-lab/latest/pendulum-lab_all.html?locale=es_PE
- Metodología de investigación
La metodología consiste en primero, ingresar a la plataforma de phet simulaciones, seguidamente de ello, se selecciona física como asignatura, para después de ello elegir el tópico de movimiento y hacer click a laboratorio péndulo. Luego, se procede a insertar un ángulo del 12°. Con respecto a Excel, se tiene que establecer aproximadamente 5 longitudes de péndulo. Seguidamente, se procede a medir el periodo con cinco repeticiones para cada valor de la longitud. Los datos obtenidos pasarán por una tabla de datos brutos, y luego de procesarlos, se los adjuntará en una tabla de datos procesados. Después, con dichos datos se procederá a realizar la gráfica, obteniendo con ello la pendiente. Para hallar la intensidad del campo gravitacional de la Tierra, hará falta realizar la siguiente formula , cabe recalcar que con el resultado de la gravedad se puede hallar el error porcentual.[pic 13]
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