Estudio del MAS del péndulo simple y péndulo reversible

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Estudio del MAS del péndulo simple y péndulo reversible.[pic 4]

JHON ERIZON CHAVEZ – 2212234 - ING. ELECTRONICA MANUEL FELIPE ROMAN – 2212251- ING. ELECTRONICA

"La física es, con mucho, la ciencia más básica y fundamental, y sus conceptos tienen una influencia directa en todas las demás ciencias." - John Dalton.

RESUMEN

En este informe de laboratorio, se llevó a cabo un estudio del MAS (movimiento armónico simple) del péndulo simple y el péndulo reversible. El objetivo de este experimento fue medir el periodo de oscilación de ambos sistemas y establecer la relación entre el periodo y las variables físicas que los afectan.

Para el péndulo simple, se midió el periodo de oscilación para diferentes longitudes del hilo y se registraron los datos en una tabla. Luego, se utilizó la ecuación del periodo del péndulo simple para determinar la relación entre el periodo y la longitud del hilo. Se comprobó que el periodo variaba linealmente con la raíz cuadrada de la longitud del hilo.

Para el péndulo reversible, se midió el periodo de oscilación para diferentes distancias entre las masas y se registraron los datos en una tabla. Luego, se utilizó la ecuación del periodo del péndulo reversible para determinar la relación entre el periodo y la distancia entre las masas. Se comprobó que el periodo variaba linealmente con la distancia entre las masas.

En resumen, el estudio del MAS del péndulo simple y el péndulo reversible es una herramienta valiosa para entender los conceptos fundamentales de la física, como la oscilación armónica y la energía potencial. Este experimento permitió establecer una relación matemática entre el periodo y las variables físicas del sistema, lo que puede ser útil en aplicaciones prácticas en campos como la ingeniería y la física experimental.

INTRODUCCIÓN

El péndulo es un sistema físico que se ha utilizado desde hace siglos para entender la naturaleza del movimiento y la fuerza de la gravedad. El estudio del péndulo simple y el péndulo reversible es una parte fundamental de la física, y se utiliza como un ejemplo clave para explicar conceptos como la oscilación, la gravedad y la energía.

El objetivo de este informe es presentar los resultados de un experimento llevado a cabo para estudiar el MAS (movimiento armónico simple) del péndulo simple y el péndulo reversible. En este experimento, se midió el periodo de oscilación para diferentes variables físicas que afectan el movimiento de ambos sistemas, con el objetivo de establecer una relación matemática entre el periodo y estas variables.

Péndulo simple: Este péndulo consta de una masa puntual suspendida de un hilo inextensible y sin masa, el péndulo de este experimento consta de una esfera de gran densidad atada a un hilo cuya longitud es mayor a la del radio de la esfera lo que producirá una fuerza que producirá que el péndulo vuelva siempre a su posición inicial.

El péndulo describe una trayectoria circular, un arco de una circunferencia de radio. Estudiaremos su movimiento en la dirección tangencial y en la dirección normal. Si el arco descrito es pequeño este será descrito por la ecuación fundamental de un péndulo simple. Las fuerzas que actúan sobre la partícula de masa m son dos:[pic 5]

Eq (1)[pic 6]

Ilustración 1: Diagrama de cuerpo libre, péndulo simple.

Péndulo reversible: El péndulo reversible es un dispositivo que consiste en dos péndulos idénticos con un eje común y una masa ajustable en el centro. Al ajustar la distancia entre los péndulos y medir la frecuencia de oscilación, se puede calcular la aceleración gravitatoria mediante:[pic 7]

[pic 8]            Eq (2)

Ilustración 2: Diagrama de cuerpo libre, péndulo invertido.

El proyecto de investigación cuenta con las siguientes secciones:

• Metodología: Procedimiento específico que se llevó a cabo en el proyecto de investigación, junto con una lista de los equipos utilizados.
• Tratamiento de datos: Se presentan las tablas de todos los datos, cálculos, resultados obtenidos y errores en los mismos.
• Análisis de resultados: Se explican y exponen todos los resultados obtenidos, así como los motivos y justificaciones de estos.
• Conclusiones: Se describen las conclusiones de la investigación, basándose en las secciones anteriores y contrastando con los datos esperados.
• Referencias: Incluye todas las referencias de apoyo para la investigación.

METODOLOGÍA

Este proyecto de investigación se llevó a cabo en cuatro fases o etapas metodológicas a través de las cuales se realizó el análisis de datos y posteriormente se obtuvieron conclusiones acerca de los mismos:

Fase uno: En esta etapa, se registraron algunos de los datos necesarios para determinar el período del péndulo reversible. En primer lugar, se realizó el montaje del experimento. Se ajustó la masa m1 en una posición fija en relación con el punto de suspensión H1 y, posteriormente, se ajustó la distancia entre H1 y la masa m2. A continuación, se desplazó el péndulo desde su posición de equilibrio a un ángulo pequeño y se registró el tiempo t de N oscilaciones. Este procedimiento se repitió para distintas distancias.

Fase dos: Durante esta etapa, se invirtió la posición del péndulo, cambiando el eje de suspensión a H2, y se repitió el procedimiento anterior registrando los tiempos t' de N oscilaciones en la tabla 1. A partir de los valores promedio de los tiempos registrados, se determinarán los períodos.

Fase tres: Durante esta etapa, se obtuvo los datos necesarios para el análisis del período del péndulo simple y la obtención de la aceleración de la gravedad. Para ello, se construyó un péndulo simple de longitud L, sujetando una masa a un hilo inextensible. Se tomó los tiempos de N oscilaciones para cada cinco longitudes, y luego se calculó el período T, T2 y su promedio.

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