Física II Laboratorio N°1: El Péndulo Simple

Universidad de El Salvador[pic 1][pic 2]

Facultad de Ciencias Naturales y Matemática

Escuela de Física

Licenciatura en Geofísica

Física II

Laboratorio N°1: El Péndulo Simple

Integrantes:

Diana Elizabeth Santos Hernández                    SH15011

Douglas José Martí de Paz                                 MD16031

Jacqueline Sofía Guevara Hernández                 GH16006

Romeo Bilhán Asencio Cáseres                        AC16009

Encargado de la materia:

Dr. Rafael Antonio Gómez Escoto

San Salvador, 23/03/2018

RESUMEN

Con el fin de corroborar que los estudiantes de la cátedra de Física II han asimilado los conceptos relacionados al movimiento armónico simple (M.A.S) y al péndulo simple impartidos en clase, se diseñó un experimento para aplicar dichos conocimientos obtenidos. El experimento consiste en colocar un objeto de masa conocida en el extremo una cuerda, a oscilar a cierto grado de su punto de equilibrio y medir el tiempo en que el objeto tarda en completar 5 oscilaciones;  también se debe variar la longitud de la cuerda, la masa del objeto, los grados de distancia del punto de equilibrio y la cantidad de oscilaciones del objeto. Al completar cada punto del experimento se obtuvo que el periodo es directamente proporcional a la masa del péndulo y a la longitud de la cuerda, así como también el movimiento del péndulo simple será considerado un MA.S. si y solo si el valor de θ <10°.

INTRODUCCION

En el presente reporte se hablará sobre los resultados obtenidos en el laboratorio experimental sobre el péndulo simple, donde se estudió el M.A.S. El péndulo simple o péndulo ideal es un sistema idealizado que consiste en una masa puntual suspendida de un cordón con masa despreciable e inelástico. Al moverlo un ángulo θ de su posición de equilibrio, oscilará alrededor de este produciendo una trayectoria en arco con un radio L iguala la longitud del cordón; hacer un M.A.S. la fuerza de restitución es directamente proporcional a x. en este tipo de movimiento las únicas fuerzas que actúan sobre el son la gravedad, a la cual se debe la fuerza de restitución, y la tensión, ya que despreciamos la  fricción y las ondas de presión emitidas por el aire; también se supondrá que toda la cuerda se entera al mismo tiempo del cambio de fuerza ejercida por el objeto al extremo inferior de la cuerda.  

MARCO TEORICO

El péndulo simple es un modelo idealizado que consiste en una masa conocida suspendida de una cuerda sin masa y no estirable. Si la masa se mueve de un lado a otro de su punto de equilibrio, oscilara de dicha posición.

La trayectoria que tiene el objeto es igual a un arco de un circulo con radio L igual a la longitud de la cuerda. Si el movimiento es un M.A.S la fuerza de restitución debe ser directamente proporcional a su posición en x (x=Lθ) o a θ. Para que esto se cumpla el valor de θ debe ser pequeño (menor a 10°). La fuerza de restitución se debe a la gravedad, la fuerza de T solo hace que el objeto describa un arco.

                                                              (1)                                         [pic 3]

La velocidad angular, periodo y frecuencia para el péndulo simple es igual a:

                                                                      (2)[pic 4]

                                                                 (3)[pic 5]

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Un péndulo largo tiene un periodo más largo que uno corto. Si aumenta g, aumenta la fuerza de restitución, causando un aumento de la frecuencia y una disminución del periodo.

DISEÑO EXPERIMENTAL

Para realizar el experimento se requiere:

• Rollo de cuerda
• Base, soporte y varilla metálica
• Transportador o papel polar
• Masas cilíndricas o esféricas
• Cronometro
• Cinta métrica
• Balanza

Con todos los materiales necesarios para el experimento

1. Se coloca la varilla metálica en el soporte.
2. Se afianza una masa cilíndrica o esférica en uno de los extremo de la cuerda.
3. Se coloca el transportador o papel polar en un extremo de la varilla de modo que sea sencillo para el usuario poder ver los grados.
4. Una vez ya afianzado la masa a la cuerda se cuelga la cuerda en el extremo de la varilla en la que se colocó el transportador o papel polar. Este será nuestro péndulo.

Primera parte. Dependencia de la frecuencia angular de los parámetros físicos del sistema.

1. Colocar una masa cilíndrica o esférica de masa conocida en un extremo de la cuerda.
2. Medir la longitud de la cuerda y anotar el dato.
3. Alejar el objeto de su punto de equilibrio a un grado menor de 10°
4. Con el cronometro medir el tiempo en que el objeto tarde en realizar 5 oscilaciones completas
5. Repetir el procedimiento 5 veces.
6. Anotar los datos obtenidos en la Tabla 1
7. Variar la masa del objeto dos veces, sin variar la longitud de la cuerda
8. Repetir los pasos del 3 al 5 para estas nuevas masas y anotar los datos en las tablas 2 y 3 respectivamente
9. Colocar la primera masa de nuevo en un extremo de la cuerda y variar la longitud.
10. Repetir los pasos del 3 al 5.  Los datos recolectados se verán en las tablas 4 y 5.

Segunda parte. Restricciones para considerar el movimiento del péndulo simple un m.a.s.

1. Con la primera masa y la primera longitud, se alejara el objeto de su punto de equilibrio 60°
2. Tomar el tiempo en que el objeto tarde en realizar 5 oscilaciones.
3. Repetir el proceso 5 veces.
4. Anotar los resultados en la Tabla 6.
5. Con el mismo objeto y la misma longitud, colocarlo a 5° de su punto de equilibrio.
6. Tomar el tiempo en que el objeto tarde en realizar 40 oscilaciones
7. Repetir el procedimiento del paso 5 y 6 cinco veces.
8. Anotar los datos en la Tabla 7

Tercera parte. Laboratorio virtual

1. Ingresar a : hyyps://phet.colorado.edu/es/simulation/pendulum-lab
2. Descargar la aplicación para el laboratorio el péndulo simple
3. Definir los parámetros para el péndulo: Longitud, masa, gravedad, ángulo, etc. Y corre el experimento.
4. Toma salvapantallas de lo realizado y presentar en el reporte.

DATOS

Tabla 1.

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