INFORME DE LABORATORIO PENDULO DE TORSION

INFORME DE LABORATORIO

PÉNDULO DE TORSIÓN

RESÚMEN

Con el presente informe de laboratorio se pretende averiguar la constante de torsión (k) por medio de los periodos de las oscilaciones y los momentos de inercia de un péndulo de torsión, además de identificar sus características.

Este laboratorio tiene como propósito determinar la constante de torsión del sistema, en nuestro caso un péndulo de torsión, ello por medio de la medición del periodo de oscilación y del momento de inercia, esto con el fin de estar en la capacidad de relacionar resultados experimentales con modelos teóricos, mediante la realización de la práctica experimental.

I. INTRODUCCIÒN

Muchos tipos de movimiento se repiten una y otra vez; la vibración de un cristal de cuarzo en un reloj de pulso, el péndulo oscilante de un reloj con pedestal, las vibraciones sonoras producidas por un clarinete o un tubo de órgano, y el movimiento periódico de los pistones de un motor de automóvil. A esto se le conoce como movimiento periódico u oscilatorio.

Es así que en el movimiento oscilatorio, y específicamente en el movimiento armónico simple, tenemos diferentes clases de péndulos y entre ellos se encuentra el péndulo de torsión, el cual consta de un cuerpo rígido sujeto a una varilla.

De esta manera, a través del péndulo de torsión y su mecanismo se puede determinar la constante de torsión o rigidez del sistema, teniendo en cuenta el análisis de su período de oscilación y del momento de inercia.

II. MARCO TEORICO

Péndulo de torsión

Un péndulo de torsión consiste en un cuerpo rígido suspendido de una varilla o alambre, de forma que el eje definido por el alambre pasa por el centro de masas del cuerpo. Deben estar bien sujetos, tanto el cuerpo al alambre como éste al soporte rígido, de forma que al girar el cuerpo se retuerza el alambre sin holguras.

Es así, que todo el sistema rota y este movimiento depende de su momento de inercia y su constante de torsión.

En el movimiento oscilatorio tenemos que el periodo es una constante característica del movimiento y para este caso ese periodo está dado por:

Donde I es el momento de inercia y k es la constante de torsión.

Momento de inercia

El momento de inercia (símbolo I) es una medida de la inercia rotacional de un cuerpo.

Cuando un cuerpo gira en torno a uno de los ejes principales de inercia, la inercia rotacional puede ser representada como una magnitud escalar llamada momento de inercia.

El momento de inercia para el caso de partícula puntual está dado por , donde m es la masa y r es la distancia entre la masa y el eje de giro.

Para el caso de cuerpo rígido el momento de inercia depende del eje de giro. Se parte del hecho que los ejes se encuentran en los centros de masa y cuando esto no sucede se utiliza el teorema de ejes paralelos para hallar el momento de inercia.

De esta manera, el momento de inercia refleja la distribución de masa de un cuerpo o de un sistema de partículas en rotación, respecto a un eje de giro.

Es así que el momento de inercia sólo depende de la geometría del cuerpo y de la posición del eje de giro; pero no depende de las fuerzas que intervienen en el movimiento.

Ilustración 1 Péndulo de torsión

III. MONTAJE EXPERIMENTAL

MATERIALES:

 Eje de torsión

 Trípode en forma de V

 Cilindros

 Cronometro

 Metro

 Balanza

 Calibrador digital

Sobre la varilla del eje de torsión se sitúan los cilindros a una distancia de 30cm del eje cada uno. En seguida se ubica un punto cero como referencia, para esta marca el resorte debe encontrarse sin torsión.

Se gira la varilla 180° respecto a la posición cero y se suelta. Inmediatamente se empieza a contabilizar el tiempo de cinco oscilaciones con el cronometro. Se deben registrar los tiempos para la distancia de 30cm cinco veces en total.

Repetir este proceso reduciendo las distancias de los cilindros respecto del eje de torsión en 5cm hasta hacer la prueba sin los cilindros sobre la varilla.

IV. RESULTADOS

VARILLA:

CILINDRO 1:

CILINDRO 2:

Tabla 1 Reporte de mediciones

INCERTIDUMBRES t (PROM):

Tabla 2 Reporte de masas

V. CÁLCULOS

INERCIAS:

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