Informe de laboratorio PENDULO FISICO

                Departamento de física y electrónica

Informe de laboratorio

PENDULO FISICO

           CRISTIAN NUÑEZ, GABRIEL MENDEZ, JULIA GONZALES,

FANIA JIMENEZ, SERGIO LOPEZ.

Facultad de ingenierías

Programa: Ingeniería Industrial

Resumen

En este experimento se pretende estudiar el movimiento armónico simple que experimenta un péndulo físico, de manera experimental, se hallaron las ecuaciones que relaciona el periodo con la distancia para un péndulo físico, así mismo se estudiaron y se conocieron algunos de los usos que se les da a lo péndulos físicos en la vida diaria.

Palabras claves: Péndulo físico, Movimiento armónico simple. 

ABSTRACT

In this experiment it is tried to study the simple harmonic movement that a physical pendulum experiences, in an experimental way, the equations that relate the period to the distance for a physical pendulum were found, likewise some of the uses that were studied were studied and known. gives to the physical pendulums in daily life.

Keywords: Simple pendulum, Simple harmonic movement       ____________________________________________________________________________________

TEORIA RELACIONADA

MOVIMIENTO ARMONICO SIMPLE:

 Una clase de muy especial del movimiento ocurre cuando la fuerza sobre un cuerpo es proporcional al desplazamiento del cuerpo desde alguna posición de equilibrio. Si esta fuerza siempre se dirige hacia la posición de equilibrio, hay un movimiento respectivo hacia adelante y hacia atrás alrededor de esta posición. A esto se le conoce por la ley de Hooke

[pic 1]

F se le llama fuerza restauradora porque siempre se dirige hacia la posición de equilibrio y, en consecuencia, es opuesta al desplazamiento del objeto desde el equilibrio.

 Al aplicar la Segunda ley de newton al movimiento de un objeto sobre un resorte se tiene

[pic 2]

[pic 3]

Es decir, la aceleración de un objeto anclado a un resorte es proporcional a su posición, y la dirección de la aceleración es opuesta a la dirección del desplazamiento del este mismo desde el equilibrio. Se dice que los sistemas que se comportan de esta forma exhiben movimiento armónico.

Un objeto se mueve con movimiento armónico simple siempre que su aceleración es proporcional a su posición y se dirige en sentido opuesto al desplazamiento desde el equilibrio.

 Dicho movimiento se llama movimiento periódico o armónico los dos términos son equivalentes. Ejemplos muy cotidianos de movimientos periódicos, como las oscilaciones de un bloque unido a un resorte, el balanceo de un niño en un columpio de un parque de juegos. Una partícula que efectúa un movimiento armónico simple tiene ciertas propiedades las cuales se enumeran de la siguiente manera:

• La aceleración de la partícula es proporcional al desplazamiento, pero en dirección opuesta. Esta es la condición suficiente y necesaria para el movimiento armónico simple, en oposición a todas las otras clases de vibración.

• El desplazamiento desde la posición de equilibrio, la velocidad, y la aceleración varían senoidalmente con el tiempo, pero no están en fase.
• La frecuencia y el periodo de movimiento son independientes de la amplitud.

PENDULO FISICO: Un péndulo físico es un sólido rígido de forma arbitraria que puede oscilar en un plano vertical alrededor de un eje perpendicular a ese plano que contenga a su centro de masas. El punto de intersección del eje con dicho plano es el punto de suspensión O. La posición de equilibrio es aquella en que el centro de masas se encuentra en la mismo vertical y por debajo del punto de suspensión, como se muestra en la siguiente figura

[pic 4]

Figura 1. Representación gráfica de un péndulo físico.

El momento de torsión alrededor de O lo proporciona el peso del objeto, y la magnitud del momento de torsión es mgdsenθ. Aprovechando el hecho de que t=Iα, donde I es el momento de inercia alrededor del eje que pasa por O obtenemos, 

[pic 5]

El signo menos indica que el momento de torsión alrededor de O tiende a disminuir θ. Es decir, el peso del objeto produce un momento de torsión restaurado.

Así: 

[pic 6]

Por lo cual el periodo para un péndulo físico está dado por la ecuación:

[pic 7]

Oscilaciones: Cuando el péndulo se separa de la vertical un ángulo θ, el peso Mg crea un momento recuperador con respecto al punto de suspensión O.

MATERIALES UTILIZADOS

EQUIPOS, MATERIALES E INSTRUMENTOS

• Pie estativo
• Varilla soporte, 600mm
• Nuez doble
• Palanca
• Platillo para pesas de ranura, 10g
• Pesa de ranura, 50g
• Pesa de ranura, 10g
• Pasador
• Cronometro
• Cinta métrica
• Sedal, 1m
• Balanza electrónica CS2000
• Soporte péndulo físico.
• Pasador péndulo.

MONTAJE Y PROCEDIMIENTO

MONTAJE

[pic 8]

Figura 2: Montaje para péndulo físico.

Parte 1, Péndulo físico.

Realice un montaje como el de la anterior figura. con el cual se determinó el tiempo necesario para 10 oscilaciones, variando el punto de pivote el cual se tomó desde el extremo de la varilla y se fue desplazando hasta el centro de masa a cada 2 cm obteniendo de ésta forma el periodo para cada uno de los casos.

Anote el promedio para cado caso en la tabla 1.

Parte 2, Péndulo de Hilo.  

Preparar el péndulo de hilo con el platillo para pesas de ranuras, con una masa total de 70g, cuya longitud sea a la longitud reducida del péndulo físico elegida.  

Mide el tiempo de 10 oscilaciones y anotar en tabla 2.

PREPARA EL PENDULO FISICO

[pic 9] [pic 10]

Figura 3: Montaje péndulo de hilo

RESULTADOS Y ANALISIS

Tabla 1:

Se armo el péndulo físico según las especificaciones del montaje 1, con una barrilla inicial de 66 de longitud a la cual se iba reduciendo longitud en el punto de pivote estos lo realizamos para 6 longitudes (b), en las que se pudo notar que a mayor longitud reducida  el periodo de oscilación igual madera se reducía.

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