Informe de laboratorio. Pendulo

1. INTRODUCCIÓN

Diversos autores han definido el concepto de Péndulo usando diferentes palabras y llegando a diferentes teorías, pero todos han llegado a que un péndulo físico es aquel momento en el que un sólido rígido gira en torno a un punto diferente de su punto de masa separado a una distancia de esta. [1] Jakob Steiner en su teorema nos relaciona el momento de inercia del sólido con respecto a un eje que pase por un punto X en el sólido y su momento de inercia con respecto a un eje paralelo y que pase por su centro de gravedad. [2]

Entre los fundamentos teóricos se describe que la trayectoria de un péndulo es de forma circular, como se observa en la figura 1 donde una serie de fuerzas actúan sobre la partícula para un péndulo simple son el peso y la tensión del hilo, pero para nuestro caso actúa el momento del peso esto sucede cuando se cambia su posición y se suelta genera este momento. [3]

[pic 1]

Figura 1. Fuerzas sobre un péndulo simple. [3]

En el artículo de los modos de oscilación en un péndulo físico se describen tres diferentes tipos de oscilaciones que son, del modo plano, elíptico y cónico, durante esta práctica solo se observara el de modo plano que es básicamente cuando se suelta la barra desde una posición x inicial a un ángulo ɵ, sin aplicarle ninguna fuerza adicional y a una velocidad, que teóricamente es cero y que describe un arco de manera vertical. Este se diferencia de los otros dos tipos de oscilación por que el de modo elíptico se mueve sobre dos planos y el de modo cónico describe una trayectoria circular. [4]

Realizando esta práctica de laboratorio se buscará comprender el movimiento de oscilación de un péndulo rígido bajo las condiciones normales y sin alteraciones en su peso, así mismo, conocer todas las variables que intervienen en este, estableciendo una relación entre el momento de inercia y la longitud reducida y finalmente observar cómo en diferentes puntos de giro varían los datos recolectados.

1. METODOLOGÍA

1. Materiales

Para la realización de la primera parte de la práctica que en nuestro caso está relacionado a las oscilaciones en péndulo rígido, es necesario el uso de las siguientes herramientas.

• Sensor CASSY
• Péndulo físico
• Sensor de giro
• Varilla de soporte de 30 cm y un peso de 47,49 gramos
• Base soporte

Adicionalmente para la toma de datos se requiere del uso del programa CASSY. El montaje se observa a continuación:

[pic 2]

Figura 2. Montaje para péndulo rígido

1. Procedimientos

Con el fin de realizar este laboratorio lo primero que se realizó fue el ajuste de las conexiones y de los ajustes del programa, para que así reconociera el panel de conexión entre el montaje y el computador, para esto es necesario contar con la última actualización del programa y la calibración del sensor. Esta calibración se realizó tomando un ángulo de 5° y con una configuración de Rango 20, 25 segundos en el tiempo y a un intervalo de 100 ms. Esta misma configuración es la que se usará para realizar las dos tomas de datos necesarias para el desarrollo de la práctica.

Luego de estos ajustes, se inicia la primera prueba con el ángulo de 8,6° y ubicando el primer eje de giro en el orificio extremo de la barra en el sensor de giro, obteniendo la siguiente tabla de resultados:

Tabla 1. Datos iniciales para ángulo de 8,6°

A continuación, se deberá realizar los cálculos para hallar el periodo de oscilación T0 estos cálculos se realizarán usando la forma de la fórmula 1 y por último se hallará el promedio respectivo:

[pic 3]

Fórmula 1.

Tabla 2. Datos T0 para el ángulo de 8,6°

Ahora hallamos  a partir de la fórmula , este dato es necesario para obtener la longitud reducida del péndulo lr,. para el despeje de la fórmula tomamos como dato de la gravedad 9,81m/s2. El despeje de las fórmulas queda de la siguiente forma:[pic 4][pic 5]

 Donde: [pic 6][pic 7]

 Reemplazamos J en [pic 8][pic 9]

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