Lab 1: El péndulo

El péndulo

Objetivo

• Identificar la variable independiente y dependiente mediante los valores que serán arrojados por el experimento; así como su relación en los resultados, y la presencia de proporcionalidad en algunos casos.
• Formular  y comprobar las hipótesis planteadas con respecto a los valores proporcionados por la observación directa del experimento.
• Conocer la exactitud de los instrumentos de medición, además de señalar los factores que influyen en la precisión de resultados en el experimento.
• Encontrar las relaciones entre las características cuantitativas y cualitativas en el experimento, así como su impacto en las cantidades definitivas.

Aparato

Se utilizó un péndulo simple conformado por un soporte universal, del que sobresalían unas pinzas que conectaban al hilo para sostener la pesa. Aparato que estaba situado sobre una mesa. En el dibujo de abajo se da una representación del modelo y una trayectoria aproximada.

Representación

[pic 1]

Procedimiento

Mediante el empleo del péndulo presentado con anterioridad, se implementaron diversos cambios en factores que afectan los datos obtenidos; es decir, la relación que existe entre la variable independiente y la dependiente.

Generalmente, la primera es sobre la cual el experimentador tiene control completo, mientras que la otra responde a los cambios de ésta.

En este caso, la variable independiente fue la longitud del hilo que sujeta a la pesa, por lo que el periodo —tiempo que tardan 10 oscilaciones de la pesa— fue la variable dependiente, la cual fue controlada por medio de la medición con un flexómetro —se discutió grupalmente cuál sería el instrumento más conveniente, de acuerdo a criterios como exactitud, y éste fue el elegido— con el que se le acortaron 15cm en cada prueba, con una longitud inicial de 1.00m y finalizando con una de 0.10m, se soltó a una amplitud de 3cm —que se midió con el mismo flexómetro—, mientras que su peso fue conocido por el uso de una balanza, arrojando una cantidad de 0.2934kg; por otro lado, el periodo fue  tomado con siete cronómetros —uno por cada equipo— de esta manera se podría llevar a cabo una comparación.

A continuación se muestra la tabla con las cantidades obtenidas del Periodo vs. Longitud.

Datos Periodo vs. Longitud.

En el siguiente caso se cambió la pesa en un periodo de 10 oscilaciones, la cual fue controlada por la medición de la masa de tres de éstas empleando una balanza, se dejaron caer a una amplitud de 3cm —medida con un flexómetro— con respecto al soporte, teniendo una longitud del hilo de 0.70m.

La tabla de abajo muestra los datos obtenidos.        

Datos Periodo vs. Masa.

En el tercer experimento se efectuaron cambios únicamente en la amplitud —distancia en la que se suelta la pesa—, siendo ésta la variable independiente, comenzando con una amplitud de 5º, se agregaron cinco grados cada periodo de tiempo, hasta concluir con una amplitud final de 25º. Se ejerció control sobre la variable gracias a la medición con un transportador de madera —instrumento que, de igual modo fue escogido grupalmente debido a que era más conveniente—  mientras que se utilizó la pesa con una masa de 0.1471kg, la cual era sostenida por un hilo cuya longitud era de 0.38m. Al igual que en las ejecuciones anteriores, se aplicaron siete cronómetros para tomar el tiempo que le tomó completar diez oscilaciones al péndulo.

Datos Periodo vs. Amplitud.

Evaluación de datos

En el siguiente apartado se presentan las gráficas arrojadas por los datos mostrados anteriormente, además de un análisis general de las mismas.

Periodo vs. Longitud del hilo

[pic 2]

La curva es una línea recta, indicando que existe una relación lineal. Es una gráfica que al ser ajustada forma una línea recta ascendente que no es paralela a ninguno de los ejes —una parábola—, esta característica nos indica que la pesa se mueve rítmicamente o sea se mueve con rapidez constante; es decir, aumenta proporcionalmente, por lo que tiene una pendiente de 2.043s/m.5 según los datos impartidos por el profesor. Esto significa que una pendiente positiva para gráficas lineales describe una gráfica lineal ascendente. La tabla que se encuentra en el lado derecho muestra el periodo de una sola oscilación.

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