Laboratorio De Pendulo Simple

Objeto de estudio: Péndulo simple o Matemático

Desempeño de comprensión: Demuestra experimentalmente las leyes del péndulo simple

Problema a desarrollar en la práctica experimental: ¿Cómo demostrar las Leyes del Péndulo simple o Matemático y hallar el valor de la aceleración de la gravedad en Bucaramanga?

4. Acercamiento temático:

En un sentido amplio, todo lo que va y viene, se enciende y apaga, va de un lado a otro y regresa, entra y sale, sube y baja, es fuerte y débil, está vibrando u oscilando. Una oscilación o vibración es un vaivén en el tiempo. Un vaivén tanto en el espacio como en el tiempo es una onda y una onda se extiende de un lugar a otro, por ello nuestro estudio de las vibraciones y de las ondas lo iniciamos examinando el movimiento de un péndulo simple.

5. Análisis y reflexión teórica conceptual:

El péndulo simple o matemático (Fig.) es una masa puntiforme, suspendida de un hilo inextensible y masa despreciable comparada con la masa puntiforme. Las dimensiones geométricas de la masa puntiforme son despreciables comparadas con la longitud del hilo.

El periodo de un péndulo simple se expresa así: T = 2π √ (L/g)

Siendo L la longitud del péndulo medido desde el punto medio de la masa hasta donde está sujeto el hilo.

6. Conceptos

Péndulo simple: El péndulo simple es un sistema “ideal”, formado por una masa “puntual”, que cuelga de un hilo de masa despreciable, sujeto a un soporte sin rozamiento. Si separamos el péndulo ligeramente de su posición de equilibrio, éste comienza a oscilar con movimiento armónico simple (M.A.S.).

El movimiento armónico simple es periódico, es decir, el péndulo ocupa posiciones idénticas a intervalos de tiempo iguales. Cuando el péndulo vuelve a ocupar la misma posición se dice que ha realizado una oscilación completa, y se llama período T al intervalo de tiempo que emplea en realizar cada oscilación. El período T del péndulo no depende de la masa que cuelga ni de la amplitud de la oscilación. Únicamente depende de la longitud del hilo l y del valor de la aceleración de la gravedad g

Por tanto, a través de la medida del período de oscilación del péndulo simple es posible comprobar la aceleración de la gravedad en el lugar en que se encuentra situado.

Período: Se define como el tiempo que se demora en realizar una oscilación completa. Para determinar el período se utiliza la siguiente expresión T/ N° de Osc. (Tiempo empleado dividido por el número de oscilaciones).

1) El periodo de un péndulo es independiente de su amplitud. Esto significa que si se tienen 2 péndulos iguales (longitud y masa), pero uno de ellos tiene una amplitud de recorrido mayor que el otro, en ambas condiciones la medida del periodo de estos péndulos es el mismo.

2) El periodo de un péndulo es directamente proporcional a la raíz cuadrada de su longitud. Esto significa que el periodo de un péndulo puede aumentar o disminuir de acuerdo a la raíz cuadrada de la longitud de ese péndulo.

Movimiento oscilatorio: Es todo movimiento o cambio de estado físico que se repite en el tiempo, según su naturaleza física de las oscilaciones pueden ser: mecánicas, electromagnéticas, atómicas, etc.

Movimiento periódico: Es aquel cuyos valores variables de sus magnitudes físicas se repiten en cierto intervalo de tiempo constante llamado periodo (T)

Movimiento Armónico Simple (MAS): Es un movimiento oscilatorio y periódico que presenta una trayectoria recta.

Gravedad: La gravedad es una de las cuatro interacciones fundamentales. Origina la aceleración que experimenta un cuerpo físico en las cercanías de un objeto astronómico. También se denomina interacción gravitatoria o gravitación. Por efecto de la gravedad tenemos la sensación de peso

Frecuencia angular: frecuencia angular se refiere a la frecuencia del movimiento circular expresada en proporción del cambio de ángulo, y se define como 2π veces la frecuencia. Se expresa en radianes/Segundo, y formalmente, se define con la letra omega minúscula

Frecuencia: Se define como el número de oscilaciones que se generan en un segundo. Para determinar la frecuencia se utiliza la siguiente ecuación N° de Osc. / T (número de oscilaciones dividido del tiempo)

Amplitud: Se define como la máxima distancia que existe entre la posición de equilibrio y la máxima altura.

Oscilación: Se define como el movimiento que se realiza siempre al mismo punto fijo.

Leyes del péndulo simple:

1. El péndulo de oscilación de un péndulo es independiente de la naturaleza de la masa pendular.

2. El periodo de oscilación de un péndulo es directamente proporcional a la raíz cuadrada de la longitud.

3. El periodo de oscilación es inversamente proporcional a la raíz cuadrada de la gravedad.

4. Las pequeñas oscilaciones son isócronas.

7. Recursos:

Soporte Cuerda de 2 metros de longitud

Metro Transportador

Cronómetro Objetos de diferentes masas

Pesa

8. Procedimiento:

Para llevar a cabo este laboratorio tuvimos presente tres cosas:

Si variamos la longitud , dejamos constantes la masa y el ángulo

2. Si variamos la masa suspendida, dejamos constantes la longitud y el ángulo

3. Si variamos el ángulo, dejamos constantes la longitud y la masa

Repetimos el procedimiento 3 veces para cada longitud, masa y ángulo determinando el tiempo necesario para 10 oscilaciones completas.

9. Tabla de datos:

Longitud

cm

Tiempo

s

Número de oscilaciones

Periodo

s

Periodo promedio

20

9,1

8,9

9,5

10 0,91

0,89

0,95

0,92

40

13,0

12,8

13,1

10 1,30

1,28

1,31

1,30

60

15,8

15,4

15,5

10 1,58

1,54

1,55

1,56

80

18,3

17,5

17,6

10 1,83

1,75

1,76

1,78

100

19,8

19,9

20,0

10 1,98

1,99

2,00

1,99

120

21,4

21,1

21,4

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