Pendulo fisico compuesto final

EXPERIMENTACIÓN DE FÍSICA 3

1. Práctica: PÉNDULO FÍSICO COMPUESTO

Hernández, Jhoan Sebastián., Ramos, Camilo., Prado, Juan David.

hernandez.jhoan@correounivalle.edu.co, camilo.ramos@correounivalle.edu.co, prado.juan@correounivalle.edu.co 

[pic 1]

Escuela de ingeniería de materiales

Universidad del valle, Cali, Colombia

15 de noviembre de 2019

RESUMEN

En la práctica de experimentación de física (Péndulo físico compuesto) se realizó un estudio práctico de un péndulo oscilando con el objetivo de analizar el efecto de la longitud y el centro de masa. De esta forma se logró calcular de forma experimental el valor de la fuerza de aceleración de la gravedad en Cali con base en los datos tomados.

En el montaje se tenían dos reglas las cuales se unían con cinta con el fin de alargar la regla y obtener una altura h (centro de masa) variable, se obtuvo que la fuerza de la gravedad calculada fue de 982,0502 cm/s2 y un error absoluto del 0,41%.

Palabras clave: relación, oscilaciones, péndulo simple compuesto, periodo, radio, estimación, error absoluto.

1. INTRODUCCIÓN

Un péndulo físico es un objeto en el cual su centro de masa no puede ser aproximado fácilmente a un punto, al compararse con el péndulo simple que es un objeto de una masa puntual y un elemento que lo sostiene (cuerda) la cual se desprecia su masa, hace que se deba considerar el concepto de centro de masa para poder ajustar el modelo a este movimiento oscilatorio.

[pic 2]

Gráfico 1. Péndulo físico pivoteado en O.

Sin embargo, el péndulo físico puede modelarse a partir de la segunda Ley de Newton (Momento de Torsión Neto). [1]

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Donde I, es el momento de inercia en torno al punto O.

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Se realizar la aproximación de ángulos pequeños,  , la ecuación queda:[pic 5]

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Al darle solución a la ecuación anterior obtenemos:

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El periodo es:

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Pero , y, [pic 9]

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El momento de inercia es la suma del momento de inercia de cada regla:

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[pic 12]

Al realizar las operaciones obtenemos la ecuación:

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Ecuación 1. Expresión del periodo de oscilación.

1. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL, OBSERVACIONES

Se inició esta práctica con el montaje del péndulo físico, el cual consistía en dos reglas de 1 metro de largo, las cuales se ponían a oscilar juntas, colgadas de un soporte instalado en una de las paredes del laboratorio, Lcm era la distancia del centro de masa al eje de la oscilación, h era la distancia entre los bordes superiores de las reglas, el Angulo de oscilación debía ser menor a 6°, por esto trabajamos con una amplitud angular de 5°.

Tomando como base el montaje del gráfico 2, procedimos a unir ambas reglas con cinta de enmascarar de modo que quedara una encima de la otra para poder medir las longitudes correspondientes, Una de las reglas tenía un orificio circular en la parte superior, para ponerla a oscilar en el soporte, cabe aclarar que esta regla siempre iba fija, pues era la que permitía el movimiento con el soporte, la otra era la que se ponía a variar de longitud.

[pic 14].

Gráfico 2. Montaje experimental péndulo físico compuesto.

Tomando como base el montaje del gráfico 2, procedimos a unir ambas reglas con cinta de enmascarar de modo que quedara una encima de la otra para poder medir las longitudes correspondientes, Una de las reglas tenía un orificio circular en la parte superior, para ponerla a oscilar en el soporte, cabe aclarar que esta regla siempre iba fija, pues era la que permitía el movimiento con el soporte, la otra era la que se ponía a variar de longitud.

Primero se realizó la oscilación con ambas reglas juntas, medimos el tiempo que se demoraba el péndulo en realizar 5 oscilaciones, realizamos este procedimiento tres veces, para poder obtener un promedio del periodo T, dividiendo estos tiempos por el número de oscilaciones para cada longitud, las cuales fueron aumentado de 5cm hasta llegar al tope de la regla.

Nota: Al ubicar el centro de masa pudimos notar que, aunque la regla variaba 5cm, el centro de masa variaba la mitad, puesto que era 2,5 y 2,5 en cada extremo de la regla.  

3. RESULTADOS Y ANALISIS

La tabla 1 contiene los datos para calcular el efecto de la longitud y posición del centro de masa en el periodo.

L(CM) = 100

Ɵ=5°

Tabla 1. Datos obtenidos péndulo físico compuesto.

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