Práctica Sobre El péndulo Simple

Pràctica del pèndol simple

Aquesta pràctica consisteix en la observació i mesura dels efectes d’un pèndol simple al fer variar les part quantificables que creiem que són rellevants i en la posterior deducció de el que aquestes dades comporten per tal de falsar o validar certes hipòtesis que hem formulat i que seran presentades posteriorment. Un pèndol simple és el sistema format per un objecte pesant que penja lliurament d’un fil que a l’altre extrem està fixat a un element immòbil.

Hipòtesis

La variació de la llargada del fil afectarà al període d’oscil·lació. Si la llargada del fil augmenta el temps del període d’oscil·lació també augmentarà de forma proporcional.

La variació de la massa penjat del fil no afecta al període d’oscil·lació.

La variació de l’angle no afectarà al període d’una oscil·lació.

Farem un experiment per cada una de les tres hipòtesis.

Elecció de les magnituds que considerem rellevants

Hem triat com a magnituds rellevants la massa que penja del pèndol, la llargada del fil, el temps de durada del període d’oscil·lació i l'angle d'obertura respecte la posició d'equilibri del pèndol.

Hi ha altres magnituds que es podrien haver considerat com a rellevants però no les hem tingut en compte perquè l’error que evitaven eren massa petits com per ser considerats d’importància al nivell al que estem fent la nostre investigació. (Llum, temperatura, forma de l'objecte, fricció, pressió atmosfèrica...).

Hem definit com a unitats per ha totes les nostres mesures les unitats bàsiques del Sistemes Internacional (SI) de magnituds; és a dir sempre farem servir els quilograms (kg) per quantificar la massa, els segons (s) quan quantifiquem el temps i els metres (m) per quantificar qualsevol longitud.

Tria de les variables dependents i les variables independents

Hem triat com a variables independents aquelles magnituds que creiem que poden ser rellevants per l'experiment i que podem modificar de forma senzilla per tal de comprovar si les nostres hipòtesis són correctes o no. Aquestes magnituds són la massa que penja del fil (en grams), la llargada del fil (en centímetres) i l'angle que es forma de l'obertura de la corda desde el punt d'equilibri (en graus sexagesimals).

En cada un dels tres experiments trobem dues variables independent fixes i una no fixe.

Les variables independents fixes són aquelles que decidim mantenir sense variar en cada experiment per tal de que les variacions en el període d’oscil·lació siguin donades única i exclusivament per la variable independent no fixe. La variable independent no fixe és aquella que anirem modificant en cada experiment per tal de poder veure si el seu valor te una influència directe en el temps de una oscil·lació.

Materials utilitzats

Dos blocs de plastilina de 50 grams cada un. Els hem utilitzat com a massa penjant del pèndol, i l'hem triat perquè és més fàcil fer una esfera en la qual el centra de gravetat esta mes centrat, i perquè es podia canviar la massa a qualsevol valor que nosaltres volguéssim.

Fil de niló de pescar. L'hem utilitzat com a corda pel pèndol, i l'hem triat perquè és un material flexible i no es veu afectat de forma significativa per cap de les condicions que pot haver en el lloc en que ens trobàvem.

Transportador d'angles. Utilitzat per mesurar el angle d’obertura al inici de cada mesura respecte la posició d'equilibrar del pèndol.

Abraçadera de quatre dits. Utilitzat per sostenir la corda, la plastilina i el transportadores d'angles del pèndol.

Suport de abraçadera. Utilitzat per aguantar la abraçadera de quatre dits a una alçada determinada del suport de tres potes.

Suport de tres potes. Utilitzat com a base per aguantar tota la estructura del pèndol.

Tres Ipads amb els seus respectius cronòmetres amb el iOS 7 o superior. Utilitzat per mesurar el temps total dels períodes d’oscil·lació amb una precisió de 0,01 segons.

Bascula de laboratori amb una precisió de 0,1 grams. Utilitzada per mesurar la massa de plastilina i poder modificar-la per adequar-la a la massa establerta.

Paper i bolígraf. Utilitzat per prendre nota de les dades i mesures.

Com es durà a terme l’experiment

L’experiment i la presa de dades es durà a terme a l’aula. De l’estructura principal (el suport de tres potes, la abraçadera de quatre dits i el suport d’abraçadera) és penja el fil de niló i a l’extrem lliure, el que no esta lligat a l’abraçadera de quatre dits, es lliga la plastilina, la massa. En un principi vàrem fer servir un nombre diferent de claus per cada massa, però vam descartar la opció perquè el centre de gravetat de les claus anava variant. L’altre extrem del fil es lliga a un cargol de l’abraçadera de quatre dits intentant que el fil quedi en tot moment el més tensat possible. Per mesurar el període d’una sola oscil·lació de forma precisa comptarem 15 oscil·lacions completes i mesurarem el temps que triguen en total. Amb l'experiment volem saber quins factors influeixen en el temps de les oscil·lacions del pèndol simple. Per això hem seleccionat certes magnituds que poden ser la causa de que variïn o no les oscil·lacions. Volem comprovar que si les nostres hipòtesis són vàlides o han de ser descartades, per això haurem de fer l'experiment diferents vegades canviant les variables independents.

Per prendre les mesures hem seguit els següents passos:

Es reiniciava els cronometres dels tres Ipads utilitzats.

Es mesuraven les variable fixes pertinents amb la ajuda de dos membres del grup per tal de que fos més precís.

Es modificava la variable independent no fixe ( massa, longitud de la corda o angle d’obertura) amb la ajuda de dos membres del grup per tal de que fos el màxim de precís possible.

S’inicia l’experiment deixant de anar l’objecte de l’extrem lliure del fil a la vegada que els tres membres del grup inicien el cronòmetre d’un dels Ipads.

Es conten les oscil·lacions, a partir de les deu oscil·lacions es conta amb veu alta.

Al acabar les 15 oscil·lacions els membres del grup paren cada un els seus cronòmetres.

S’anoten els resultats de cada

...