Péndulo Simple

OBJETIVO:

Analizar en forma experimental las características del movimiento de un péndulo simple y encontrar que factores influyen en su periodo.

INTRODUCCIÓN:

Un movimiento armónico simple es un movimiento periódico, es decir se repite a intervalos iguales de tiempo. Un péndulo simple está constituido por un cuerpo pesado suspendido en un punto sobre un eje horizontal, por medio de un hilo de masa despreciable. Cuando se separa un péndulo de su posición de equilibrio y después se suelta oscila uno a otro lado, del mismo por efecto del peso. El movimiento de un péndulo es un ejemplo de un movimiento armónico simple, el período de un péndulo es el tiempo que tarda una oscilación completa o sea un ciclo.

MARCO TEÓRICO:

El principio del péndulo fue descubierto por el físico y astrónomo italiano Galileo, quien estableció que el periodo de la oscilación de un péndulo de una longitud dada puede considerarse independiente de su amplitud, es decir, de la distancia máxima que se aleja el péndulo de la posición de equilibrio. (No obstante, cuando la amplitud es muy grande, el periodo del péndulo sí depende de ella). Galileo indicó las posibles aplicaciones de este fenómeno, llamado isocronismo, en la medida del tiempo. Sin embargo, como el movimiento del péndulo depende de la gravedad, su periodo varía con la localización geográfica, puesto que la gravedad es más o menos intensa según la latitud y la altitud. Por ejemplo, el periodo de un péndulo dado será mayor en una montaña que a nivel del mar. Por eso, un péndulo permite determinar con precisión la aceleración local de la gravedad.

El movimiento pendular es una forma de desplazamiento que presentan algunos sistemas fiscos como aplicación práctica al movimiento armónico simple.

Péndulo simple:

El sistema físico llamado péndulo simple está constituido por una masa puntual m suspendida de un hilo inextensible y sin peso que oscila en el vació en ausencia de fuerza de rozamientos. Dicha masa se desplaza sobre un arco circular con movimiento periódico. Esta definición corresponde a un sistema teórico que en la práctica se sustituye por una esfera de masa reducida suspendida de un filamento ligero.

El período de la oscilación de un péndulo simple restringido a oscilaciones de pequeña amplitud puede aproximarse por:

P=período.

l=longitud

g= gravedad

La tensión T del hilo es máxima, cuando el péndulo pasa por la posición de equilibrio, T=mg+mv2/l

Es mínima, en los extremos de su trayectoria cuando la velocidad es cero, T=mgcosq0

El péndulo simple o matemático se solo depende de la longitud, no de la masa ni de la amplitud, mientras más largo sea el péndulo mayor será su periodo (tiempo que tarda en dar un ciclo).

METODOLOGÍA:

Material:

• Escuadra.

• Esfera de madera.

• Esfera de unicel.

• Esfera de metal.

• Soporte Universal.

• Nuez con Gancho

• Transportador.

1º Se construye un péndulo con una esfera metálica y un trozo de hilo de 10 cm de largo, medido desde el punto de suspensión hasta el centro de la esfera metálica. Se desplaza la esfera metálica 3 cm de su posición de equilibrio y se mide con un cronómetro el tiempo necesario para que realice 10 oscilaciones completas.

2º Se repite lo anterior con la misma esfera metálica, pero ahora con longitudes de 20cm, 30cm y 40cm. (Se llena el cuadro el 3.1)

Longitud del péndulo Período de 10 oscilaciones del péndulo (segundos)

10 0

20 0

30 0

40 0

Cuadro 3.1 Períodos de oscilación (Experimentales)

3º

...