Laboratorio de pendulo fisico

Contenidos
  1. Informe de laboratorio del experimento del péndulo físico
    1. Teoría física del péndulo
    2. Informe de laboratorio sobre el péndulo de g variable
    3. Laboratorio de física del péndulo

Informe de laboratorio del experimento del péndulo físico

Este experimento es una exploración sencilla del péndulo físico. Comenzaremos nuestra investigación utilizando una "varilla larga" como modelo. Durante el experimento, utilizarás una varilla metálica con agujeros previamente taladrados. Recuerda que el momento de inercia de una varilla larga "delgada" alrededor de su centro de masa es

Recogida de datos El experimento es bastante sencillo. Tienes que medir el periodo de tu péndulo físico para cada punto de giro por encima de su centro de masa, en cm. Yo recomendaría medir 5 ó 10 oscilaciones completas para pequeñas amplitudes inferiores a 10º.

Imprime tu gráfico EXCEL y localiza el mínimo del gráfico en tu trazado y verifica sus coordenadas con tu tabla de datos. Resalte los valores más cercanos en su gráfico y escriba las coordenadas de la posición mínima en su gráfico EXCEL en el espacio en blanco proporcionado.

Para nuestro aparato, la distancia sobre el punto de giro se llamó "Y" y la distancia desde el punto de giro al centro de masa se llamó "D". Por lo tanto, podemos expresar la fórmula para el período de nuestro péndulo físico como

Teoría física del péndulo

Los péndulos son de uso común. Los relojes de pie utilizan un péndulo para dar la hora y un péndulo puede utilizarse para medir la aceleración debida a la gravedad. Para pequeños desplazamientos, un péndulo es un oscilador armónico simple.

Un péndulo simple se define por tener una masa puntual, también conocida como bob del péndulo, que está suspendida de una cuerda de longitud L con masa despreciable (Figura \(\PageIndex{1}\)). Aquí, las únicas fuerzas que actúan sobre el péndulo son la fuerza de gravedad (es decir, el peso del péndulo) y la tensión de la cuerda. Se supone que la masa de la cuerda es despreciable en comparación con la masa de la bola.

Figura \(\PageIndex{1}\}): Un péndulo simple tiene una varilla de diámetro pequeño y una cuerda que tiene una masa muy pequeña, pero es lo suficientemente fuerte como para no estirarse apreciablemente. El desplazamiento lineal desde el equilibrio es s, la longitud del arco. También se muestran las fuerzas sobre la varilla, que resultan en una fuerza neta de -mgsin(\theta\) hacia la posición de equilibrio, es decir, una fuerza restauradora.

Consideremos el momento de torsión sobre el péndulo. La fuerza que proporciona el par de recuperación es la componente del peso de la masa del péndulo que actúa a lo largo de la longitud del arco. El par es la longitud de la cuerda L multiplicada por la componente de la fuerza neta perpendicular al radio del arco. El signo menos indica que el par actúa en la dirección opuesta al desplazamiento angular:

Informe de laboratorio sobre el péndulo de g variable

Nuestros laboratorios no tienen instrucciones escritas. En consonancia con este espíritu, la descripción que aquí se ofrece será breve y general. La intención es que cada ejecución del laboratorio sea única; en cada naturaleza revelará una cara ligeramente diferente al observador.

El montaje se muestra en la figura de la derecha. Un anillo circular de hierro está suspendido de un pivote (hecho con un trozo de ángulo de hierro, sujeto a una mesa de laboratorio). Se muestran los radios de las superficies interior y exterior del anillo.

El centro de los dos círculos que marcan los bordes interior y exterior del anillo es también el centro de masa del anillo. Este es un buen ejemplo de un sistema en el que no hay masa real en el centro de masa.

En el experimento, se tira del anillo hacia un lado y se suelta. Oscila hacia delante y hacia atrás como un péndulo y los alumnos pueden medir el período de oscilación. El período medido se compara con el período predicho por el análisis. Como en el caso del péndulo simple, el resultado es independiente de la masa del péndulo. Sin embargo, el período depende ahora de dos distancias en lugar de la simple longitud en el péndulo simple.

Laboratorio de física del péndulo

En este experimento medimos \(g\) midiendo el periodo de un péndulo de longitud conocida. Medimos \(g = 7,65\pm 0,378\text{m/s}^{2}\). Esto corresponde a una diferencia relativa de \(22\)% con el valor aceptado (\(9,8\text{m/s}^{2}\)), y nuestro resultado no es coherente con el valor aceptado.

Un péndulo exhibe un movimiento armónico simple (MSS), lo que nos permitió medir la constante gravitatoria midiendo el periodo del péndulo. El periodo, \(T\), de un péndulo de longitud \(L\) que experimenta un movimiento armónico simple viene dado por: \[\begin{aligned} T=2\pi \sqrt {\frac{L}{g}\end{aligned}\]

Así, midiendo el periodo de un péndulo así como su longitud, podemos determinar el valor de \(g\): \[\begin{aligned} g=\frac{4\pi^{2}L}{T^{2}}\end{aligned}\] Suponemos que la frecuencia y el periodo del péndulo dependen de la longitud de la cuerda del péndulo, y no del ángulo desde el que se soltó.

El péndulo se soltó desde \(90\) y su período se midió filmando el péndulo con la cámara de un teléfono móvil y utilizando el tiempo incorporado del teléfono. Para minimizar la incertidumbre en el periodo, medimos el tiempo que tardaba el péndulo en hacer \(20\) oscilaciones, y dividimos ese tiempo por \(20\). Repetimos esta medición cinco veces. Transcribimos las mediciones del teléfono móvil a un cuaderno Jupyter.

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