INFORME PENDULO SIMPLE - ENSAYO FISICA 3 INGENIERÍA

Objetivo General

Estudiar el movimiento armónico simple y como caso en particular de éste, el péndulo simple; las ecuaciones, gráficas y principales aplicaciones del mismo al contexto actual.

Objetivo específicos

Comprobar que, para un péndulo simple, el periodo de oscilación está dado por la relación

Comprobar la independencia del periodo del péndulo con su masa

Determinar el valor de la gravedad mediante el péndulo simple

Materiales

Material	Referencia	Cantidad
Pie estativo	P02001.00	1
Varilla soporte, 600 mm	P02037.00	1
Varilla soporte, 250 mm	P02031.00	1
Nuez doble	P02043.00	2
Platillo para pesas de ranura 10g	P02204.00	1
Pesa de ranura 10g	P02206.01	4
Pesa de ranura 50g	P02206.01	1
Pasador	P03949.00	1
Cronómetro	-------------	1
Cinta métrica	-------------	1
Sedal 1m	-------------	1

Marco teórico

Movimiento armónico simple

Una clase de muy especial del movimiento ocurre cuando la fuerza sobre un cuerpo es proporcional al desplazamiento del cuerpo desde alguna posición de equilibrio. Si esta fuerza siempre se dirige hacia la posición de equilibrio, hay un movimiento respectivo hacia adelante y hacia atrás alrededor de esta posición. Dicho movimiento se llama movimiento periódico o armónico los dos términos son equivalentes. Ejemplos muy cotidianos de movimientos periódicos, como las oscilaciones de un bloque unido a un resorte, el balanceo de un niño en un columpio de un parque de juegos. Una partícula que efectúa un movimiento armónico simple tiene ciertas propiedades las cuales se enumeran de la siguiente manera:

La aceleración de la partícula es proporcional al desplazamiento, pero en dirección opuesta. Esta es la condición suficiente y necesaria para el movimiento armónico simple, en oposición a todas las otras clases de vibración.

El desplazamiento desde la posición de equilibrio, la velocidad, y la aceleración varían senoidalmente con el tiempo pero no están en fase.

La frecuencia y el periodo de movimiento son independientes de la amplitud.

Péndulo simple

Un péndulo simple es otro sistema mecánico que presenta movimiento periódico consiste de una plomada parecida a una partícula de masa m suspendida por una cuerda ligera de longitud L. donde el extremo superior de la cuerda esta fijo, como se muestra en la siguiente figura

Montaje y procedimiento

Se realizó el montaje experimental (ver Figura 1.1 & 1.2). Inicialmente se midió un ángulo de 10° empleando el transportador y una longitud inicial del sedal de 0,3 m; al extremo de la cuerda se amarró el porta-pesas y se colocó una pequeña pesa de masa m = 0,05kg, se liberó el péndulo simple desde el ángulo medido y con el cronómetro se determinó el tiempo promedio que requería dicha masa para ejercer 10 oscilaciones. Seguido a esto se repitió este proceso incrementando la longitud del hilo 0,05m en cada ocasión hasta llegar a los 0,6m. Una vez llegado a ésta longitud, se fue variando las masas suspendidas, en intervalo de, se cronometraron las 10 oscilaciones y los datos recolectados se anexaron a las tablas correspondientes para el posterior análisis.

Preguntas y respuestas

1. Con los datos tomados en el procedimiento 1 (Ver Tabla 1) realice el grafico de T en función de. ¿Qué tipo de grafica se obtiene y qué relación existe entre el periodo y la longitud del péndulo?

Se realizó la gráfica pedida (Ver Fig. 3), la cual es una función lineal creciente, por lo que la se concluye que el periodo T, es directamente proporcional a la raíz del desplazamiento. Esto, debido que a medida que la longitud de la acuerda era mayor mas tardara en pasar por su punto de equilibrio, por tanto, su periodo también aumentó.

1. Calcula la pendiente de la gráfica anterior. Que magnitud física se puede calcular a partir de este valor. Calcúlela. Compare este valor con la magnitud física encontrada con el valor teórico reportad*o.

Esta es la pendiente del grafico de la Figura 3, la pendiente representa la inversa de la raíz de aceleración de la gravedad g. Está pendiente está dada por un valor constante el cual nos va a permitir calcular la gravedad. Notamos que la pendiente calculada y la que nos brinda el grafico son completamente diferentes, esto pudo darse debido a errores experimentales dados en la práctica.

2. Esperaba este resultado, sí o no, ¿por qué?

Se esperaba este resultado, ya que como se mencione previamente, teóricamente este valor representa el inverso de la raíz cuadrada de la gravedad

1. Mencione algunas aplicaciones de este experimento en la vida diaria

Las aplicaciones van desde péndulos para relojes, pasando por curiosos objetos decorativos, hasta atracciones mecánicas. En ingeniería civil las aplicaciones más comunes son: El método que usan las grúas de demolición para funcionar. En puentes colgantes, para minimizar los efectos de los vientos y los sismos. Posibles oscilaciones de un edificio por efecto del viento y la altura.

2. ¿Qué errores se comenten en este experimento con respecto a la teoría del péndulo simple?

Los principales errores que se cometieron fueron en mayor porcentaje, del tipo humano. Esto debido, que al momento cuando se cronometraron los periodos de oscilación, el compañero que estaba observando y contando las oscilaciones pudo no ser muy preciso por simple relatividad de acuerdo al sistema (la masa moviéndose), es decir la posición donde se encontraba este pudo haber influido en esto. Además, que éste estaba en “coordinación” con la chica que tenía el cronometro, por lo que el ritmo también afecto a los resultados obtenidos desviándolos un poco del valor real de las oscilaciones. Otros casos pudieron haberse asociado a errores con el muchacho que soltaba la masa y medía el ángulo, o bien a errores relacionado con los instrumentos empleando en esta práctica. La mayor afectación de todos los errores mencionados previamente, se evidenciaron en la gráfica del procedimiento 2, puesto que, teóricamente la masa, aunque varíe no debe afectar al Periodo de oscilación.