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Laboratorio #3 el péndulo físico Juan Sebastian Montes, Jesús López, Didier Andrades , Mateo Ogaza Departamento de Física y Electrónica Universidad de Córdoba, Montería RESUMEN . En el presente laboratorio se evidencia la capacidad que se tiene para interpretar y relacionar datos y resultados experimentales, con modelos teóricos, mediante la realización de prácticas experimentales para poder determinar la validez y la exactitud de los mismos, con el fin de entender el comportamiento físico de un péndulo simple y así identificar sus características tales como su masa suspendida de una cuerda, de masa despreciable que oscila dentro de un intervalo de tiempo, determinado tal comportamiento por método gráfico y transitoriamente verificarlo con los valores teóricos calculados 1. TEORÍA RELACIONADA El movimiento armónico simple es un movimiento periódico de vaivén, en el que un cuerpo oscila de un lado al otro de su posición de equilibrio, en una dirección determinada, y en intervalos iguales de tiempo. Por ejemplo, es el caso de un cuerpo colgado de un muelle oscilando arriba y abajo. El objeto oscila alrededor de la posición de equilibrio cuando se le separa de ella y se le deja en libertad Un péndulo físico o péndulo compuesto es cualquier cuerpo rígido que pueda oscilar libremente en el campo gravitatorio alrededor de un eje horizontal fijo, que no pasa por su centro de masa. El momento de inercia (símbolo I) es una medida de la inercia rotacional de un cuerpo. Cuando un cuerpo gira en torno a uno de los ejes principales de inercia, la inercia rotacional puede ser representada como una magnitud vectorial llamada momento de inercia. Sin embargo, en el caso más general posible la inercia rotacional debe representarse por medio de un conjunto de momentos de inercia y componentes que forman el llamado tensor de inercia. La descripción tensorial es necesaria para el análisis de sistemas complejos, por ejemplo en movimientos giroscópicos. 2. MONTAJE PROCEDIMIENTO 1. Diríjase a la ventana “Actividades”- 2. Coloque el botón “posición” en el valor 1. 3. Oprima el botón “play” y mida el valor del periodo. Lleve estos datos a la tabla 1. 4. Repita este proceso para cada una de las posiciones en la varilla. Posición x T 1 0.45 m 1.62 s 2 0.40 m 1.58 s 3 0.35 m 1.56 s 4 0.30 m 1.54 s 5 0.25 m 1.54 s 6 0.20 m 1.58 s 7 0.15 m 1.70 s 8 0.10 m 1.94 s 9 0.05 m 2.64 s Tabla 1. Periodos medidos para el péndulo físico (L= 1m) 3. evaluación 1. Teniendo en cuenta la ecuación (2) calcule analíticamente el valor de 5 periodos cualesquiera. R/ para datos de L=1, x=0,45 =1,597s Para datos de x=0,40 Laboratorio #1 el péndulo simple 2 =1,563s Para datos de x=0,35 =1,537s Para datos de x=0,30 =1,524s Para datos de x=0,25 =1,531s 2. ¿Se cumple la ecuación 2 para el péndulo estudiado? (Use la gravedad como 9.8m/s2) R/ Se utiliza los datos de la posición #1 T=1.62s x=0,45m Ahora 1.62=1,60 Si se cumple no son valores iguales, pero tienen un margen de error muy pequeño. 3. ¿Qué sucedía con los periodos del péndulo físico estudiado cuando el centro de giro se acerca al centro de masa? Realice una gráfica de T contra x y compárela con las reportadas en los textos de física. Cuando el cetro de giro se acerca al centro de masa se puede apreciar en la gráfica que el periodo va en aumento, esto quiere decir que entre más cerca este el centro de giro del centro de masa su periodo será mayor 4. ¿Qué es un péndulo reversible y porque recibe este nombre? ¿Cuál es su relación con los péndulos físicos? R/ la relación del péndulo reversible con el péndulo físico, es que el péndulo reversible se fundamenta en el péndulo físico. Un péndulo reversible esta ideado como un gravímetro, es decir, está destinado a medir la aceleración de la gravedad local. Su ventaja se basa en que para medir la aceleración de la gravedad no es necesario determinar ni el centro de masa, ni el centro de oscilación del péndulo y sin embrago al usarlo se tiene una gran precisión con respecto a la medida de la gravedad. 5. Utilizando un péndulo físico. ¿Cómo determinaría experimentalmente el valor de la gravedad en un sitio? R/Tenemos la ecuación 2 suponiendo que L es constante Laboratorio #1 el péndulo simple 3 Entonces la gravedad estará dada por la expresión 6. Mencione situaciones de la vida diaria en donde puede ser aplicado el concepto de péndulo físico. R/ esto en la vida cotidiana se ve reflejado en muchas situaciones donde pueda aplicar el péndulo físico uno bastante común es en 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 4. ANÁLISIS Y CONCLUSIONES A través de esta práctica pudimos concluir que el modelado de un péndulo físico se acerca mucho más a la realidad que el de un péndulo simple. También que en el péndulo físico observamos que el periodo depende estrechamente de la distancia a su centro de masa. Pudimos observar los resultados obtenidos del experimento el péndulo físico no fueron tan aproximados puesto qué las condiciones en el laboratorio no eran las mejores para ponerlo a prueba, estas condiciones no fueron las más ideales y al momento de hacer la comparación de los resultados teóricos y los experimentales nos damos cuenta el péndulo físico osciló con mucha fricción, siendo esta la mayor causa por la cuales resultados nos dieron tan alterado 5. REFERENCIAS [1]. hhttps://es.wikipedia.org/wiki/P %C3%A9ndulo_f%C3%ADsico https://es.wikipedia.org/ [2]. wiki/P %C3%A9ndulo_de_Kater#Fundamento_te.C3.B3rico
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