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Análisis del Comportamiento de un Péndulo Físico, Apuntes de Física

Pendulo simple laboratorio con todo lo relacionado con el péndulo simple y sus características y métodos

Tipo: Apuntes

2020/2021

Subido el 05/04/2021

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06/10/2020
PÉNDULO FISICO
J. Garay, D. Martínez, F. Génez, C. Mejía, J. Contreras
Departamento de Licenciatura en
Física Universidad de Sucre,
Sincelejo
RESUMEN
En el presente informe de laboratorio se estudiará el comportamiento de un péndulo físico con una variable (la longitud de un cuerpo
rígido) desde de diferentes puntos realizaba varias oscilaciones, y a su vez lo que ocurre en al hacer oscilaciones en un punto de origen
con respecto a su eje horizontal y continuación se realizó todo el análisis de los resultados completo, graficas elaboradas a partir de
una toma de datos (altura-periodo), para saber una relación de los péndulos, saber que es un péndulo reversible y porque este se hace
llamar así, por ultimo ver como esto se refleja en la vida cotidiana.
Palabras Claves: péndulo físico, altura, periodo, solido rígido
ABSTRACT:
In this laboratory report we will study the behavior of a physical pendulum with a variable (the length of a rigid body) from different
points carried out several oscillations, and in turn what happens when making oscillations at a point of origin with respect to its
horizontal axis and followed, all the analysis was carried out, complete results, graphs made from a data collection (height -period), to
know a relationship of the pendulums, to know that it is a reversible pendulum and why it is called that , finally see how this is
reflected in everyday life.
Keywords: physical pendulum, height, period, rigid solid
1.
TEORÍA RELACIONADA
Cualquier sólido rígido colgado de algún punto diferente del
centro de masas oscilará cuando se desplace de su posición
de equilibrio y recibe el nombre de péndulo físico. La
fotografía muestra un aparato de doble uso, ya que por su
parte anterior es una máquina de Atwood, mientras que por
su parte posterior es un péndulo compuesto o físico.
Pensamos que el constructor del aparato pensó con ello en la
posibilidad de utilizar dos métodos alternativos de evaluar el
valor de la aceleración de la gravedad, g. En lo referente al
péndulo físico, se aprecia que está compuesto por una barra
rígida que pivota sobre un punto cercano a uno de sus
extremos y por una pesada lenteja cuya posición a lo largo
de la barra puede ajustarse mediante un tornillo. De esta
forma, la evaluación del momento de inercia del sólido
rígido respecto al eje de giro se convierte en un sencillo
problema de física.[1]
Para leves desplazamientos del solido rígido respecto a su
posición de equilibrio (pequeño desplazamiento angular), el
movimiento resultante es aproximadamente armónico
simple, cumpliéndose la relación:
2. MONTAJE Y PROCEDIMIENTO
Figura 1: Montaje de un Péndulo Compuesto.
Paso 1: se utilizó el simulador
http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica3/oscilaciones/compuesto/com
puesto.html .
Paso 2:se ubica la varilla del péndulo, a 5cm y con ayuda de un
cronometro(nuevo) medimos el periodo 3 veces del péndulo para
luego sacar un promedio.
Paso3: se repitió el paso 2, pero cambiándolas medidas de 10ª
45 cm y se hizo lo mismo, es decir, medir los periodos.
Paso 4: se plasmaron los resultados en una tabla.
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06 / 10 / PÉNDULO FISICO J. Garay, D. Martínez, F. Génez, C. Mejía, J. Contreras Departamento de Licenciatura en Física Universidad de Sucre, Sincelejo RESUMEN En el presente informe de laboratorio se estudiará el comportamiento de un péndulo físico con una variable (la longitud de un cuerpo rígido) desde de diferentes puntos realizaba varias oscilaciones, y a su vez lo que ocurre en al hacer oscilaciones en un punto de origen con respecto a su eje horizontal y continuación se realizó todo el análisis de los resultados completo, graficas elaboradas a partir de una toma de datos (altura-periodo), para saber una relación de los péndulos, saber que es un péndulo reversible y porque este se hace llamar así, por ultimo ver como esto se refleja en la vida cotidiana. Palabras Claves: péndulo físico, altura, periodo, solido rígido ABSTRACT: In this laboratory report we will study the behavior of a physical pendulum with a variable (the length of a rigid body) from different points carried out several oscillations, and in turn what happens when making oscillations at a point of origin with respect to its horizontal axis and followed, all the analysis was carried out, complete results, graphs made from a data collection (height-period), to know a relationship of the pendulums, to know that it is a reversible pendulum and why it is called that , finally see how this is reflected in everyday life. Keywords: physical pendulum, height, period, rigid solid

1. TEORÍA RELACIONADA Cualquier sólido rígido colgado de algún punto diferente del centro de masas oscilará cuando se desplace de su posición de equilibrio y recibe el nombre de péndulo físico. La fotografía muestra un aparato de doble uso, ya que por su parte anterior es una máquina de Atwood, mientras que por su parte posterior es un péndulo compuesto o físico. Pensamos que el constructor del aparato pensó con ello en la posibilidad de utilizar dos métodos alternativos de evaluar el valor de la aceleración de la gravedad, g. En lo referente al péndulo físico, se aprecia que está compuesto por una barra rígida que pivota sobre un punto cercano a uno de sus extremos y por una pesada lenteja cuya posición a lo largo de la barra puede ajustarse mediante un tornillo. De esta forma, la evaluación del momento de inercia del sólido rígido respecto al eje de giro se convierte en un sencillo problema de física.[1] Para leves desplazamientos del solido rígido respecto a su posición de equilibrio (pequeño desplazamiento angular), el movimiento resultante es aproximadamente armónico simple, cumpliéndose la relación:

2. MONTAJE Y PROCEDIMIENTO

Figura 1 : Montaje de un Péndulo Compuesto. Paso 1 : se utilizó el simulador http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica3/oscilaciones/compuesto/com puesto.html. Paso 2 :se ubica la varilla del péndulo, a 5cm y con ayuda de un cronometro(nuevo) medimos el periodo 3 veces del péndulo para luego sacar un promedio. Paso3: se repitió el paso 2, pero cambiándolas medidas de 10ª 45 cm y se hizo lo mismo, es decir, medir los periodos. Paso 4: se plasmaron los resultados en una tabla.

J. Garay, F. Génez, J. Contreras, D. Martínez y C. Mejía Tabla de resultados

3. ANÁLISIS Y RESULTADO El análisis entorno a esta experimentación, se empezará calculando periodos con la fórmula dada por la teoría, a continuación, los resultados: =1, =1, =1, =1, =1, Luego se procede a hacer el respectivo análisis del que se puede deducir lo siguiente; al realizar los respectivos cálculos comparativos se puede apreciar cómo los resultados entre la teoría y la práctica experimental llevada a cabo con el simulador, discrepan en hasta un poco más de 2% en el caso más alejado y 0,6% en el que menos, dando un promedio de 1,14% de diferencia, basado en estos resultados se puede decir que si cumple la ecuación 2 para el péndulo estudiado; a esta conclusión se llegó después de comparar los resultados arrojados en la tabla donde se recolectaron los datos, representados de igual modo en la gráfica realizada de T vs x. misma que muestra el incremento a medida que la distancia x se aproxima al centro de masa de la varilla, tal como lo muestran los libros de física estudiados y consultados. Más aun, en los textos dice que cuando este valor se acerca al centro de masa sucede que el periodo es infinito; esto lo dice la teoría, tal como lo evidencia el laboratorio realizado. Se cita ahora, una aplicación muy interesante del péndulo físico, el péndulo reversible cuyo fundamento es el del péndulo físico que se caracteriza por tener varias soluciones de la distancia h al centro de masas que presentan el mismo periodo. En la práctica significa, que se puede hacer oscilar al péndulo en torno a dos ejes paralelos situados a ambos lados respecto del centro de

masas. El péndulo de Kater es un péndulo reversible

ideado por el capitán de la armada británica Henry

Kater en 1817 como un gravímetro destinado a medir

la aceleración de la gravedad local. Su ventaja, con

respecto a anteriores métodos gravimétricos de tipo pendular se basa en que para la medida de la aceleración

de la gravedad g, no es necesario determinar ni el centro

de gravedad ni el centro de oscilación del péndulo y,

sin embargo, permite obtener ya una adecuada precisión para la medida de g [2]. Es útil en este punto hacerse la pregunta cómo es que con un péndulo de este tipo se puede obtener la gravedad, pues bien, teniendo nociones básicas sobre péndulo físico, sería sencillo, lo que haría es determinar centro de masa, longitud del péndulo, y la distancia x, del centro de masa, lo siguiente sería determinar con ayuda de un cronómetro el periodo, por último, utilizando la fórmula planteada despejar g e ingresar los valores recolectados, así se obtendría la gravedad aproximada en el sitio. Para terminar, se puede decir que, según lo descrito anteriormente una de las aplicaciones más utilizadas del péndulo físico en su tiempo, fue la de instrumento para determinar la gravedad en ciertos sitios, también hoy día se utiliza en puentes colgantes para minimizar los efectos de los vientos y sismos; de igual modo por posibles oscilaciones en edificios por vientos, en grúas de demolición también lo utilizan para que estas puedan funcionar; y por último otra aplicación famosa de péndulo físico fue la creada por León Foucault, con el que demostró la rotación de la tierra.

4. CONCLUSIONES Finalmente se puede inferir que se cumplió con el objetivo principal el cual fue comprender mejor este concepto, esto se afirma teniendo en cuenta los distintos resultados obtenidos en la práctica, se dijo que los errores cometidos fueron mínimos ya que al observar los distintos períodos nos pudimos dar cuenta de eso. Seguidamente se afirma que cuando más se acerca al eje de oscilación al centro de gravedad su periodo

POSICION X T

1 45 1,92^ 1,76^ 1,72^ 1,

9 5 2,66^ 2,68^ 2,74^ 2,

J. Garay, F. Génez, J. Contreras, D. Martínez y C. Mejía

6. ANEXSOS

X T prom.