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Laboratorio virtual de péndulo simple, Ejercicios de Química

Química

Una actividad de laboratorio virtual sobre el péndulo simple. Se describen los objetivos de aprendizaje y se detallan los pasos para realizar el experimento. Se analiza el efecto de la longitud del péndulo en el período de oscilación y se calcula la aceleración debido a la fuerza de gravedad experimental. Se concluye que la masa del péndulo no afecta el período de oscilación.

Tipo: Ejercicios

2022/2023

A la venta desde 22/09/2023

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Actividad 13: Laboratorio virtual MAS
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Actividad 13: Laboratorio virtual
MAS
Descripción
Juega con uno o dos péndulos y descubre cómo el período de un péndulo simple
depende de la longitud de la cadena, la masa del péndulo, la fuerza de gravedad y la
amplitud de la oscilación. Observa la energía en el sistema en tiempo real y cambia la
cantidad de fricción. Mide el período usando el temporizador o cronómetro. Utiliza el
péndulo para encontrar el valor de g en el Planeta X. Observa el comportamiento
anarmónico a gran amplitud.
Objetivos de Aprendizaje
Diseña experimentos para determinar qué variables afectan el período de un
péndulo.
Describe cuantitativamente cómo el período de un péndulo depende de esas
variables.
Explica el pequeño ángulo de aproximación, y define que constituye un ángulo
"pequeño".
Determina la aceleración gravitacional del Planeta X.
Explica el concepto de conservación de energía mecánica usando la energía
cinética y la energía potencial gravitatoria.
Describe la Tabla de Energía basándote en la posición o la velocidad del péndulo.
Entre a la página web: https://phet.colorado.edu/sims/html/pendulum-
lab/latest/pendulum-lab_es.html
Experimento 1: El péndulo, su periodo versus su masa.
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¡Descarga Laboratorio virtual de péndulo simple y más Ejercicios en PDF de Química solo en Docsity!

Actividad 13: Laboratorio virtual

MAS

Descripción

Juega con uno o dos péndulos y descubre cómo el período de un péndulo simple depende de la longitud de la cadena, la masa del péndulo, la fuerza de gravedad y la amplitud de la oscilación. Observa la energía en el sistema en tiempo real y cambia la cantidad de fricción. Mide el período usando el temporizador o cronómetro. Utiliza el péndulo para encontrar el valor de g en el Planeta X. Observa el comportamiento anarmónico a gran amplitud.

Objetivos de Aprendizaje

Diseña experimentos para determinar qué variables afectan el período de un péndulo. Describe cuantitativamente cómo el período de un péndulo depende de esas variables. Explica el pequeño ángulo de aproximación, y define que constituye un ángulo "pequeño". Determina la aceleración gravitacional del Planeta X. Explica el concepto de conservación de energía mecánica usando la energía cinética y la energía potencial gravitatoria. Describe la Tabla de Energía basándote en la posición o la velocidad del péndulo. Entre a la página web: https://phet.colorado.edu/sims/html/pendulum- lab/latest/pendulum-lab_es.html Experimento 1: El péndulo, su periodo versus su masa.

  1. Dirija el cursor al recuadro superior derecho donde dice Mass 1, para cambiar el valor de la masa, arrastre el botón azul a la izquierda para disminuir la masa y a la derecha para aumentar la masa o presione el botón con la flecha del lado izquierdo para disminuir la masa y el de la derecha para aumentar la masa.
  2. Verifique que el largo del cable diga 0.70m, donde dice Length.
  3. Dirija el cursor al lado inferior izquierdo donde está el recuadro color gris. Hay un recuadro en el lado izquierdo donde dice Stopwatch, haga clic con el mouse en el recuadro, para seleccionar un cronometro que debe aparecer cuando se selecciona esta alternativa.
  4. Según la tabla 1 (columnas 2 y 3) los valores de masa que utiliza son los siguientes: a) Madera = 0.10kg b) Plástico = 0.15kg c) Aluminio = 0.30kg d) Bronce = 0.70kg
  5. Una vez cambie el valor de la masa, con el mouse presione el botón izquierdo sobre la masa azul y arrástrelo a la izquierda hasta que aparezcan -20 grados y suelte la masa, soltando el botón izquierdo del mouse. Una vez suelte la masa deben aparecer dos marcas azules marcando los 20 grados a la izquierda y 20 grados a la derecha.
  6. Al no tener fricción el péndulo se mantendrá oscilando entre -20 y 20 grados.
  7. Dirija el cursor al cronometro y cuando el cable del péndulo este en la marca azul de -20 grados presione el botón de play en el cronometro, espere a que oscile 5 veces y presiónelo otra vez para detener el cronometro en la misma posición donde inicio. Anote la medida en columna 4, tabla 1.
  1. Gráfica 1: Inserte aquí debajo una gráfica hecha en Excel, tipo (X, Y) con datos de las tabla 1. El título de la gráfica es: Periodo (s) vs masa (kg). Colocar en el eje de X (variable independiente, columna 3) la masa en (Kg) y el eje de Y (variable dependiente, columna 5) el periodo experimental en segundo (s). Los pares ordenados, puntos (X, Y) a graficar serán los valores correspondientes de la tabla para: ( m1, Tcaso1) :( m2,Tcaso2) :( m3, Tcaso3): ( m4, Tcaso4). R//
  2. De la tabla 1 y gráfica 1, conteste, en sus propias palabras: Si se mantiene fijo o constante la longitud del péndulo, ¿Qué efecto tiene, sobre el periodo de oscilación el cambiar la masa del péndulo? R// Se observo que hubo cambios en la masa y ciertos cambios mínimos en el lapso según esta. Experimento 2: El péndulo, su periodo versus su longitud.
  3. Para esta tabla mantenga la cantidad de masa del péndulo en 0.70kg
  4. En la parte superior derecha cambie la longitud del cable según los valores de la tabla 2.
  1. Dirija el cursor al cronometro y cuando el cable del péndulo este en la marca azul de -20 grados presione el botón de play en el cronometro, espere a que oscile 5 veces y presiónelo otra vez para detener el cronometro en la misma posición donde inicio. Vea imagen y ejemplo en tabla 2, columna 3. El tiempo de 10.11 segundo. Nota. Una oscilación es el movimiento desde donde inicia el recorrido del cable hasta completar una vuelta de ida y de regreso.
  2. El valor del cronometro divídalo entre las cinco oscilaciones y anote el resultado en la columna del periodo (T) en la tabla 2, columna 4.
  3. El valor de periodo (T) elévelo al cuadrado y anótelo en la tabla 2, columna 5, bajo T2. Ahora calcule la aceleración debido a la fuerza de gravedad experimental con la siguiente fórmula y anote el resultado en la columna 6 de tabla 2.
  4. Repita los pasos anteriores para los siguientes casos, longitud en columna 3 de la tabla 2. Para calcular el promedio de la aceleración de gravedad experimental ( gE), utilice la fórmula:
  5. Para determinar la exactitud, calcular el % de Error entre el valor teórico de la aceleración de gravedad (9.81m/s2) y el valor promedio experimental, la fórmula de % de error es (las barras | | en el numerador son de valor absoluto):

Colocar en el eje de X (variable independiente) la longitud en (metro) y el eje de Y (variable dependiente) el periodo al cuadrado en segundo cuadrado (s2). Los pares ordenados, puntos (X, Y) a graficar serán los valores correspondientes de la tabla para: ( L1,T2 caso1) :( L2, T2 caso2) :( L3, T2 caso3): ( L4, T2 caso4), ( L5, T2 caso5), ( L6, T2 caso6). R//

  1. De la tabla 2 y gráfica 2, conteste, en sus propias palabras: Si se mantiene fija o constante la masa del péndulo, ¿Qué efecto tiene sobre el periodo de oscilación, el cambiar la longitud del péndulo? R// Podemos observar que a mayor longitud mayor es el periodo de oscilación

Conclusión del laboratorio:

Según lo llevado a cabo en la primera parte del laboratorio en el que observamos la dependencia de la masa respecto con el lapso del péndulo, y es nula debido a que no es dependiente una de la otra, debido a que no influye el peso que tenga el lapso continuamente va a ser el mismo. En esta parte del laboratorio para lograr encontrar la aceleración se tuvo presente la longitud del péndulo.