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Pendulo de masa variable, Monografías, Ensayos de Física

Informe de laboratorio de física sobre un Péndulo goteador

Tipo: Monografías, Ensayos

2019/2020
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Subido el 23/03/2020

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Pendulo goteador
AUTORES
Nahuel Barrionuevo, [email protected]
Felipe Ignacio Galmarini, [email protected]
Universidad Favaloro, Laboratorio de Física I
RESUMEN
En esta práctica de laboratorio se tenía como objetivo, de manera experimental, crear
y estudiar un péndulo físico de masa variable para determinar la aceleración de la gravedad.
El montaje consistió en utilizar un tubo de acrílico sostenido de una varilla por un precinto, la
misma se encontraba sujeta a un soporte universal, para luego hacer oscilar este tubo cargado
con diferentes volúmenes de agua.
INTRODUCCIÓN
MOTIVACIÓN
Este experimento se realizo con la intención de recrear una de las experiencias
efectuadas durante la materia, pero en este caso variando la masa, esperando llegar a los
mismos resultados.
OBJETIVO
Hallar el valor de la aceleración de la gravedad con el estudio de un péndulo físico al
que le varia la masa, la posición del centro de gravedad, el periodo y el momento de inercia.
MARCO TEÓRICO
Un péndulo físico es cualquier péndulo real conformado por un cuerpo rígido
arbitrario de tamaño finito que puede oscilar libremente en el campo gravitatorio alrededor de
un eje horizontal fijo y, a diferencia de un péndulo simple, su masa no se encuentra
concentrada en un solo punto.
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Pendulo goteador

AUTORES Nahuel Barrionuevo, [email protected] Felipe Ignacio Galmarini, [email protected] Universidad Favaloro, Laboratorio de Física I RESUMEN En esta práctica de laboratorio se tenía como objetivo, de manera experimental, crear y estudiar un péndulo físico de masa variable para determinar la aceleración de la gravedad. El montaje consistió en utilizar un tubo de acrílico sostenido de una varilla por un precinto, la misma se encontraba sujeta a un soporte universal, para luego hacer oscilar este tubo cargado con diferentes volúmenes de agua. INTRODUCCIÓN MOTIVACIÓN Este experimento se realizo con la intención de recrear una de las experiencias efectuadas durante la materia, pero en este caso variando la masa, esperando llegar a los mismos resultados. OBJETIVO Hallar el valor de la aceleración de la gravedad con el estudio de un péndulo físico al que le varia la masa, la posición del centro de gravedad, el periodo y el momento de inercia. MARCO TEÓRICO Un péndulo físico es cualquier péndulo real conformado por un cuerpo rígido arbitrario de tamaño finito que puede oscilar libremente en el campo gravitatorio alrededor de un eje horizontal fijo y, a diferencia de un péndulo simple, su masa no se encuentra concentrada en un solo punto.

MÉTODO EXPERIMENTAL Para comenzar se miden las dimensiones relevantes del péndulo goteador: Longitud total del tubo L , diámetro φ , distancia al centro de masa del tubo vacío dcm y la masa del tubo vacío mo. Se puede hallar la masa por unidad de longitud del líquido en el tubo λ , que está relacionada con la densidad ρ y el diámetro del tubo φ , mediante la ecuación: (1) Con este valor podemos determinar la masa del tubo con cierto volumen de agua mediante la ecuación: (2) , siendo y la altura de la columna de agua medida desde el extremo inferior. Para un péndulo goteador el momento de inercia relativo al centro de rotación esta dado por: (3) , donde el valor de Io se puede determinar de la medición del período para el péndulo vacío. Cuando se generan oscilaciones pequeñas el periodo T viene dado por: (4) , que se relaciona con la distancia del centro de masa al centro de rotación mediante la formula: (5) Por lo tanto, si se quiere calcular el periodo para el tubo vacío se debe utilizar la ecuación (4) con y llegar a la siguiente formula: (6) λ = ρ. π. φ^2 4 m ( y ) = mo + λ. y I ( y ) = Io +

λy. ( y^2 + 3 ⋅ L^2 − 3 ⋅ Ly ) T ( y ) = 2 π I ( y ) m ( y ). g. dcm ( y ) dcm ( y ) = dcm + λ. y. ( Ly 2 ) mo 1 + λ. y mo y = 0 To = 2 πIo mo. g. dcm

Figura 2: Análisis de correlación entre el periodo T y la altura del agua L. DISCUSIÓN / CONCLUSIÓN Aunque para este experimento no se haya podido utilizar un péndulo goteando, se solucionó realizando varios péndulos con diferentes volúmenes de agua. Se pudo determinar con un cierto grado de exactitud la aceleración de la gravedad dentro de un rango de valores aceptables de error. BIBLIOGRAFÍA

1. Serway, Raymond A. Física. Tomo I, Cuarta edición. Ed. Mc. Graw Hill.

  1. Sears, Zemansky, Young y Freedman. Física universitaria.
  2. Motion of a leaky pendulum, R. W. Mires y R. D. Peters, Am. J. Phys. 62, 137 (1994).
  3. Péndulo físico, S. Gil y E. Rodríguez, esta serie (1999). T[s] 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, L[m] 0 0,105 0,21 0,315 0,42 0,525 0,63 0,735 0,84 0,945 1,