Física Aplicada: Técnicas Experimentales Básicas
PRÁCTICA Nº 7
PÉNDULO DE TORSIÓN
OBJETIVO:
En esta práctica se pretende determinar el momento de inercia de un
péndulo de torsión, su constante de torsión y su módulo de rigidez.
MATERIAL:
Péndulo de torsión, cronómetro, regla graduada, calibrador, tornillo
micrométrico y balanza.
FUNDAMENTO:
Torsión.- Consideremos una barra cilíndrica (o
un alambre) suspendida verticalmente con su
extremo superior fijo. Mediante un par de fuerzas F y
-F (fig. 1), hacemos girar el extremo inferior, con lo
cual los distintos discos horizontales en que
podemos considerar dividida la barra deslizan unos
respecto de otros. Una generatriz recta (AB) se
convierte en una hélice (AB´). Se dice que el cuerpo
ha experimentado una torsión. Ésta queda definida
mediante el ángulo de giro F 0
6 6 del disco más bajo.
Evidentemente, se trata de un caso de cizalladura y
la constante D, que liga el ángulo de torsión F0
6 6 con el
momento M del par aplicado (que vale M = F . d,
siendo d el diámetro del disco inferior), puede
deducirse a partir de módulo de rigidez o de
cizalladura, G. Si r es el radio de la barra (o del
alambre) y su longitud l, se obtiene:
(1)
siendo D el momento director, o constante de torsión, que está relacionada con
el módulo de rigidez por
(2)
Oscilaciones elásticas. Péndulo de torsión.- Dentro del dominio de
validez de la ley de Hooke, al deformar un cuerpo del modo que sea, aparece
un esfuerzo recuperador proporcional a la deformación que tiende a devolver al
cuerpo su forma primitiva. Si desaparece el esfuerzo deformante, el cuerpo se
encuentra en las condiciones precisas para iniciar un movimiento oscilatorio
armónico.
Por el interés que presentan, estudiaremos las
oscilaciones de un cuerpo alargado sometido a una
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