Guía e Informe sistema péndulo simple




PREINFORME LABORATORIO DE FÍSICA
UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA
SEDE MEDELLÍN


FÍSICA DE OSCILACIONES ONDAS Y ÓPTICA

TEMA: OSCILACIONES DE UN PÉNDULO SIMPLE

PRÁCTICA N°: 3
GRUPO N°:27
DÍA: 28
HORA: 6-8
EQUIPO N°:2
DOCENTE: Yuliana Gonzales
MONITOR: Adrián Ramírez
INTEGRANTES
1. Luis Londoño

2. Miguel Sierra


OBJETIVO GENERAL
­
Verificar el comportamientode oscilador armónico del péndulo simple

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Medir la aceleración de la gravedad mediante el análisis del periodo del sistema.
­Reportar datos experimentales.
­Elaborar e interpretar gráficas experimentales.


FUNDAMENTO TEÓRICO:

Cifras significativas.
Propagación de incertidumbres
Linealización
Regresión lineal
Oscilaciones del péndulo simple


INTRODUCCIÓNSe define el péndulo simple como una masa puntual m que pende de un hilo inextensible y de masa despreciable con respecto a la masa puntual. En la figura 1 se ilustra una posición general de un péndulo simple oscilando. En la misma figura se representa las fuerzas que actúan sobre la masa pendular.


Figura 1. Diagrama de fuerzas en el movimiento de un péndulo simple


La simetría de lasituación física exige utilizar un sistema de coordenadas cuyos ejes tengan las direcciones de la aceleración tangencial () y de la aceleración centrípeta () de la masa. Aplicando la segunda ley de Newton, se obtiene:

Ecuación 1


Ecuación 2



Donde:

T = Tensión en la cuerda,
g = Aceleración de la gravedad,
m = Masa pendular
=Desplazamiento angular
= Velocidad angular
= Aceleración angular
= Longitud pendular


A partir de la ecuación 2 tenemos que:

Ecuación 3


Obsérvese que esta ecuación diferencial no es lineal y por lo tanto el péndulo simple no oscila con M.A.S. Sin embargo, para pequeñas oscilaciones (amplitudes angulares máximas de 10º), y laecuación 3 toma la forma de la ecuación 4, la cual sí describe la ecuación de un oscilador armónico, es decir que para pequeñas amplitudes de oscilación el movimiento pendular es armónico simple.

Ecuación 4


A partir de la ecuación 4, haciendo uso de las unidades del Sistema Internacional, tenemos que la frecuencia propia en Hz y elperiodo del sistema en segundos están dados por las ecuaciones 5 y 6 respectivamente.


Ecuación 5. Frecuencia del sistema


Ecuación 6. Periodo del sistema



PROCEDIMIENTO


Realizar el montaje mostrado en la figura 2 y haciendo uso de una fotocompuerta y del instrumento virtual sonoscopio del paquetePhysicsSensor medir el tiempo necesario para que el péndulo realice una oscilación completa siguiendo los pasos descritos a continuación:


1. Ubicar la fotocompuerta de tal forma que al oscilar el péndulo se interrumpa el haz de luz con el alambre delgado que se encuentra en la parte inferior de la péndola (masa que cuelga del hilo). Ver figura 3


Figura 2



Figura 3


2. Parainiciar la adquisición de datos con la fotocompuerta proceda a conectarla al PC introduciendo la terminal USB en uno de los puertos USB del computador (para alimentar eléctricamente el Diodo Emisor de Luz –LED-) y la otra terminal a la entrada del micrófono (para entrar la señal de respuesta al PC). Posteriormente, ejecute el Sonoscopio de PhysicsSensor y haga oscilar el péndulo (RECORDAR quela amplitud de la oscilación debe ser pequeña para garantizar que el movimiento sea armónico simple).

3. Capture la señal con el Sonoscopio dando clic en el botón capturar cuando el sistema se encuentre “estable” y antes de detener la captura asegúrese que mínimo se hayan realizado 3 interrupciones del haz de luz con el alambre que se encuentra en la base de la péndola. La señal obtenida en...