Informe Péndulo De Torsión

Abril-5-2011
EL PENDULO FISICO

Autores: Aguiar Vesga Juan Sebastián, Fitatá Silva Wilber Manuel, Macias Bueno Freddy Alexander, Villalobos Sarmiento Susan Julieth.
La presente experiencia tuvo como objetivo determinar el momento de inercia de una barra homogénea respecto a un eje perpendicular que pasa por un extremo.
FUNDAMENTOS TEORICOS:
Esindispensable tener ciertos conceptos teóricos básicos, los cuales servirán de apoyo para comprender, determinar y analizar los resultados obtenidos en esta experiencia, entre ellos: péndulo físico, oscilación, periodo, centro de gravedad, y ecuación del momento de inercia de un péndulo físico.
Péndulo físico:
El físico astrónomo italiano Galileo Galilei, en su búsqueda científica de la sabiduría,encontró interesante, el movimiento que describía un péndulo al ser despedido de cierta altura con una inclinación determinada menor de 15° para ser balanceado. Determino que el periodo de oscilación era independiente de la masa del cuerpo en el extremo de la cuerda y de la amplitud del movimiento, al concluir que, solo dependía de la longitud de la cuerda del extremo a extremo de ella.
El péndulofísico, también llamado péndulo mixto, consiste en un compuesto formado por un cuerpo rígido de forma irregular, móvil en torno a un punto
o a eje fijos, y que oscila solamente por acción de su peso.
Periodo para amplitudes de oscilaciones pequeñas.
El periodo del péndulo físico para pequeñas amplitudes de oscilación está dado por la expresión: T=2π√IK , donde k=mgh; es decir que el periodo deoscilación viene dado por T=2√Imgh
m=la masa del mismo, g=la aceleración de la gravedad del lugar, d=la distancia del centro de masa del péndulo al centro de rotación.
Siendo I el momento de inercia I=K(T2π)2
Oscilación: “Oscilación, en física, química e ingeniería, movimiento repetido de un lado a otro en torno a una posición central, o posición de equilibrio.”

Periodo: “Es el tiempo quetarda un ciclo u oscilación y siempre es positivo”

Péndulo físico: “Un péndulo físico es cualquier péndulo real, que usa un cuerpo de tamaño finito, en contraste con el modelo idealizado de péndulo simple en el que toda la masa se concentra en un punto.”

Centro de Gravedad: “Punto de aplicación de la fuerza peso en un cuerpo, y que es siempre el mismo, sea cual sea la posición delcuerpo.”

MATERIAL UTILIZADO
Para realizar la experiencia fue necesario una varilla homogénea, cinta métrica, soporte con su varilla, nuez, espiga de eje, cronometro y balanza.
PROCEDIMIENTO
En el laboratorio procedimos de la siguiente manera, buscamos la posición de equilibrio de la varilla homogénea, para así encontrar su centro de gravedad, esta varilla fue previamente llevada a la balanza paracalcular su masa. Luego la hicimos oscilar por un extremo y medimos su periodo de oscilación. A esta le añadimos otra varilla con el fin de hacerla oscilar por otro orificio que no coincidiera con su centro de gravedad y medimos este nuevo periodo. En ambos caso medimos con la cinta métrica la distancia del centro de gravedad al eje de rotación.
A continuación apreciamos los datos obtenidos y suscálculos respectivos:
Primer montaje: (oscilación de la varilla por un orificio desde un extremo)
* Promedio del periodo de oscilación de la varilla desde el extremo: 1.27 s
* Masa de la varilla: 521 gr = 0.52kg
* Longitud de la varilla (L): 50cm = 0.5 m; L2: 0.25 m2
* Longitud desde el eje hasta el C.G= 25.2cm=0.25m
A partir de la ecuación T=2√Imgh determinaremos elmomento de inercia experimental de la varilla homogénea con respecto a un eje perpendicular a la regla por un extremo.
T=2√Imgh I=K(T2π)2
I=(0.521 kg*9.8ms2*0.252m)(1.27 s2π)2 = 1.29Nm0.040 s2=0.05 kg.m2
A continuación determinaremos el momento de inercia teórico usando la relación: I=13mL2 130.521 kg0.25m2=0.043 kg.m2
Anteriormente calculamos el momento de inercia teórico y experimental...