Investigando un fenómeno de la naturaleza - informe de laboratorio de fisica 3 (iii)

INTRODUCCIÓN

El péndulo simple es aquel que está constituido por una masa de pequeñas dimensiones, que está suspendida de un hilo inextensible y de peso despreciable.
Cuando la masa se desvía hacia un lado de su posición de equilibrio y se abandona, oscila alrededor de esa posición con un movimiento oscilatorio y periódico, cuya trayectoria es casi una línea recta, si el ángulo entre laposición extrema y la posición de equilibrio no sobrepasa los 15º.

I) OBJETIVOS:

1. Establecer una ley mediante el movimiento de un péndulo simple.
2. Medir tiempos de eventos con una precisión determinada.
3. Calcular la aceleración de la gravedad experimental en el laboratorio.

II) EQUIPOS Y MATERIALES:

* Soporte universal
* Prensa
* Varilla de 20cm
* Clamps* Cuerda de 1m
* Esfera de acero de 51g
* Juego de pesas de 20g c/u
* Cronómetro
* Regla métrica de 100cm
* Transportador circular
* Hojas de papel milimetrado
* Hojas de papel logarítmico

III) INFORMACIÓN TEÓRICA:

* Un péndulo simple está constituido por un cuerpo cuya masa “m” con respecto a la cuerda que lo sostiene es muy superior, de modo quese considera toda la masa concentrada en el centro de masa del cuerpo, que oscila en torno al punto fijo S.
* Para una pequeña amplitud, el péndulo simple describe un movimiento armónico simple, cuyo periodo depende solamente de la longitud del péndulo y de la aceleración “g” debido a la fuerza de gravedad, se expresa teóricamente:

Elementos y Características de un Péndulo Simple:1. Cuerpo de masa m tipo plomada (en relojes normalmente tiene forma de lenteja).
2. Cuerda inextensible de longitud L, de masa despreciable.
3. Amplitud es el ángulo θ formado entre posición de dirección vertical del péndulo y la dirección determinada por la cuerda en una posición de desplazamiento pequeño de la masa pendular.
4. Oscilación completa, es el movimiento del pénduloque partiendo de una posición extrema (un ángulo pequeño θ = 12º), llega a la otra y vuelve a la posición inicial.
5. El periodo T es el tiempo que demora el péndulo en realizar una oscilación completa.

Tratamiento del Movimiento del Péndulo Simple:

1. Se aleja el péndulo de su posición de equilibrio, considerando una amplitud angular no mayor de 12°. Se observa que el péndulo oscilabajo la acción de su peso que no se equilibra con la tensión de la cuerda, resultando oscilaciones isócronas.
2. Se analiza la combinación de la energía potencial y la energía cinética para este movimiento oscilatorio. En el siguiente espacio dibuje identificando en qué lugar del movimiento, el péndulo almacena energía potencial y en qué lugar se manifiesta la energía cinética.

IV)PROCEDIMIENTO:

Primera Parte:

1. Observe el cronómetro y analice sus características. Aprenda su manejo.
¿Cuál es el valor mínimo en la escala?, ¿Cuál es el error instrumental a considerar?
2. Disponga un péndulo de masa m = 51 g y de longitud L = 100 cm
3. Aleje ligeramente la masa a una posición cerca de la posición de equilibrio, formando un ángulo θ (θ ≤ 12°).
4. Suelte lamasa y mida con el cronómetro el tiempo t que se tarda en realizar 10 oscilaciones completas.
5. Cuando el péndulo se mueve con una L igual a 100 cm, que por efecto de ser desplazado a una amplitud de 12º de la posición de equilibrio, inicia un movimiento de vaivén hacia el otro extremo equidistante de esta posición y continua, este movimiento oscilatorio de 20 segundos que correspondenaproximadamente a 10 oscilaciones completas; número y tiempo óptimo para medir el tiempo T de una oscilación completa.
6. Determine el período T de una oscilación completa experimental de acuerdo a la siguiente relación: , donde N es el número de oscilaciones completas.
7. A continuación, revisar la medida “L” del péndulo que hizo oscilar. Observe si la cuerda tiene el comportamiento de...