Pendulo fisico

PENDULO FISICO
LABORATORIO N°2
FISICA II

Objetivo: observar y analizar la capacidad de oscilación de un péndulo físico, por medio de datos y graficas.

Palabras clave: péndulo físico, pesas, oscilación, pendiente, periodo.

Abstract: The physical pendulum consisting of an actual object allowed rotating freely around a horizontal axis. Hanging objects may be made to oscillate in a mannersimilar to a simple pendulum. The motion can be described by "Newton's second law for rotation"

I. INTRODUCCION

La diferencia básica entre un péndulo simple y uno compuesto reside en la unión entre la masa oscilante y el punto fijo de rotación. Esta unión es una cuerda "ideal" de masa 0 en el péndulo simple y en el físico es un eje rígido; en este laboratorio aplicaremos el péndulo físicoen comparación con el péndulo simple visto en la practica pasada.

II. MARCO TEORICO

Un péndulo compuesto o físico es cualquier cuerpo rígido que puede oscilar libremente alrededor de un eje horizontal, que no pasa por su centro de masa. En consecuencia, la posición de este cuerpo está determinada, en cualquier instante de tiempo, por el ángulo θ que dicho cuerpo forma con la vertical, talcomo se indica en la figura.

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Así, debemos notar que cuando este cuerpo está desviado de su posición de equilibrio, tal como se ve en la figura, actúa sobre el mismo un par de fuerzas (la normal y el peso), cuyo momento tiene una magnitud dada por:

Mz = −mgl sen θ

Donde el signo negativo debe entenderse como que este momento es opuesto a la rotación, es decir, es un momentorecuperador. Si el momento de inercia del cuerpo respecto del eje de suspensión ZZ’ es designado por “I”, al aplicar el teorema del momento angular tenemos que:

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Considerando sólo pequeñas oscilaciones, es posible poner que θ ≅ θ sen, entonces tenemos:
[pic]
Notando que esta ecuación corresponde a un movimiento armónico simple cuyo periodo es:
[pic](1)

A la vista de la ecuación (1)es fácil observar que un péndulo simple cuya longitud de hilo λ fuera:
[pic]

Tendría el mismo periodo que este péndulo físico. En lo concerniente al periodo de las oscilaciones de un péndulo físico, la masa del mismo puede suponerse concentrada en un punto 0’, cuya distancia al eje de suspensión es λ. Tal punto recibe el nombre de centro de suspensión.

Además debemos notar que en laexpresión (1) puede aplicarse el teorema de Steiner para sustituir el valor del momento de inercia I, en función del momento de inercia IG con respecto a un eje paralelo al eje ZZ’, que pase por el centro de masa del cuerpo (punto G), teniendo entonces:

[pic](2)

Donde K es el radio de giro del cuerpo rígido respecto del eje que pasa por el centro de masa.

En la siguiente figura se harepresentado la expresión (2), es decir, el periodo como función de la distancia entre el punto de suspensión 0 y el centro de masas G. Vemos que tal función presenta un valor mínimo en K = l.

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PERÍODO: Se define como el tiempo que se demora en realizar una oscilación completa.

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FRECUENCIA: Se define como el número de oscilaciones que se generan en un segundo.
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AMPLITUD: Sedefine como la máxima distancia que existe entre la posición de equilibrio y la máxima altura.

CICLO: Se define como la vibración completa del cuerpo que se da cuando el cuerpo parte de una posición y retorna al mismo punto.

OSCILACIÓN: Se define como el movimiento que se realiza siempre al mismo punto fijo

a. Ilustración péndulo fisico

[pic]
Ilustración 1

Cm = centro de masa delsistema
dcm= distancia del punto de suspensión al centro de masa.

III. PRACTICA

a. Materiales

- conjunto de péndulo físico, varilla, soporte.
- masas.
- dinamómetro.
- cronometro.
- metro.
- calculadora.

b. Planteamiento de la practica

1. Armar el montaje del péndulo físico.
2. En un tiempo de 10 segundos, contar el número de oscilaciones, variando la...