Presion hidrostaticas

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INFORME Nº 3 DE LABORATORIO DE FÍSICA II

PÉNDULO FÍSICO
1. Introducción.-
En la naturaleza encontramos muchas cosas que oscilan en una posición fija. Algunas de ellas las podemos captar fácilmente con nuestros sentidos, como por ejemplo, una hoja de un árbol que se mueve con el viento, el vaivén de la cola de un perro.
Otras en cambio, como el movimiento periódico del átomo de nitrógeno enla molécula del amoniaco, debemos detectarlas con otros medios.

El hombre también ha fabricado cosas que oscilan alrededor de una posición fija, como la aguja de la máquina de coser o el columpio, por ejemplo. Algunos de aquellos movimientos de vaivén se denominan armónicos simples. Estos movimientos ya han sido estudiados en el tema anterior.

El principio del péndulo fue descubierto por elfísico y astrónomo italiano Galileo, quien estableció que el periodo de la oscilación de un péndulo de una longitud dada puede considerarse independiente de su amplitud, es decir, de la distancia máxima que se aleja el péndulo de la posición de equilibrio. (No obstante, cuando la amplitud es muy grande, el periodo del péndulo sí depende de ella). Galileo indicó las posibles aplicaciones de estefenómeno, llamado isocronismo, en la medida del tiempo. Sin embargo, como el movimiento del péndulo depende de la gravedad, su periodo varía con la localización geográfica, puesto que la gravedad es más o menos intensa según la latitud y la altitud. Por ejemplo, el periodo de un péndulo dado será mayor en una montaña que a nivel del mar. Por eso, un péndulo permite determinar con precisión laaceleración local de la gravedad.

La parte del péndulo físico es una aplicación de los conceptos del movimiento oscilatorio en la vida cotidiana. Como idea general del péndulo físico se nos ocurre el movimiento de una pequeña esfera sujeta por una cuerda fija, en el cual la esfera desarrolla un movimiento periódico completo, cuando va desde un extremo al otro y luego retorna al extremo inicial.
2.Objetivos.-
* Determinar experimentalmente el período y la frecuencia de oscilación de un sistema físico real.
* Estudiar las características del período en el péndulo físico para pequeñas oscilaciones.
* Determinar experimentalmente el momento de inercia de un cuerpo de geometría rectangular.
3. Fundamento teórico.-

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

Si las oscilaciones son pequeñas, el análisis del movimiento de un péndulo real es casi tan fácil que el de uno simple. La imagen siguiente muestra un cuerpo de forma irregular que puede girar sin fricción alrededor de un eje que pasa por el punto O. En la posición deequilibrio, el centro de gravedad está directamente abajo del pivote; en la posición mostrada en la figura, el cuerpo está desplazado del equilibrio un ángulo θ que usamos como coordenada para el sistema. La distancia de O al centro de gravedad es d, el momento de inercia del cuerpo alrededor del eje de rotación es I y la masa total es m. Cuando el cuerpo se desplaza como se muestra, el peso mg causa unmomento de torsión de restitución:

τZ=-mg(d senθ)

El signo negativo indica que el momento de torsión es horario si el desplazamiento es antihorario, y viceversa.

Si se suelta el cuerpo, oscila alrededor de su posición de equilibrio. El movimiento no es armónico simple porque el momento de torsión τZ es proporcional a senθ, no a θ; pero si θ es pequeño, podemos aproximar senθ con θ enradianes, y el movimiento es aproximadamente armónico simple. Entonces:

τZ=-mgd θ

La ecuación de movimiento es τZ=IαZ , asi que:

-mgd θ=IαZ=Id2θdt2

d2θdt2=-mgdI θ

Si comparamos esto con la ecuación de movimiento del MAS, vemos que el papel de (k/m) en el sistema masa-resorte lo desempeña aquí la cantidad (rngd/I). Por tanto, la frecuencia angular está dada por:
ω=mgdI

Y el...
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