Analizando un fenomeno de la naturaleza

INVESTIGANDO UN FENÓMENO DE LA NATURALEZA
MOVIMIENTO PENDULAR

“La condición general para que se repita un fenómeno es que se realice con las mismas condiciones iniciales...” PRINCIPIO DE CAUSALIDAD

I. OBJETIVOS

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

II. EQUIPOS Y MATERIALES

- Soporte universal
- Prensas
- Varilla de 20cm
- Clamps
- Cuerda
- Juego de pesas
- Cronómetro
- Regla métrica
- Transportador circular
- Hojas de papel milimetrado
- Hoja de papellogarítmico

III. OBSERVACIÓN CUALITATIVA
Fig. 3.1

Monte dos péndulos y hágalos oscilar simultáneamente. Compare sus periodos de
oscilación para los siguientes casos:
1. Las mismas masas, longitudes y amplitudes.
2. Las mismas masas y longitudes pero distintas amplitudes.
3. Las mismas longitudes y amplitudes pero diferentesmasas.
4. Las mismas masas y amplitudes pero diferentes longitudes

Analice cada uno de los casos anteriores, escriba sus observaciones.
IV. 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 que se considera toda la masa concentrada en el centro de masa del cuerpo, queoscila 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 la aceleración “g” debido a la fuerza de gravedad, se expresa teóricamente :

T = 2π L
g

(3.1)

Elementos ycaracterísticas 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. Oscilacióncompleta, es el movimiento del péndulo que partiendo de una posición extrema (un ángulo pequeño θ = 12°), 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.

S

θ
Lm

Fig. 3.2
Tratamiento del movimiento del péndulo simple

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

V. PROCEDIMIENTO

PRIMERA PARTE

1. Observe el cronómetro y analice sus características. Aprenda su manejo.
¿Cuál es elvalor mínimo en la escala?, ¿Cuál es el error instrumental a considerar, consulte con su profesor?.
2. Disponga un péndulo de masa m = 20g 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 ≤ 12º ) .
4. Suelte la masa y mida con el cronómetro el tiempo t que se tarda en realizar
10 oscilaciones...