Lab Fisica

INTRODUCCIÓN
El péndulo físico o también llamado péndulo compuesto; a diferencia de un péndulo simple, éste es un caso más real donde un cuerpo cualquiera oscila alrededor de un eje fijo que no pasa por su centro de masa. En este experimento tomaremos el tiempo de una oscilación del péndulo, y así determinar su periodo, conociendo éste podremos hallar el momento de inercia, como la aceleraciónde la gravedad en forma experimental y lo compararemos con la parte teórica.

OBJETIVOS:
* Determinar el periodo del péndulo físico y compararlo tanto experimental como teóricamente.
* Hallar la aceleración de la gravedad teniendo como dato experimental el periodo del péndulo
* Conocer el momento de inercia de un cuerpo, mediante su movimiento pendular conociendo el periodo.MATERIALES:
* Una balanza de 3 brazos
* Un cronometro digital 1/100 s
* Un transportador 360 °
* Una wincha 1/100 m
* Un disco de acero
* Una regla perforada de acero
* Un soporte universal

FUNDAMENTO TEÓRICO:
Péndulo simple:
Movimiento oscilatorio el cual consiste en una masa puntual que cuelga de una cuerda de masa despreciable, donde el extremo de la cuerdaesta fijo. El movimiento ocurre en un plano vertical accionado por la fuerza de gravedad.

Como vemos en el gráfico la componente del peso (mgsenθ) es la que genera el movimiento de oscilación, ya que ésta actúa siempre hacia θ = 0, oponiéndose al movimiento. Entonces podemos escribir la siguiente relación de acuerdo a la segunda ley de Newton:

Ecuación de movimiento en la direccióntangencial:
Ft = m.at
-mgsenθ = mαL (Ft es negativo porque se opone al movimiento)
Pero α = θ (aceleración angular igual a la segunda derivada de la posición respecto al tiempo) entonces:
-mgsenθ = mθL
Hacemos que senθ ≅ θ tendríamos:
θ+gLθ = 0 (Para que senθ ≅ θ; θ tiene que ser ángulos menores de 10°)
Recordando el sistema masa – resorte, se trataría de un M.A.S:
x+kmx =0 ;
Teníamos que la frecuencia angular (ω) es: ω2=km , entonces para nuestro caso:
ω2=gL ; Y el periodo T=2πω=2πLg

Péndulo Físico:
Cuando un objeto colgante gira alrededor de un eje que no pasa por su centro de masa, y dicho objeto no puede aproximarse a una masa puntual entonces se trata de un péndulo físico. Consideremos un objeto rígido que gira alrededor de un punto O, y estáseparado una distancia r de su centro de masa. El momento de torsión lo da el peso del objeto el cual genera la oscilación.

En el grafico podemos observar que si descomponemos mg, la componente que genera el movimiento es la tangencial (mgsenθ), y al igual que el péndulo simple esta fuerza se opone al movimiento.

Entonces para un movimiento de traslación tenemos:
τ = Iα
Dondesabemos que el torque (τ) viene a ser la distancia r por la fuerza mgsenθ, y la aceleración angular (α) es la segunda derivada de la posición respecto al tiempo (θ):
mgrsenθ = Iθ
Si senθ ≅ θ, (lo cual implica que θ sea menor que 10°) tendríamos:
mgrθ = Iθ
θ+mgrIθ =0
Al igual que el péndulo simple tenemos una relación con el sistema masa- resorte, donde la frecuencia angular (ω) es:ω2=mgrI
Por lo tanto el periodo viene dado por:
T=2πImgr
Procedimiento:
* Primero utilizaremos la balanza para medir la masa de los cuerpos a estudiar y tomaremos nota de estos (el disco y la regla),
* Utilizaremos la wincha y mediremos la distancia de un extremo de la regla hacia un agujero de ésta, y también su longitud total,
* Una vez quetengamos anotados estos datos; procederemos a armar el soporte, donde se encontrara el cuerpo oscilante el cual será puesto a prueba,
* Tomaremos el disco y uniremos éste con la regla, colocando su centro en el agujero correspondiente,
* Después colocaremos éste cuerpo en un eje que está amarrado al soporte y haremos oscilar el cuerpo barriendo un ángulo de 5°,
* Y con un cronómetro...