laboratorio de fisica 3

PENDULO FISICO

Esneyder Espitia peña, Alexander Roy López, Luis Miguel Cantero Galarcio
Departamento de ingeniería, programa de ingeniería de sistemas
Universidad de Córdoba, Montería

Resumen
El objetivo de este laboratorio es comprobar experimentalmente la teoría vista en clases, especialmente la fórmula que rige al periodo del péndulo físico y observar sus diferencias con relacionalpéndulo simple. Luego, compararemos los resultados obtenidos en la práctica con los resultados teóricos y verificar la veracidad de la formula teórica. El presente trabajo muestra la oscilación de un péndulo físico, en el cual se busca analizar algunos conceptos como el periodo de oscilación del péndulo y como se ve afectado este valor al modificar la distancia del punto de rotación al centro degravedad.




TEORIA RELACIONADA

Movimiento armónico simple

El movimiento armónico simple (se abrevia m.a.s.), también denominado movimiento vibratorio armónico simple (abreviado m.v.a.s.), es un movimiento periódico, oscilatorio y vibratorio en ausencia de fricción, producido por la acción de una fuerza recuperadora que es directamente proporcional al desplazamiento pero en sentidoopuesto. Y que queda descrito en función del tiempo por una función senoidal (seno o coseno). Si la descripción de un movimiento requiriese más de una función armónica, en general sería un movimiento armónico, pero no un m.a.s.
En el caso de que la trayectoria sea rectilínea, la partícula que realiza un m.a.s. oscila alejándose y acercándose de un punto, situado en el centro de su trayectoria, de talmanera que su posición en función del tiempo con respecto a ese punto es una sinusoide. En este movimiento, la fuerza que actúa sobre la partícula es proporcional a su desplazamiento respecto a dicho punto y dirigida hacia éste.


Péndulo físico

Un péndulo físico es cualquier cuerpo rígido que puede oscilar alrededor de un eje horizontal bajo la acción de la fuerza de gravedad.

En lafigura 1 se puede representar la oscilación en un instante dado:

 



Figura 1
La distancia desde el punto de apoyo hasta al centro de gravedad del cuerpo es igual a b. En la misma Figura se representan las fuerzas que actúan sobre el cuerpo rígido. Si el momento de inercia respecto a un eje pasa por O del cuerpo rígido es, la segunda ley de Newton de rotación da como resultado,



Se debeobservar que la fuerza de reacción R que ejerce el pivote en O sobre el cuerpo rígido no hace torque, por lo que no aparece en la ecuación. Además, también es necesario resaltar que esta ecuación diferencial no es lineal, y por lo tanto el péndulo físico no oscila con M.A.S. Sin embargo, para pequeñas oscilaciones (amplitudes del orden de los 10º), , por tanto,

es decir, para pequeñasamplitudes el movimiento pendular es armónico. La frecuencia angular propia es:

El periodo y la frecuencia propios serán:

La cinemática del movimiento pendular para pequeñas oscilaciones es en función de las variables angulares (elongación angular, velocidad angular y aceleración angular),



Momento de inercia

El momento de inercia (símbolo I) es una medida de la inercia rotacional de uncuerpo. Cuando un cuerpo gira en torno a uno de los ejes principales de inercia, la inercia rotacional puede ser representada como una magnitud escalar llamada momento de inercia. Sin embargo, en el caso más general posible la inercia rotacional debe representarse por medio de un conjunto de momentos de inercia y componentes que forman el llamado tensor de inercia. La descripción tensorialesnecesaria para el análisis de sistemas complejos, como por ejemplo en movimientos giroscópicos.
El momento de inercia refleja la distribución de masa de un cuerpo o de un sistema de partículas en rotación, respecto a un eje de giro. El momento de inercia sólo depende de la geometría del cuerpo y de la posición del eje de giro; pero no depende de las fuerzas que intervienen en el movimiento.
El...