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Conservación de energía en un péndulo simple con variación de movimiento



Mariana Mendoza (mamendoza@alumnos.uai.cl)
Francisco Rosende (frosende@alumnos.uai.cl)
Bruno Kind (brkind@alumnos.uai.cl)

Sección: 5

Resumen:

En el presente informe se estudiará la conservación de energía en un péndulo simple y el cómo actúa el efecto del roce en un movimiento anarmónico. Luegode obtener todos los datos requeridos en el laboratorio para los 3 distintos ángulos (5°, 45° y 80°), se calculará el periodo de oscilación, la energía cinética, energía potencial, y la fuerza de roce que se opone al movimiento anarmónico del péndulo.
Se trabajó con un indicador de ángulo, un sensor de rotación el cual mide la velocidad y distancia en función del tiempo y junto al softwareDataStudio, programa que entrega posición y velocidad angular, además de la velocidad tangencial, todo esto en función del tiempo. Los datos arrojaron como resultado de nuestro experimento una energía cinética de 0,0065 Joule, 0,2742 Joule, 0,7328 Joule y una energía potencial de 0,00690,0007 Joule, 0,09660,0006 Joule, 0,22800,0006 Joule (para ángulos de 5°, 45° y 80° respectivamente). Lograndoobtener estos resultados con una precisión del 99,2% y 97,1% respectivamente. El alto valor de precisión evidencia que el procedimiento realizado fue el correcto y que se obtuvo con una gran precisión la energía cinética como la potencial.
Introducción

En este laboratorio se busca demostrar experimentalmente la conservación de energía en un péndulo cuando su movimiento deja de ser armónico, esdecir, de 15° hacia arriba. En la vida cotidiana vemos constantemente sistemas donde teóricamente debiese conservarse el total de energía, no solo en la forma de un péndulo, sino que también en ejercicios físicos de montañas y valles, caída libre, o lanzamiento vertical hacia arriba, en todos estos casos existe la fuerza contraria al movimiento, la fuerza de roce. El objetivo de este informe esanalizar el movimiento anarmónico de un péndulo simple, corroborando la conservación de energía en el sistema.
Para esto se utilizaran fórmulas como:
Periodo de oscilación,
(1)
Para calcular la energía cinética y potencial respectivamente:
Energía cinética,Ec= (2)
Donde m es la masa del péndulo y v la velocidad máxima de la oscilación del péndulo en el grado utilizado.

Para la energía potencial se utiliza,

Ep= (3)
Dondem es la masa del péndulo, h es la altura del péndulo en el grado utilizado y g es la aceleración de gravedad (9,81 )

Para calcular el error de la energía cinética/potencial se debe utilizar la siguiente formula,

A (4)


En tanto, para observar la precisión con la cual se obtuvieron las distintas energías seutiliza la siguiente formula,

Er= (5)
Donde x es el error calculado de la energía cinética/potencial y x es el valor de esta.

Para encontrar la fuerza de roce del experimento se debe graficar la energía cinética vs la energía potencial en Excel.


MontajeExperimental

Para este experimento se realizó un montaje utilizando un péndulo simple. En la fotografía mostrada a continuación se puede detectar una ilustración del montaje realizado. Para efectuar el procedimiento se utilizó un medidor electrónico del ángulo.



Fotografía 1.1 Ilustración del montaje experimental (péndulo)


La obtención de los datos fue realizada con la interfaz PASCO 750 y...