Pendulo Simple

Experiencia N° 1: MOVIMIENTO PENDULAR

OBJETIVOS

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

MATERIALES

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

FUNDAMENTO TEÓRICO

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, que oscila en torno al punto fijo S.
Para una pequeña amplitud, el péndulo simpledescribe 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)
Donde “L” representa la longitud medida desde el punto de suspensión hasta la masa puntual.

Elementos y características de un péndulo simple:
1. Cuerpo de masa m tipo plomada (en relojes normalmente tieneforma de lenteja).
2. Cuerda inextensible de longitud L, de masa despreciable.
3. Amplitud es el ángulo 6 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. Oscilación completa, es el movimiento del péndulo que partiendo de una posición extrema (un ángulo pequeño Ɵ = 12°), llega ala otra y vuelve a la posición inicial.
5. El periodo T es el tiempo que demora el péndulo en realizar una oscilación completa.

Tratamiento del movimiento del péndulo simple:
1. Se aleja el péndulo de su posición de equilibrio, considerando una amplitud angular no mayor de 12°. 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 analiza la combinación de la energía potencial y la energía cinética para este movimiento oscilatorio. En el siguiente espacio dibuje identificando en qué lugar del movimiento, el péndulo almacena energía potencial y en qué lugar se manifiesta la energía cinética.
PROCEDIMIENTO

1. Observe el cronómetro y analice sus características. Aprenda su manejo. ¿Cuál esel valor mínimo en la escala?, ¿cuál es el error instrumental a considerar?, consulte con su profesor.
2. Disponga un péndulo de masa m = 50 g 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≤12°).
4. Suelte la masa y mida con el cronómetro el tiempo t que se tarda en realizar 10 oscilaciones completas.
5.Cuando el péndulo se mueve con una L igual a 100 cm, que por efecto de ser desplazado a una amplitud de 12° de la posición de equilibrio, inicia un movimiento de vaivén hacia el otro extremo equidistante de esta posición, y continúa este movimiento oscilatorio de 20 segundos que corresponden aproximadamente a 10 oscilaciones completas; número y tiempo óptimo para medir el tiempo T de una oscilacióncompleta.
6. Determine el periodo T de una oscilación completa experimental de acuerdo
a la siguiente relación: T = t/N, donde N es en número de oscilaciones completas.
7. A continuación revisar la medida “L” del péndulo que hizo oscilar. Observe si la cuerda tiene el comportamiento de cuerda inextensible o hay una variación en su medida. Coloque la nueva medida como L final en la Tabla N°1.8. Hacer mediciones para 10 oscilaciones completas para cada medida de L, revisando las L como el paso 7; colocar los “T” medidos en la Tabla N°1 así como los nuevos valores L.









CUESTIONARIO

1. De la tabla 1 grafique T2(s) versus L (cm) en papel milimetrado. A partir del gráfico determine el valor experimental porcentual con respecto al valor g = 9,78m/s2 (aceleración de...