Pendulo

Scientia et Technica Año X, No 25, Agosto 2004. UTP. ISSN 0122-1701

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ESTUDIO EXPERIMENTAL DE UN PENDULO FISICO UTILIZANDO UN MICROCONTROLADOR AT - 892051
RESUMEN En este trabajo se presenta una propuesta para el estudio experimental de un péndulo físico utilizando para la medición del período de oscilación un cronómetro digital basado en un microcontrolador AT - 892051. Con laintroducción de este sistema de medición se reduce el error sistemático asociado al proceso y se reproducen satisfactoriamente dos características importantes del péndulo: el principio de reversibilidad y la dependencia funcional del valor del período con la distancia entre el eje de rotación y el centro de masa. La primera característica mencionada provee un método para determinar experimentalmente r elradio de giro del cuerpo rígido y el valor de la aceleración de la gravedad g . PALABRAS CLAVES: péndulo, período, eje de rotación, centro de masa, microcontrolador, reversibilidad. ABSTRACT: This paper present a proposal for the experimental study at a physics pendulum using for the determination its period of vibration with the aid of a microcontroler AT-892051. With this form it reduced thesystematic error associated in the process and reproducing two important characteristics of the pendulum; the reversibility property and the functional depend of value’s period with the distance between its axis of rotation an the center of mass. The first characteristic provide a method for the experimental determination radius of gyration and the value of the gravity. KEYWORDS: Pendulum, period,center of mass, microcontroler, reversibility, radius of gyration. 1. INTRODUCCION SEGUNDO LARA A. Magíster en Física. Profesor Universidad Tecnologica de Pereira slara@utp.edu.co RAUL A. ZULUAGA H. Físico. Profesor Universidad Tecnologica de Pereira rzuluaga@utp.edu.co WILLIAM MARIN R. Ingeniero Mecánico. Especialista en instrumentación Física. Profesor Universidad Tecnologica de Pereira wilmar@utp.edu.co RAMIRO RAMÍREZ R. Magíster en Física. Profesor Universidad Tecnologica de Pereira rramirez@utp.edu.co

Dentro del ciclo de estudios básicos en carreras como Ingenierías, algunas Licenciaturas y Tecnologías son comunes los cursos de laboratorio de física general, los cuales apoyan la formación científica en áreas relacionadas con la mecánica, electromagnetismo y la mecánicacuántica. En estos laboratorios generalmente se aborda el tema relacionado con oscilaciones mecánicas a través de varios experimentos entre los cuales se encuentra el péndulo físico (también llamado péndulo compuesto). En este experimento, una de las variables a estudiar, es el tiempo de oscilación cuya medición puede realizarse manual o automáticamente. La medición manual en muchas ocasiones permite laintroducción de errores sistemáticos en el proceso que pueden influir negativamente en los resultados. La medición automática minimiza dicho error con lo cual la incertidumbre en la medida queda asociada fundamentalmente a las características del instrumento utilizado.

A continuación se presenta una propuesta de medición automática fundamentada en el diseño y construcción de un reloj digitalbasado en un microcontrolador AT 892051 con una base de tiempo implementada con cristal de cuarzo y con una resolución de 1x 10-4 s; igualmente se presenta una variante en la suspensión del péndulo. 2. CARACTERÍSTICAS DEL PÉNDULO FÍSICO

Un péndulo físico es un cuerpo rígido de masa m que puede oscilar alrededor de un eje que pasa por un punto A, distinto de su centro de masa. Cuando el cuerpo,cuyo momento de inercia respecto al eje de rotación es IA, se separa de su posición de equilibrio un ángulo ϕ y se r suelta, un momento restaurador τ asociado a la fuerza
r gravitacional mg , le producirá un movimiento oscilatorio cuya ecuación es:
A

r r && τ A = I Aϕ

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Fecha de recepción: 31Mayo de 2004 Fecha de aceptación: 23 Julio de 2004

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