LABORATORIO DE FISICA III

GUIA # 1

MOVIMIENTO PERIÓDICO: PÉNDULO DE HILO

INTRODUCCIÓN

En este experimento vamos a analizar el comportamiento de un péndulo de hilo, ante la variación de su longitud, su masa y su ángulo. Para tal efecto se determinará el periodo (T) en diferentes ocasiones: esto es se variarán los parámetros longitud y masa por separado.

Con los datos obtenidos se realiza un análisis gráfico, el cual nos va a permitir determinar la relación funcional entre dichos parámetros y el periodo de oscilación.

OBJETIVOS

- Determinar la relación existente entre el periodo de oscilación y los parámetros longitud y ángulo.

- Determinar el valor de la gravedad en el laboratorio utilizando el péndulo de hilo.

MATERIALES

Ple estativo, varilla soporte de 600 y 250 mm, nuez doble, platillo para pesas de ranura, pesas de ranura de 10g y de 50g, pasador contador, cinta métrica, sedal (80cm).

MARCO TEORICO

Un péndulo simple no es más que una masa puntual “m” suspendida verticalmente mediante una cuerda o hilo inextensible de masa despreciable y longitud “l”. Cuando la partícula se desplaza a una posición x (ángulo que hace el hilo con la vertical) y luego se suelta, el péndulo comienza a oscilar, naturalmente es imposible la realización práctica de un péndulo simple, pero si es accesible a la teoría.

El péndulo describe una trayectoria circular, un arco de una circunferencia de radio l. las fuerzas que actúan sobre la partícula (masa m) son dos el peso mg (gravedad g) y la tensión (T) del hilo o cuerda, el ángulo está representado (θ). Como

pauta importante a tener en cuenta a la hora de analizar el comportamiento del péndulo simple es que este es un caso de movimiento periódico el cual presenta un periodo y una frecuencia angular dados por la expresión que se muestra a continuación:

ω=√ gl →T=2 π √ lgDonde ω representa a la frecuencia angular y T al periodo cada uno correspondiente al sistema péndulo simple, entre tanto la longitud de la cuerda está representada por l y la gravedad respectivamente con g. Como se puede observar en la segunda expresión el periodo T no depende de la geometría ni de la masa del cuerpo que oscila o se mueve.

MONTAJE

PROCEDIMIENTO

PARTE I: LONGITUD CONSTANTE

Se realizó un montaje en el cual se trató de minimizar errores al máximo. Primero se tomó la longitud del péndulo la cual fue de 60cm, y se tomaron los tiempos correspondientes a 10 oscilaciones con masas de 50g y 100g y estos fueron anotados en la siguiente tabla.

M (g) t (s) T (s)50 15,41 1,541100 15,39 1,539

PARTE II: MASA CONSTANTE

Se escogió una masa fija de 50g y se varió la longitud del péndulo y se midió con un ángulo de 10°, los resultados se anotaron en la siguiente tabla.

L (cm) 50 40 30 20 10 5t (s) 13,75 12,31 10,86 9,18 6,75 4,94

T (s) 1,418 1,269 1,099 0,898 0,634 0,448

PARTE III: LONGITUD CONSTANTE

En esta parte se escogió una masa fija de 50g y se varió el Angulo del péndulo, tratando de que este fuera mayor de 10°, los resultados fueron anotados en la siguiente tabla.

Ángulo 15° 20° 25° 30°t (s) 11,02 10,95 10,97 11,01T (s) 1,102 1,095 1,097 1,101

EVALUACIÓN

1. Realiza un gráfico de T en función de la longitud L.

2. ¿Cómo influye la longitud del péndulo sobre el periodo?

La longitud del péndulo influye de manera proporcional sobre el periodo ya que a medida de que aumenta la longitud de la cuerda, el periodo aumenta (son directamente proporcionales).

3. Realiza un ajuste a la curva y determina la relación funcional entre las variables (grafica T - √L ).

Ajuste lineal (T - √ l )

Valor experimental de 2π

√g

Sabemos que la ecuación del periodo “T” es:

T=2π √ Lg → T=2π√g

√L

El valor teórico debe estar aproximado al valor experimental, lo cual se comprueba de la siguiente manera:

Valor Teórico Valor Experimental

2.0060 2.0061±0.01

CONCLUSIONES

VALOR TEORICO

Este laboratorio ha permitido identificar el método correcto y adecuado que se debe

utilizar para el registro de los datos experimentales teniendo en cuenta los criterios del

aspecto teórico.

El análisis de cada uno de los datos tomados con respecto al montaje experimental, los

tiempos, y cada una de las longitudes que se marcaron en el procedimiento (en cuanto al

péndulo) permitió identificar el concepto de péndulo simple.