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lOMoARcPSD|3741347 lOMoARcPSD|3741347 INFORME DEL PENDULO FISICO LUZ ADRIANA BETANCOURT Cod 42146540 GLORIA EUGENIA CASTAÑO Cód 24585858 JUAN PABLO CHICA Cod 10029373 Presentado a: RAUL ZULUAGA LABORATORIO DE FISICA III UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE PEREIRA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BASICAS Pereira, abril de 2001 OBJETIVOS lOMoARcPSD|3741347 ➢ Comprobar las leyes del péndulo simple ➢ Comprobar las propiedades de reversibilidad en el péndulo físico ➢ Determinar la aceleración de la gravedad ➢ Calcular el radio de giro y el momento de inercia lOMoARcPSD|3741347 PROCEDIMIENTO Hallamos la masa de la varilla, posteriormente hallamos el centro de masa de la varilla que por ser simétrica coincide con el centro geométrico Escogimos el lado positivo de la varilla, montamos es sistema, nivelamos el equipo y se puso a oscilar con pequeñas amplitudes tomando para cada orificio el tiempo de 30 oscilaciones. Se hallaron las distancias del centro de gravedad a la parte media de cada orificio. Para las longitudes por debajo del centro de masa se escogió por convención el signo negativo. ERRORES EN LA MEDICION En la toma de datos en contramos los siguientes errores: Error de la regla: 0,001 m Error del observador: 0,001 m Error de calibracion (cronómetro): 0,001 seg Tambien podemos considerar un error en la toma del tiempo por parte del observador por la no coincidencia del final de la oscilacion y el detenimiento del cronometro, sin embargo este es un error no cuantificable. Error total= √error regla2 + error obsevador2 + error calibracion2 Error total= √ (0,001m) 2 + (0,001m) 2 + (0,001s) 2 Error total= 0,001732 lOMoARcPSD|3741347 RESULTADOS PÉNDULO SIMPLE Tabla 1 Tiempo (seg.) T (seg.) h(cm) h2 T 2h 1 46,36 1,55 45,5 2070,25 109,314 2 46,21 1,54 40,3 1624,09 95,575 3 45,70 1,52 35,3 1246,09 81,557 4 45,37 1,51 30,4 924,16 69,315 5 45,79 1,52 25,5 650,25 58,915 6 46,28 1,54 20,5 420,25 48,618 7 49,58 1,65 15,3 234,09 41,654 8 56,24 1,87 10,4 108,16 36,368 9 74,49 2,48 6,6 43,56 40,593 10 76,14 2,54 -4,5 11 57,45 1,92 -9,5 12 50,05 1,67 -14,5 13 46,95 1,57 -19,5 14 45,53 1,52 -24,5 15 45,38 1,51 -29,5 16 45,99 1,53 -34,5 17 46,28 1,54 -39,8 18 47,54 1,58 -44,8 ANALISIS DE LOS DATOS 1. Con los datos tomados construya una gráfica de periodo (T) en función de la distancia al centro de masa (CM), h. Tome el origen de coordenadas como el centro de masa. Trace la curva correspondiente. GRAFICA 1 2. Se presenta algún tipo de simetría con relación a alguna línea Si, la gráfica del periodo en función de la distancia al centro de masa es simétrica al eje y donde se encuentra ubicado el centro de masa. 3. La gráfica así obtenida concuerda con la expresión T = 2 Lo ? ¿Por que? mgh lOMoARcPSD|3741347 Si concuerda ya que se observa que el periodo es inverso a la raíz de la distancia, es decir que a mayor distancia el periodo se va haciendo más pequeño y cuando la distancia tiende a ser muy pequeña el periodo tiende a infinito. 4. Cuál es el periodo del péndulo cuando h = 0?. Explique su significado. Cuando h = 0 el periodo de oscilación se indetermina, hecho comprobado durante la practica en donde se observo que la varilla bajo estas condiciones no oscilaba 5. Cuál es el valor de ho, correspondiente al periodo mínimo To? Que relación existe entre K y h cuando el periodo es mínimo? Indique en la gráfica los valores de ko. Para h0 = 30,4 se obtiene un periodo T = 1,51 Tmin = 2 Ko2 + ho2 gho 2ho Ko = gho Tmin 2 - ho 2 = -22,27 4 2 6. Construya una segunda gráfica, tomando el cero en el eje vertical en T = 1,5 s. No modifique el eje horizontal. GRAFICA 1. 7. Trace una recta paralela al eje horizontal para un periodo mayor al mínimo To. Que representan los cuatro puntos de interceptación de las rectas con las curvas? GRAFICA 1. De donde se concluye que L = h1 + h2 = h2 + h1. Siendo L la longitud del péndulo simple. 8. En el gráfico determine las distancias h1 (centro de suspensión A centro de masa, para el punto de corte más alejado del centro de masa) y h2 (centro de oscilación S – centro de masa); para el punto de corte más cercano al centro de masa. Compruebe utilizando la expresión (1.8) que L= h1 + h2 es la longitud del péndulo simple sincrónico con el péndulo reversible, ecuación (1.8). Discuta otras alternativas para h1 y h2. GRAFICA 2. h1 = 45,5cm, h2 = 20,4cm entonces L = 69,4 cm Y del cual teóricamente se obtiene que el valor de la longitud del péndulo simple equivalente es de L =65,9 cm. 9. Para el periodo mínimo To, cuanto vale la mínima longitud Lo del péndulo simple equivalente?. Compare Lo con el valor 2ko. To= 2∏ Lo ; 2Ko= -2(-22,27)= 44,54 mgho lOMoARcPSD|3741347 o To= 1,51 y m=0,582; por tanto Lo=41,66 10. Con los valores obtenidos h1, h2 y empleando la ecuación (1.9), calcule el valor de la gravedad. Incluya el valor para To. T = 2 h1+ h2 despejamos g = 4 h1+ h2 = 9,6031m/s g T2 11. Construya un gráfico en papel milimetrado de T2h en función de para el conjunto de datos con distancias positivas. Que forma tiene esta curva?. Si es una línea recta haga la regresión correspondiente y escriba la ecuación matemática experimental, dando además el coeficiente r de regresión. GRAFICO 2 con los datos de la tabla 1 La grafica se aproxima a una linea recta. La ecuacion matematica de la regresion lineal es A=34,8678, B=0,03662 y r=0,996, por tanto la ec. es T2h= (34,8678)h + 0,03662 12. Calcule el momento de inercia alrededor del centro de masa Io = K 2M utilizando el valor de la masa medida en el péndulo y el Ko hallado en el gráfico 1. M = 885.2 gr, Ko = -22,72 I = (-22,72) 2(0,08852 Kg)= 457 j lOMoARcPSD|3741347 PREGUNTAS 1. Muestre teóricamente que la distancia entre el punto A y C, en el gráfico 1 es igual a L, longitud equivalente para el péndulo simple. Las distancias A y C corresponden a los valores de h1 y h2 que son las distancias minimas y maximas al centro de masa. Por tanto la longitud del pendulo se compone de la sumatoria de las distancias hasta el centro de masa. L= h1 + h2 2. Muestre teóricamente que para el periodo mínimo To, se cumple: Lo = 2 Ko. T=To=2∏ Lo ; Lo=2Ko mgh To=2∏ (2Ko) luego To=4∏ Ko mgh mgh 3. Consulte aplicaciones del péndulo compuesto. Mediante el conocimiento del péndulo es posible el funcionamiento de muchas maquinas como casos particulares están los tractores y grandes maquinas de las cuales se les implementa un mecanismo de péndulo simple para facilitar el movimiento de los tractores inclinados. Otro uso utilizado en medios de transporte en los botes de carreras, los cuales necesitan una gran estabilidad para no chocarse. lOMoARcPSD|3741347 CONCLUSIONES ❖ Se pudo observar por medio de la practica y la comparación correspondiente con los datos netamente teóricos del experimento la resistencia que ofrece el aire a la realización de este tipo de movimientos, siendo este un factor de amortiguamiento, que produce daños para las consideraciones hechas. ❖ Un factor influyente en la practica es obviamente todos los errores cometidos en ella y aunque tratados de la mejor manera posible para minimizarlos no se pueden omitir como los valores tomados con la regla, el error del paralaje y errores debidos a la reacción al momento de accionar el cronometro. ❖ Al realizar la practica notamos que cuando nos íbamos acercando al centro de masa de la varilla tenia periodos de oscilación muy grandes dejando de ser un movimiento armónico simple. ❖ Se hallo que el pénduloes un buen instrumento para hallar la gravedad puesto que el resultado es muy aproximado al real. ❖ Se demostró gráficamente la propiedad de reversibilidad del péndulo. lOMoARcPSD|3741347 GRAFICA 1 GRAFICO 2 T en funcion de h 3 2 1 0 T (seg.) -50 0 50 100 h (cm) T2 h en funcion de h 150 100 50 0 0 1000 2000 3000 h T2h T ( s e g .) T h
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