UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSE DE CALDASFACULTAD DE MEDIO
AMBIENTE Y RECURSOS NATURALESPROGRAMA CURRICULAR - INGENIERIA
FORESTALMATERIA: FISICA ONDULATORIAINFORME DE LABORATORIO #3 EL
PENDULO FISICODOCENTE: JUAN CARLOS JIMENEZ PIEDRAHITA.BOGOT, ABRIL
20 DE 2015
Mario Antonio Milln Crdenas 20122180086
RESUMENEn este laboratorio se utiliz el pndulo fsico, con el
cual pudimos tomar las mediciones del periodo, tiempo, longitud, y
finalmente la gravedad. El Pndulo Fsico es un instrumento que nos
permite tomar mediciones con la ayuda de un cronometro y una cinta
mtrica. Se realiz la prctica utilizando un ngulo constante de 20
grados, y variando la longitud desde el soporte universal hasta la
masa del pndulo. Se tomaron 10 medidas de tiempo en la cual el
pndulo tardo en oscilar 10 veces y se sac un promedio de cada una
de ellas, con esta pudimos hallar el momento de inercia y la
variacin del T (periodo), respecto a la longitud entre el centro de
gravedad y el eje en que oscila.INTRODUCCIONEn el estudio de los
movimiento peridico de la materia y los efectos de oscilacin que
presentan algunos cuerpos en movimiento, el hombre descubri muchas
aplicaciones directas para el desarrollo, en efecto de cosas ms
precisas, dado el caso de los relojes y las maquinarias que usando
base ecuaciones que derivan del estudio del pndulo fsico, El fsico
y astrnomo italiano galileo Galilei, en su bsqueda cientfica de la
sabidura, encontr interesante, el movimiento que describa un pndulo
al ser despedido de cierta altura con una inclinacin determinada
menor de 15 grados para ser balanceado. Determino que el periodo de
oscilacin era independiente de la masa del cuerpo en el extremo de
la cuerda y dela amplitud del movimiento, al concluir que solo
dependa de la longitud dela cuerda del extremo a extremo de
ellaOBJETIVOS Calcular el periodo de oscilacin del pndulo fsico
Calcular el momento de inercia para el sistema mostrado.MARCO
TEORICOPNDULO FSICO:El pndulo fsico, tambin llamado pndulo mixto,
consiste en un compuesto formado por un cuerpo rgido de forma
irregular, mvil en torno a un punto a ejes fijos, y que oscila
solamente por accin de su peso
Por el teorema de Steiner de los ejes paralelos, determinamos el
momento de inercia para la varilla con un eje fijo y de ubicacin
cambiante. I cm es el momento de inercia de toda la barra, M es la
masa de toda la varilla y Y es la distancia del primer punto de
giro hasta orificio siguiente en la barra.
Utilizando esta ecuacin podemos hallar el momento de Inercia Icm
de la siguiente forma:
Al cambiar de posicin al orificio de rotacin, el momento de
inercia de toda la varilla cambia segn esta frmula:
Para hallar la gravedad experimental se despeja g de la anterior
ecuacin de esta forma:
PROCEDIMIENTO Utilizando un soporte universal realiza el montaje
de la regla y un pivote de acuerdo a la siguiente grfica.Long:
51.5cmMasa: 173.5g
Con un cronometro y desplazando la regla en un ngulo de 20
grados sin separar del montaje, cuente el nmero de oscilaciones que
se producen en 10 segundos. Vari la distancia del pivote y el
centro de masa y realice otra vez el mismo procedimiento explicado
anteriormente.RESULTADOS1) Calculo de periodo experimental usando
la frmula: sabiendo que n (nmero de oscilaciones es igual a 10:
Distancia (cm)25.520.515.510.55.5
Tiempos promedio (10 medidas)6.246.166.045.985.63
Periodo experimental0.620.610.600.590.56
2) Distancia vs Periodo experimentalDistancia
(cm)25.520.515.510.55.5
Periodo (T)0.0820.0710.0590.0470.032
3) Distancia, Periodo y gravedad experimentalDistancia
(cm)25.520.515.510.55.5
Periodo (T)0.0820.0710.0590.0470.032
Gravedad Experimentalm/s23.44.88.016.626.6
4) Error experimental:
Para hallar el error experimental se us la siguiente
ecuacin:
Sabiendo que la gravedad en Bogot es de 9.71m/s2, reemplazando
en la ecuacin, nos muestra los siguientes resultados:
1) 2) 3) 4) 5) ANALISIS DE RESULTADOSPodemos determinar segn la
ecuacin del periodo que tanto masa como el ngulo son un factor
despreciable y por lo tanto no influye en el resultado del periodo,
al realizar el movimiento de oscilacin con un ngulo de 20 grados
demostramos que la ecuacin para el periodo es ineficiente ya que
esta describe un movimiento armnico simple y la que necesitamos es
la de un movimiento armnico amortiguado ya que a ngulos mayores de
15 grados el viento empieza a realizar una considerable fuerza de
friccin, esto lleva a cometer errores en el clculo, En los
diferentes casos las oscilaciones que dio el pndulo simple, el
ngulo inicial con el que se solt no es el mismo, tiene una ligera
variacin debido a que las herramientas utilizadas no son l
suficientemente precisas. El tiempo medido para cada caso de
oscilacin sufre variaciones debido a la precisin del cronometro. La
pivote que sostiene a la barra metlica no es un eje fijo (como se
indica tericamente) tiene pequeas vibraciones, esto provoca una
propagacin de errores. El momento de inercia obtenido respecto al
eje de oscilacin (terico y experimental) son diferentes debido a
que no se consideran los huecos que tiene la barra.CONCLUSIONESEn
un pndulo fsico, cuanto ms se acerca el eje de oscilacin al centro
de gravedad, su periodo disminuye luego aumenta. En un pndulo fsico
y simple el ngulo de giro debe ser mucho menor a 15 grados, para
que sea un M.A.S (movimiento armnico simple) y si es mayor a esta
se da un M.A.A (movimiento armnico amortiguado).En el experimento
se pudo poner a prueba las frmulas de pndulo fsico hechas en
clases. En el desarrollo del laboratorio nos dimos cuenta que
existe fuerzas que no se consideran en los resultados como son la
masa y el ngulo.ANEXOS:Dnde: m (masa)=0.17kg L (longitud
total)=0.51m D (distancia entre el hueco y el centro de masa): 1)
T1= 0.252) T2=0.203) T3=0.154) T4=0.105) T5= 0.5 g (gravedad)=
9.8m/s2
1) Calculo del periodo:
1) 2) 3)4)5)
2) Calculo de gravedad experimental:Dnde: m (masa)=0.17kg L
(longitud total)=0.51m D (distancia entre el hueco y el centro de
masa): 6) T1= 0.257) T2=0.208) T3=0.159) T4=0.1010) T5= 0.5 g
(gravedad)= 9.8m/s2 T= Periodo
1) =3.4 m/s2 2) =4.8 m/s2 3) =8.0 m/s2 4) =16.6 m/s2 5) =6.6
m/s2
BIBLIOGRAFIA:
Mecnica Racional(Dinmica),editorial Libros Tcnicos, Jorge Das
Mosto; Pg. 233.
www.sociedadcolombianadefisica.org.co/revista/Vol36_1/articulos/pdf/3601056.pdf
www.fisicarecreativa.com/guias/pendulo2.pdf