UNIVERSIDAD DEL ATLÁNTICODEPARTAMENTO DE CIENCIAS BÁSICAS

COORDINACIÓN DE FÍSICA

Péndulo Físico

Arianna Barrios, Henry Manjarres, Luis Barreto, Nick Pacheco y Carlos Martínez.Profesor: Luis Sogamoso Urieles 17-07-2014

Laboratorio de Física Experimental II, Universidad Del Atlántico, Barranquilla

Resumen

El péndulo físico es uno de los péndulos más sencillos de estudiar, y aunque no es tan común de encontrar en la naturaleza como el péndulo simple u otros, es necesario analizarlo para este curso.

Por lo tanto se ha encaminado el informe a la medición del periodo en un péndulo físico específico montado experimentalmente en el laboratorio. Se atiende a las especificaciones de longitud de la varilla, su centro de masa especifico, la distancia de este con el final de la varilla y la distancia de este con los puntos de suspensión (d) y de los puntos al final de la varilla (a); variables para este caso en particular.

El péndulo se hace oscilar y de su movimiento se recolectan datos que serán analizados y empleados para deducción de aspectos como el ya mencionado periodo, el valor de la gravedad experimentalmente, e incluso la elaboración de gráficas.

Palabras clavesCentro de masa, periodo, puntos de suspensión, distancias (a) y (d)

Abstract

The physical pendulum is one of the most simple pendulums of study, and although not so common to find in nature as the simple pendulum or other, it is necessary to analyze for this course.

Thus has been directed to the measurement report period in a specific physical pendulum mounted experimentally in the laboratory. It meets the specifications of rod length, its center of mass specific, the distance of this with the end of the rod and the distance of this with the suspension points (d) and points at the end of the rod (a); variables for this particular case.

The pendulum swings and movement data will be analyzed and used for derivation of aspects such as the aforementioned period, the value of gravity experimentally, and even processing graphs are collected.

Keywords Center of mass, period, suspension points, distances (a) and (d)

1. Introducción

Una varilla delgada en forma de paralelepípedo, larga en comparación con su anchura y grosor, puede utilizarse como péndulo físico para realizar medidas de periodos para luego determinar el valor de la gravedad experimentalmente, que vendría a ser el objetivo de este laboratorio.Aquí se considera una varilla homogénea en la que se han practicado pequeños orificios a lo largo de su eje de simetría a intervalos regulares. Estos orificios sirven como puntos de suspensión.

Este tipo de péndulo es un sistema con un sólo grado de libertad; el correspondiente a la rotación alrededor de un eje fijo. La posición del péndulo físico queda determinada, en cualquier instante, por el ángulo Ѳ que forma el plano determinado por el eje de rotación y el centro de masa de la varilla con el plano vertical que pasa por el eje de rotación (o puntos de suspensión) variable para el experimento desarrollado en este informe.

2. Fundamentos Teóricos

Cuando un cuerpo de forma arbitraria oscila alrededor de un eje fijo (punto O de la figura) su periodo (para ángulos pequeños) viene dado por:

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Pero es posible rescribir el momento de

inercia , y la ecuación queda así:

Donde es el radio de giro, y es la

distancia de cada centro de giro al centro de masa de la varilla.

3. Desarrollo experimental

Se hace el montaje experimental para determinar el radio de giro de la regla perforada.

Primero se seleccionan los utensilios primordiales para armar el péndulo físico como son, para nuestro caso, una varilla rígida, un soporte sobre el cual se hará oscilar.

Se mide la longitud total de la varilla, y se determina su centro de masa.

Se cuenta con la facilidad de cambiar el punto de suspensión de la varilla para observar la oscilación con diferentes distancias del hasta su parte superior, lo que varía las distancias (a): de la punta de la varilla al centro de suspensión y la distancia (d): del punto (a) al centro de masa de la varilla.

Se hace el montaje experimental para la primer distancia (a), donde (d) tiene el mayor valor y se van variado las distancias de manera que en la última (a) es la mayor que puede alcanzar para nuestro experimento y (d) adquiere su menor valor.Por último se toma el tiempo que demora la varilla en realizar 3 oscilaciones para cada una de las distancias.

4. Cálculos y análisis De Resultados

El objetivo de este informe es calcular el radio de giro con los datos obtenidos en la experiencia.

De la ecuación:

Deducimos que:

Tabla 1. Distancia del centro de giroAl centro de masa, periodo.

h(m) T(s) k(m)0.525 1.66 0.2880.425 1.56 0.2750.337 1.53 0.2860.260 1.50 0.2780.195 1.69 0.3160.137 1.90 0.3220.090 2.34 0.337-0.045 3.19-0.120 1.71-0.192 1.77-0.255 1.52-0.331 1.54-0.422 1.59-0.525 1.61

5. Conclusiones

Una herramienta muy útil para el cálculo del momento de inercia de distintos cuerpos puede ser sin duda por medio de un péndulo físico.

En un péndulo físico, cuanto más se acerca el eje de oscilación al centro de gravedad, su periodo disminuye luego aumenta.

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En un péndulo físico y simple el ángulo de giro debe ser mucho menor a 15 grados, para que sea un M.A.S (movimiento armónico simple) y si es mayor a esta se da un M.A.A (movimiento armónico amortiguado).

En el experimento se pudo poner a prueba las fórmulas de péndulo físico hechas en clases. En el desarrollo del laboratorio nos dimos cuenta que existen fuerzas que no se consideran en los resultados como son la temperatura, la fuerza de fricción del aire.

6. Anexos

Bibliografía

1. SERWAY, Raymond. Física. Tomo II. 4° edición. Ed. Mc Graw Hill. México. 2002. pág. 456.

2. M. Alonso y E. Finn. Física, volumen 1 Mecánica. Fondo Educativo Interamericano S. A. 1970.

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