FÍSICA 11º
Tema : Comparación masa-período de un péndulo
Área : Ciencias Naturales (Física)
Grado : 11º
Objetivos :
Comprobar en forma experimental que la masa de un péndulo no influye en su periodo de oscilación.
Actitudes :
Trabajar de manera individual en sus casas, en forma responsable y proactiva, ayudando a los otros compañeros virtualmente, considerando y respetando los aportes de todos, y manifestando disposición a entender sus argumentos en las soluciones de los problemas.
INTRODUCCIÓN:
TEORIA RELACIONADA
¿Qué es un péndulo? Es un cuerpo cualquiera que suspendido de un punto fijo puede oscilar libremente por la acción de su propio peso, o que puede girar, también libremente, alrededor de un eje horizontal. Se lo conoce desde los tiempos anteriores a nuestra era, y la palabra castellana que se usa para nombrarlo deriva del latín que hablaban los antiguos romanos, es decir, de la voz pendulus, que significa pendiente.
Las leyes que rigen el movimiento del péndulo fueron descubiertas por Galileo Galilei.
Ellas expresan:
a) La duración de las oscilaciones es independiente de la amplitud, siempre que éstas no pasen de unos 15º (Ley del isocronismo);
b) El tiempo de oscilación no depende de la masa del péndulo (Ley de las masas),
c) Los tiempos de oscilación de dos péndulos de diferentes longitudes están relacionados entre sí como las raíces cuadradas de sus respectivas longitudes (Ley de las longitudes).
d) Los tiempos de oscilación de un mismo péndulo en distintos lugares de la Tierra son inversamente proporcionales a las raíces cuadradas de las aceleraciones de la gravedad.
Explicación:
PÉNDULO:
Llamamos péndulo a todo cuerpo que puede oscilar con respecto de un eje fijo.
Péndulo ideal, simple o matemático:
Se denomina así a todo cuerpo de masa m (de pequeñas dimensiones) suspendido por medio de un hilo inextensible y sin peso. Estas dos últimas condiciones no son reales sino ideales; pero todo el estudio que realizaremos referente al péndulo, se facilita admitiendo ese supuesto .
Péndulo físico:
Si en el extremo de un hilo suspendido sujetamos un cuerpo cualquiera , habremos construido un péndulo físico. Por esto, todos los péndulos que se nos presentan (columpios, péndulo de reloj, una lámpara suspendida, la plomada) son péndulos físicos.
A continuación estudiaremos una serie de procesos que ocurren durante la oscilación de los péndulos y que permiten enunciar las leyes del péndulo.
Daremos previamente los siguientes conceptos:
Oscilación es la trayectoria realizada desde una posición extrema hasta volver a ella, pasando por la otra extrema.
Oscilación simple es la trayectoria descrita entre dos posiciones extremas. equivale a media oscilación
Período o tiempo de oscilación (T) es el tiempo que emplea el péndulo en efectuar una oscilación.
Frecuencia (f). Es el número de oscilaciones en cada unidad de tiempo.
f = numero de oscilaciones/tiempo
Relación entre frecuencia y periodo
T = 1/f y f = 1/T
T = período ; f = frecuencia
EJEMPLO
Supongamos un péndulo que en 10 seg. cumple 40 oscilaciones. se cumple :
f = 40/10 osc/seg = 4 osc/seg.( periodo) .
f = 4 osc/seg
Obsérvese que: el período es la inversa de la frecuencia.
T=1/f = 1/4 seg = 0.25 seg.
T= 0.25 seg.
MATERIALES
Como mínimo lo siguiente:
§ Un trozo de cuerda de por lo menos 1 metro de largo.
§ 4 masa esféricas de diferentes material
§ Algunas tuercas de una caja de herramientas
§ Hojas de papel para anotar datos.
§ Lápiz.
§ Un poco de cinta.
§ Reloj con cronómetro o reloj que mida segundos
PLANIFICACIÓN
Se medirá el tiempo de una determinada cantidad de oscilaciones, variando la masa en cada ocasión para poder realizar el experimento.
Paso Nº1 Se empieza preparando el péndulo y tenerlo listo con la primera masa
Paso Nº 2 Longitud del hilo 60 cm
Paso Nº3 Se tienen cuatro masas esféricas de diferentes material..
Paso Nº4 Se separa el péndulo de su posición de equilibrio
Paso Nº5 Se alista el cronómetro para medir los segundos de las oscilaciones.
Paso Nº6 Se prepara lápiz y hojas para anotar los datos de oscilaciones y tiempo empleado.
Paso Nº7 Se suelta el péndulo desde una distancia establecida para comenzar el experimento, manteniendo la misma distancia en cada ocasión.
Paso Nº8 Se mide el tiempo que tardan en realizarse 10 oscilaciones.
Paso Nº9 Se repite este proceso 3 veces con la primera masa y los resultados del tiempo se promedian es decir se suman y se dividen entre 3)
Paso Nº10 Se realiza el mismo proceso para la masa dos, masa tres y masa cuatro
Paso Nº11 Se registran los valores del tiempo promediado en una tabla de valores para facilitar su análisis.
Paso Nº12 Calcular el período, dividiendo el tiempo registrado entre el número de oscilaciones realizadas.
Paso Nº13 Hacer el informe.
CÁLCULOS
RECORDAR QUE: El periodo (T) se calcula al dividir el tiempo (t) empleado (promediado) entre el numero de oscilaciones (n) correspondiente
MASAS | n (números de oscilaciones) | t ( en segundos) (tiempo promediado) | T (período) en segundos T |
Masa 1 | 10 |
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Masa 2 | 10 |
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Masa 3 | 10 |
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Masa 4 | 10 |
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Conclusiones
1. Al realizar todas las mediciones del periodo del péndulo variando únicamente su masa y manteniendo constante su longitud. Qué puedes concluir?
Dificultades
Las dificultades que se te pueden presentar durante el experimento son:
o Errores en contar las oscilaciones.
o Mantener la longitud del hilo constante.
o Movimiento de la masa hacia varias direcciones.
o La distancia de la masa a la estructura del péndulo.
o Interrupciones que provocaban que se detuviera el experimento.
o Demoras en la detención del cronómetro,
Si te ocurre alguna(s) de las indicaciones anteriores debes comenzar
de nuevo con el experimento.
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