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INFORME DE LABORATORIO

MOVIMIENTO ONDULATORIO

FÍSICA I

COLEGIO DIOCESANO GIMNASIO CENTRAL DEL VALLE GUADALAJARA DE BUGA 2018

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MOVIMIENTO ONDULATORIO

JUAN JACOBO GONZÁLEZ HERRERA NATALIA ANDREA GONZÁLEZ SILVA ANNY HERNÁNDEZ ESCOBAR DIANA MARCELA LÓPEZ ARAGÓN DAVID MARTÍNEZ LÓPEZ

INFORME DE LABORATORIO

FÍSICA I Lic. JUAN CARLOS OSPINA RENGIFO

COLEGIO DIOCESANO GIMNASIO CENTRAL DEL VALLE GUADALAJARA DE BUGA 2018

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CONTENIDO

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

INTRODUCCIÓN …………………………………………………………...4 OBJETIVOS ………………………………………………………………...5 RESUMEN …………………………………………………………………..6 MATERIALES ……………………………………………………………....7 PROCEDIMIENTO ………………………………………………………....8 RESULTADOS ……………………………………………………………..9 CONCLUSIONES…………………………………………………………..17 BIBLIOGRAFÍA …………………………………………………………….18

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1.INTRODUCCIÓN El principio del péndulo fue descubierto originalmente por Galileo Galilei (fìsico y astrónomo), quien halló que el periodo del balanceo de un péndulo es independiente de su amplitud, y la utilzación para la medida de intervalos de tiempo. A través de la historia se han hecho variaciones como el péndulo de Foucault, que es un péndulo largo que puede oscilar libremente en cualquier plano vertical, y capaz de oscilar durante horas, este es utilizado para demostrar la rotación de la tierra. Otra de las aplicaciones del péndulo incluye la medición de pulsos o para actuar como un metrónomo para experimentos de música.

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2.OBJETIVO

Determinar las variables que afectan el periodo de oscilación.

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3.RESUMEN

En esta práctica de laboratorio, se utiliza el soporte universal para mantener una cuerda que cuelga un porta pesas con el fin de llevar a cabo la medición de variables que afectan la oscilación de un péndulo. Como primera parte se realiza la relación período-masa dejando la amplitud y longitud constantes, luego se procede a hacer la relación periodo-amplitud dejando la masa y longitud constantes, por último, se efectúa la relación periodo-longitud manteniendo la amplitud y masa constantes.

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4.MATERIALES

      

Soporte universal. Cuerda. Porta pesas de 50gr. 5 pesas de diferente masa. Regla. Transportador. Cronómetro.

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5.PROCEDIMIENTO

Primera parte 1. Se instala una cuerda al soporte sin cambiar su longitud. 2. Se instala el porta pesas al extremo de la cuerda. 3. Se instala una pesa en el porta pesas tomando en cuenta tambien la masa del portapesas. 4. Se modifica la amplitud con ayuda del transportador. 5. Se hace una medición de tiempo con el cronómetro de 10 oscilaciones al soltar el porta pesas. 6. La medición se repite 4 veces más con variación en la masa de cada medida. 7. Se divide el tiempo tomado de cada medición entre 10 para hallar el periodo de cada una. 8. Se realiza una tabla de relación periodo-masa. 9. Se grafican los datos de la tabla. Segunda Parte 10. Se deja una masa y longitud constante, siendo la masa, incluida la del porta pesas, de 550gr, y la misma longitud de la primera parte. 11. Se modifica la amplitud. 12. Se hace la medición de tiempo con el cronómetro de 10 oscilaciones al soltar el porta pesas. 13. La medición se repite 4 veces más con variación en la amplitud de cada medida. 14. Se repiten los pasos 7, 8 y 9, modificando la relación del paso 8 con relación periodo-amplitud.

Tercera Parte 15. Se deja una masa constante de 550gr y las medidas se hacen con amplitud constante de 10º. 16. Se modifica la longitud de la cuerda. 17. Se hace la medición de tiempo con el cronómetro de 10 oscilaciones al soltar el porta pesas con amplitud constante. 18. La medición se repite 4 veces más con variación en la longitud de la cuerda en cada medida.

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19. Se repiten los pasos 7, 8 y 9, modificando la relación del paso 8 con relación periodo-longitud. 6.RESULTADOS Primera parte T (s)

M (g)

1,504

150,0

1,544

250,0

1,569

350,0

1,557

450,0

1,538

550,0

9

Segunda parte

T (s)

Amplitud (º)

1,519

2,000

1,561

4,000

1,554

6,000

1,553

8,000

1,545

10,00

10

Tercera parte

T (s)

L (m)

0,912

0,150

1,023

0,2000

1,111

0,2500

1,189

0,3000

1,255

0,3500

Diagrama de fuerzas

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Péndulo_1, tomado de: http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/dinamica/trabajo/pendulo/pendulo.htm

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Ecuación del periodo del péndulo simple Para un péndulo simple como el presentado en el laboratorio, es posible sacar su periodo en la relación periodo-longitud (tercera parte) sin necesidad de medir el L tiempo con las oscilaciones del péndulo, para esto se utiliza la fórmula Τ =2 π g

√

Siendo Τ = periodo, L=longitud de la cuerda y g=gravedad. Reemplazando se obtiene: Τ =2 π Τ =2 π Τ =2 π Τ =2 π Τ =2 π

√ √ √ √ √

0 , 15 m =0 , 777 s 9,80 m/s2 0 , 20 m =0 , 897 s 9,80 m/s2 0,2 5 m =1,003 s 9,80 m/s2 0 , 30 m =1,0 99 s 9,80 m/s2 0 , 35 m =1,1 87 s 9,80 m/s2

T (s)

L (m)

0,777

0,150

0,897

0,200

1,003

0,2500

1,099

0,3000

1,187

0,3500

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Es posible hallar otro tipo de relación si el periodo tomado en el laboratorio se eleva al cuadrado y se deja la misma longitud, de la siguiente manera: T 2(s²)

L(m)

0,831

0,150

1,046

0,2000

1,234

0,2500

1,413

0,3000

1,575

0,3500

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Además, es posible hallar una aproximación de la gravedad en donde fueron L tomadas las medidas de laboratorio, despejando g de la fórmula Τ =2 π se g 2 L obtiene g=4 π 2 . T

√

Reemplazando, se obtiene:

g=4 π 2

0,15 m =7,119 m/s 2 2 (0,912 s)

g=4 π 2

0,20 m =7,544 m/s 2 2 (1,023 s)

g=4 π 2

0,25 m =7,995 m/ s2 2 (1,111)

g=4 π 2

0,30 m =8,377 m/ s2 2 (1,189)

g=4 π 2

0,35 m =8,772 m/s 2 2 (1,255)

Por último, se promedian los datos:

7,119 m 7,544 m 7,995 m 8,377 m 8,772 m + + + + s2 s2 s2 s2 s2 5

Dando como resultado una aproximación de la gravedad

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39,804 m/ s2 2 g= =7,9608 m/s 5

8. CONCLUSIONES

Se puede demostrar que la relación periodo - masa es independiente Se conoce que la relación periodo - amplitud es independiente Se evidencia que la relación del periodo en diferentes longitudes está relacionada entre sí con las raíces cuadradas de sus respectivas longitudes, por lo tanto T depende de L. La relación T - L tomada en el laboratorio concuerda con la tomada con la ecuación del péndulo simple, por lo tanto, se confirma la veracidad de la relación. La relación T 2 - L es directamente proporcional, esta relación es esperada debido a la relación anterior. Al buscar la aceleración de la gravedad, es notorio que hubo errores humanos en la práctica de laboratorio, debido a esto se obtuvo un resultado no tan aproximado. Tomando en cuenta el diagrama de fuerzas, se concluye que, en la posición extrema del péndulo, donde v=0, la energía es solamente potencial, luego en la segunda posición la energía es parte cinética y parte potencial, y por último cuando el péndulo pasa por la posición de equilibrio, su energía es cinética, dando un claro ejemplo de la conservación de la energía.

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BIBLIOGRAFIA/ WEB GRAFÍA

OSPINA, Juan Carlos. Física I, 4ta edición 2016, Ed. POEMIA, Santiago de Cali, Colombia Olmo, M., Nave, R. (s.f). Péndulo Simple. Hyperphysics [en línea], agosto 2000 [revisado 29 octubre 2018]. Disponible en Internet : http://hyperphysics.phyastr.gsu.edu/hbasees/pend.html FRANCO GARCÍA, Ángel. Oscilaciones. Curso Interactivo de Física en Internet [en línea], 2 de marzo de 2015 [revisado 29 octubre 2018]. Disponible en Internet : http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica3/index.html MIGUEL R, Carlos. Las leyes físicas del péndulo: Periodo y frecuencia. Historias y Biografías [en línea], 25 de noviembre de 2014 [revisado 29 octubre 2018]. Disponible en Internet: https://historiaybiografias.com/pendulo/ CUBIDES, Dayana. Galileo Galilei y el Descubrimiento del Péndulo. Blogspot [en línea], 15 de mayo de 2002 [revisado 29 octubre 2018]. Disponible en Internet : http://fisicagalileogalilei.blogspot.com/2012/05/descubrimiento-del-pendulo-sepuede.html?m=1

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