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Practica de laboratorio del curso de física 2...

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UNIVERSIDAD TÉCNICA DE MANABÍ INSTITUTO DE CIENCIAS BÁSICAS DEPARTAMENTO DE FÍSICA LABORATORIO DE FÍSICA

HOJA DE DATOS TÉCNICOS Nombre y Apellidos del Docente de Aula: Maritza Elizabeth Vélez Pita Nombre y Apellidos del Docente de Laboratorio: Oscar Tumbaco Mera Nombre y Apellidos del Estudiante: Steeven Carmelo Ponce Vélez Carrera: Ingeniería Química Paralelo: E Fecha: 20 de febrero Horario: lunes y miércoles de 7am 9am PRACTICA N⁰⁰ 5 FECHA MAXIMA DE RECEPCIÓN DE LA TAREA 20 De Febrero del 2021 TÍTULO DE LA PRÁCTICA: Movimiento Pendular - (Péndulo Simple)

DATOS TÉCNICOS

Longitud del péndulo 𝑳 (𝒄𝒎)

Angulo de inclinación

𝜽 ( °)

Numero de oscilaciones 𝒏 (#)

Tiempo 𝒕 (𝒔) 7.08

30 8.96

50 40

6

11.19

80 12.16

90

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HOJA DE REPORTE

PRACTICA N⁰⁰ 5 MOVIMIENTO PENDULAR - (PÉNDULO SIMPLE) OBJETIVO Demostrar de manera experimental el comportamiento del periodo de oscilación armónico mediante un péndulo simple. OBJETIVOS ESPECÍFICOS.   

Determinar el tiempo que tarda en realizar dicho número de oscilaciones. Obtener el periodo experimental y teórico mediante los datos obtenidos. Determinar el porcentaje de error por medio de los datos obtenidos.

ACTIVIDADES:

   

Revisar el video tutorial sobre el correcto uso del simulador. Acceder al simulador por medio del enlace expuesto en la recursos. Realice los procesos paso a paso como lo establece el video tutorial para obtener los datos técnicos. Realizar cada uno de los parámetros.

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INFORMACIÓN TEÓRICA PENDULO SIMPLE Un péndulo simple es una masa puntual m suspendida verticalmente mediante una cuerda o hilo inextensible de masa despreciable y longitud l Cuando el péndulo se encuentra en reposo, en vertical, permanece en equilibrio ya que la fuerza peso es contrarrestada por la tensión en la cuerda. Cuando se separa de la posición de equilibrio la tensión contrarresta solo a la componente normal del peso, siendo la componente tangencial del peso la fuerza resultante. Esta fuerza es la responsable de que aparezca una aceleración ( F = m · a ) que trata de devolver al péndulo a su posición de equilibrio. Si la partícula se desplaza a una posición θ0 (ángulo que hace el hilo con la vertical) y luego se suelta, el péndulo comienza a oscilar. El péndulo describe una trayectoria circular, un arco de una circunferencia de radio l. Estudiaremos su movimiento en la dirección tangencial y en la dirección normal. Las fuerzas que actúan sobre la partícula de masa m son dos • el peso mg • La tensión T del hilo Descomponemos el peso en la acción simultánea de dos componentes, mg· sinθ en la dirección tangencial y mg· cosθ en la dirección radial. ECUACIÓN DEL MOVIMIENTO EN LA DIRECCIÓN RADIAL La aceleración de la partícula es an=v2/l dirigida radialmente hacia el centro de su trayectoria circular. La segunda ley de Newton se escribe: man=T-mg·cosθ

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PERIODO DEL PÉNDULO SIMPLE El periodo del péndulo simple, para oscilaciones de poca amplitud, viene determinado por la longitud del mismo y la gravedad. No influye la masa del cuerpo que oscila ni la amplitud de la oscilación. El periodo del péndulo simple es el tiempo que tarda el péndulo en volver a pasar por un punto en el mismo sentido. También se define como el tiempo que tarda en hacerse una oscilación completa. Su valor viene determinado por: T=2·π·lg Donde: T: Periodo del péndulo. Su unidad de medida en el Sistema Internacional es el segundo ( s ) l: Longitud del péndulo. Su unidad de medida en el Sistema Internacional es el metro ( m ) g: Gravedad. Su unidad de medida en el Sistema Internacional es el metro por segundo al cuadrado ( m/s2 ) ¿CÓMO DETERMINAR EL VALOR DE LA GRAVEDAD CON UN PÉNDULO? La expresión anterior nos permite calcular el periodo conocidas la longitud del péndulo y el valor de la gravedad. Siguiendo el proceso inverso podemos determinar el valor de la gravedad. Conocida la longitud l, medimos el tiempo que tarda el péndulo en realizar una oscilación completa y aplicamos la siguiente expresión, despejada de la expresión del periodo anterior: g=(2 πT)2 l m/s2 Realizar las respectivas capturas de los tiempos obtenidos para cada longitud que se realiza en el simulador. Tiempo 1

Tiempo 2

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Tiempo 3

Tiempo 4

TABULACION DE DATOS:

 Con los datos obtenidos de la práctica realizada, determinar cada uno de los puntos establecidos en la tabla #6 mediante las ecuaciones allí planteadas, registre los resultados dicha tabla. TABLA N°6 Longitud del péndulo 𝑳 (𝒎)

Angulo de inclinación

Numero de oscilaciones 𝒏 (#)

0,30 0,50 0,80 0,90

40

6

𝜽 ( °)

Periodo experimental 𝑻 = 𝒕 ⁄𝒏 𝑻 (𝒔)

Tiempo 𝒕 (𝒔)

Periodo teórico 𝑻 = 𝟐𝝅√

𝑳 𝒈

Error Porcentual 𝑻𝒕𝒆𝒐𝒓−𝑻𝒆𝒙𝒑 ∗ 𝟏𝟎𝟎 %= 𝑻𝒕𝒆𝒐𝒓

7.08

1,18

1,09

-8,25

8.96

1,49

1,41

-5,67

11.19

1,86

1,79

-3,91

12.16

2,02

1,9

-6,31

PROCEDIMIENTO

Periodo experimental 𝑻 = 𝒕⁄𝒏

𝟕,𝟎𝟖

𝟔 𝟖,𝟗𝟔 𝟔

= 𝟏, 𝟏𝟖

= 𝟏, 𝟒𝟗

𝟏𝟏,𝟏𝟗

𝟔 𝟏𝟐,,𝟏𝟔 𝟔

= 𝟏, 𝟖𝟔

𝑻 (𝒔)

= 𝟐, 𝟎𝟐

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UNIVERSIDAD TÉCNICA DE MANABÍ INSTITUTO DE CIENCIAS BÁSICAS DEPARTAMENTO DE FÍSICA LABORATORIO DE FÍSICA Periodo teórico 𝑻 = 𝟐𝝅√ 𝑻 = 𝟐𝝅√

𝟎, 𝟑𝟎

𝑻 = 𝟐𝝅√

𝟗, 𝟖

𝑳 𝒈

= 𝟏, 𝟎𝟗

𝟎, 𝟓 = 𝟏, , 𝟒𝟏 𝟗, 𝟖

𝑻 = 𝟐𝝅√

𝟎, 𝟖 = 𝟏, 𝟕𝟗 𝟗, 𝟖

𝑻 = 𝟐𝝅√

𝟎, 𝟗 = 𝟏, 𝟗 𝟗, 𝟖

Error Porcentual 𝑻𝒕𝒆𝒐𝒓−𝑻𝒆𝒙𝒑 ∗ 𝟏𝟎𝟎 𝑻𝒕𝒆𝒐𝒓 1,09 − 1,18 ∗ 𝟏𝟎𝟎 = −𝟖, 𝟐𝟓 %= 1,09 %=

%=

1,41 − 1,49 ∗ 𝟏𝟎𝟎 = −𝟓, 𝟔𝟕 1,41

%=

1,79 − 1,86 ∗ 𝟏𝟎𝟎 = −𝟑, 𝟗𝟏 1,79

%=

1,9 − 2,02 ∗ 𝟏𝟎𝟎 = −𝟔, 𝟑𝟏 1,9

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CONCLUSIONES 1.- ¿Por qué aumenta el periodo cuando se aumenta la longitud de la cuerda? Al aumentar la longitud de la cuerda cuando lo soltemos desde cualquier ángulo este va a tener un mayor recorrido por efecto de la gravedad y el peso siendo esta la razón del aumento o disminución del valor del periodo. 2.- ¿En caso que se varíen las masas, esto afecta el periodo? Revisar simulador. El aumento en la masa reduce el tiempo de las oscilaciones por lo que esto hará que varié el periodo 3.- ¿Qué pasa con el periodo al aumentar o variar el ángulo de inclinación? El periodo resulta ser independiente del ángulo inicial, es decir, el ángulo donde se libera el péndulo, y depende únicamente de la longitud del péndulo y de la aceleración de la gravedad. Debido a la relación entre el periodo T y la aceleración de la gravedad g, asi que podemos decir que no va a variar 4.- ¿En qué punto del movimiento de un péndulo simple es máxima la tensión en la cuerda? ¿y mínima? En cada caso. Explique su razonamiento. La tensión de la cuerda no es constante, sino que varía con la posición angular θ. Su valor máximo se alcanza cuando θ=0, el péndulo pasa por la posicion de equilibrio (la velocidad es máxima). Su valor mínimo, cuando θ=θ0 (la velocidad es nula). RECURSOS. Presentación del tema tratado en la práctica. Video con información complementaria. Informe de práctica. Enlace del Simulador. https://phet.colorado.edu/sims/html/pendulum-lab/latest/pendulum-lab_es.html BIBLIOGRAFÍA Movimiento Armónico Simple en Péndulos. (2021). Retirado Febrero 20, 2021, de Fisicalab.com website: https://www.fisicalab.com/apartado/mas-ypendulos#pendulo-simple

Buscando pendulo simple en Monografias.com. (2013). Retirado Febrero 20, 2021, de Monografias.com website: https://www.monografias.com/cgibin/search.cgi?query=pendulo%20simple

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