LABORATORIO.FÍSICA.11. PENDULO SIMPLE

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  La siguiente guía contiene teoría del Péndulo Simple y actividades para deducir la ecuación del Periodo de un Péndulo.
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  INSTITUCIÓN EDUCATIVA GENERAL SANTANDER VILLA DEL ROSARIO  AREA: CIENCIAS NATURALES. ASIGNATURA: LAB DE FISICA. GRADO: 11. GUIA No: 01. FECHA: _________________. TIEMPO DISPONIB: 4 HORAS. DOCENTE.  JULIO ERNESTO GOMEZ MENDOZA. TEMA: Péndulo Simple. LOGRO . Deduce la relación matemática y las características del período de un péndulo simple. CONCEPTUALIZACIÓN.  Un péndulo no es sino una bola suspendida de un hilo que suponemos de masa despreciable, que oscila en forma periódica. Al separar el péndulo de su posición de equilibrio adquiere energía potencial, en este caso gravitacional. Al dejarlo libre se inicia el proceso de sustitución de energía potencial por cinética, hasta llegar péndulo al punto 0 donde toda la energía se transforma en cinética. El péndulo continua su movimiento, llega al   punto de retorno B, donde nuevamente toda la energía es potencial. La segunda de su oscilación es similar, de B hasta 0 pierde energía potencial mientras gana cinética, teniendo nuevamente un máximo de energía cinética en el punto de   equilibrio   finalmente pierde toda la energía cinética y recupera la potencial inicial   cuando completa la   oscilación al llegar al punto A de esta forma el movimiento continua periódicamente. Figura 1. Para poder concluir que el movimiento del péndulo es armónico simple, se debe verificar que la fuerza resultante que actúa sobre él es recuperadora de la forma F = -KX.   Sobre la masa “m” del péndulo actúan las fuerzas T y m.g. Descomponemos m.g en los ejes de un sistema de coordenadas cartesianas. La tensión T de la cuerda se equilibra con la componente m.g.Cosθ. T  –   m.g.Cosθ = 0. La fuerza resultante que actúa es: F = - m.g.Senθ.  Si consideramos amplitudes muy pequeñas donde el ángulo de separación del péndulo de la vertical es inferior a los 15° aproximadamente, encontramos que Senθ  θ donde θ está medido en radianes. Por lo tanto: F = - m.g.θ, pero θ = X / L de donde se concluye que: F = - (m.g.X) / L. La constante (m.g) / L hace las veces de K, por lo que encontramos que: F = -KX, es decir el movimiento del péndulo es periódico y para pequeñas amplitudes está producido por una fuerza recuperadora de la forma F = -KX.  ACTIVIDAD EXPERIMENTAL. HERRAMIENTA TIC. https://phet.colorado.edu/sims/html/pendulum-lab/latest/pendulum-lab_es.html  Procedimiento.  1. Armar el montaje como indica la figura del simulador, colocando una masa de 0.5 kg. 2. Tomar una longitud de 15cm Llevar este dato a la tabla 1. 3. Separar la masa de 0.5 kg 10 grados de la posición de equilibrio o eje vertical. Medir el tiempo que demora el péndulo para 10 oscilaciones completas. Llevar este dato a la tabla 1.   4. Completar la tabla 1. Realizando el mismo proceso de los puntos 2 y 3. L(cm) t(seg) (   )  T 2 (seg 2 ) 15 7 30 45 60 75 Tabla 1. Datos de la longitud y el periodo. Péndulo de 0.5kg. M = 0.5kg 5. Repetir el proceso con una masa de 1kg. completar la tabla 2. L(cm) t(seg) T(seg) T 2 (seg 2 ) 2cm 4cm 6cm 8cm 10cm Tabla 2. Datos de la longitud y el periodo. Péndulo de 1.0kg. M = 1.0kg. 5. Calcular el período para el péndulo cuya longitud sea de (45cm), para un ángulo de 5, 10 y 15 grados. ¿Cómo es el período para los diferentes casos?  = °;  = °.    = °.  6. ¿Al cambiar el ángulo de desviación del péndulo varía la amplitud? ¿Por qué? 7. Con los datos de la tabla 1 realizar un gráfico T(ordenadas o eje vertical) en función de L (abscisas o eje horizontal). ¿Qué gráfico obtuvo? 8. ¿Qué relación de proporcionalidad existe entre L y T? 9. Realizar el gráfico de T en función de  L , con los datos de la tabla 1. ¿Qué tipo de gráfico obtuvo? 10. ¿Qué relación de proporcionalidad existe entre T y  L  ?. 11. Hallar la pendiente del gráfico T en función de  L . ¿Qué unidades tiene la pendiente? 12. Calcula el valor g    2  y compararlo con el valor de la pendiente del gráfico T contra  L . 13. Halla una relación matemática que relacione T y  L  con base a lo expuesto en los numerales 11 y 12. 14. Con los datos de la tabla 1, hallar  1  2 ,  2  3 ,  3  4 ,  4  5 , … ..  15. Con los datos de la tabla 1, hallar: ,.......,, 433221  L L L L L L  16. Comparar los resultados de las relaciones de los periodos y las longitudes del péndulo de los numerales 14 y 15. ¿Qué conclusión puede obtener? PLENARIA. Se realizará durante la explicación de la guía y la práctica de laboratorio. EVALUACION.  Se aplicará una prueba escrita de interpretación y argumentación. Se evaluará el trabajo realizado en el laboratorio y el trabajo escrito.
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