Laboratorio Física II
Ondas y calor
Práctica No. 2 “Péndulo de torsión”
Nombre: Juan Carlos Escalante Tamez
Matrícula: 1631063
Brigada: 424
Maestra: M.C. Hugo Rivas
1
UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE NUEVO LEÓN
FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA
Prepare for your exams
Study with the several resources on Docsity
Earn points to download
Earn points by helping other students or get them with a premium plan
Guidelines and tips
Prepare for your exams
Study with the several resources on Docsity
Earn points to download
Earn points by helping other students or get them with a premium plan
Community
Ask the community
Ask the community for help and clear up your study doubts
University Rankings
Discover the best universities in your country according to Docsity users
Free resources
Our save-the-student-ebooks!
Download our free guides on studying techniques, anxiety management strategies, and thesis advice from Docsity tutors
Análisis del comportamiento de un péndulo de torsión - Prof. Padilla, Study Guides, Projects, Research of Physics
Un informe de laboratorio sobre el análisis del comportamiento de un péndulo de torsión. Se estudia el movimiento armónico simple de una barra metálica sujeta a un alambre de torsión, con el objetivo de calcular la inercia de diferentes cuerpos colocados en el sistema. Se describen los pasos del experimento, los cálculos realizados y las conclusiones obtenidas, comparando los resultados para un disco sólido y un disco sólido más un disco hueco. El documento aborda conceptos teóricos sobre el péndulo de torsión, su ecuación de movimiento y las características de las oscilaciones amortiguadas y forzadas. Se presentan también las preguntas del manual y la bibliografía consultada.
Typology: Study Guides, Projects, Research
2023/2024
1 / 8
This page cannot be seen from the preview
Don't miss anything!
Related documents
Partial preview of the text
Download Análisis del comportamiento de un péndulo de torsión - Prof. Padilla and more Study Guides, Projects, Research Physics in PDF only on Docsity!
Laboratorio Física II
Ondas y calor
Práctica No. 2 “Péndulo de torsión”
Nombre: Juan Carlos Escalante Tamez Matrícula: 1631063 Brigada: 424 Maestra: M.C. Hugo Rivas UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE NUEVO LEÓN FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA
San Nicolás de los Gza. , N.L. 18 de Febrero del 2016 Marco teórico Péndulo de Torsión En física, un péndulo de torsión es un dispositivo consistente en una barra horizontal sujeta a un soporte por medio de un alambre de torsión. Este hilo de acero tiene un par de cobre, proporcional al ángulo de giro que se le impone. Modelo sin fricción Si dejamos caer el dispositivo – en un plano horizontal – su posición de equilibrio, oscila en este plan. En aproximaciones aceptables, el período es independiente de la amplitud: a esto se llama oscilaciones isócronas. Se puede calcular de la siguiente fórmula. Esta relación simplificada se deriva de la ecuación diferencial de movimiento, derivando del teorema del momento angular o la conservación de la energía mecánica, si se considera la fricción insignificante. Si θ es el ángulo de torsión del hilo, se tiene. El péndulo de torsión es un ideal oscilador armónico. Ahora bien, si este electrón se desplaza de su posición de equilibrio, una fuerza que es directamente proporcional al desplazamiento que se restaura como un péndulo en su posición de descanso. Las oscilaciones aparecen a lo largo de la física. Desde sistemas de muelles simples de la mecánica de enlaces atómicos en la física cuántica a los puentes que sopla el viento, los sistemas físicos a menudo se comportan como osciladores cuando son desplazados del equilibrio estable.
Cuando a la barra suspendida le aplicamos un par de fuerzas retorciendo el alambre un ángulo θ, éste ejerce sobre la barra un momento de una fuerza M recuperador alrededor del alambre que se opone al desplazamiento θ y de módulo proporcional al ángulo; M = -Kθ , donde K es el coeficiente de torsión del alambre. Cuando dejamos oscilar libremente la barra (considerando despreciable el rozamiento con el aire), se origina un movimiento angular armónico simple, cuyo periodo T (tiempo transcurrido en realizar una oscilación completa) viene dado por la expresión: T = 2 π
I
K
Donde: I = Momento de inercia del material K=Constante de fricción Objetivo Analizar el comportamiento de una varilla metálica sometida a un esfuerzo de torsión, por el modelo del movimiento armónico simple, para calcular la inercia de cuerpos diferentes. Hipótesis En el experimento a realizar, la constante de torsión de la varilla colocada en el sistema de péndulo de torsión debería ser la misma para ambos casos (Disco y disco + disco hueco), debido a que ésta no varía al cambiar la masa del objeto, es un valor proporcional.
Desarrollo Considerando que la constante de torsión de la varilla depende de las propiedades elásticas del material, el estudiante formulará una hipótesis acerca de esta constante, sometiendo la varilla a una torsión con dos cuerpos diferentes, un disco, con inercia conocida y otro cuerpo con inercia desconocida. Equipo a utilizar: Péndulo de torsión Contador de oscilaciones Sensor Dos cuerpos de diferente forma e inercia Cinta métrica Transportador Se experimentara sometiendo de la varilla con el disco a diferentes ángulos de oscilación (5° y 10°), y con masas diferentes (4.45 kg y 8.71 kg). La tarea consistirá en determinar la constante de torsión de la varilla de la instalación utilizando el periodo de las oscilaciones del péndulo de torsión y con base a la conclusión obtenida se calculara el momento de inercia para el cuerpo cuya inercia es desconocida. Para realizar el experimento, se hicieron los siguientes pasos:
- Primeramente, se midió el radio del disco plano, y los radios interior y exterior del disco hueco.
- Con la ayuda de un transportador colocamos el primer disco con el ángulo deseado (5° o 10°) y lo soltamos para que realizara varias oscilaciones.
- Checamos el periodo de oscilación del sistema con la ayuda del sensor, y apuntamos los resultados en la libreta. Los resultados obtenidos en el experimento fueron los siguientes: Sistema de disco plano: Ángulo ( ) Periodo (s) 5° 1. 10° 2. Sistema de disco plano + disco hueco: Ángulo ( ) Periodo (s) 5° 2. 10° 3.
K 2 =0.
Conclusión Tras haber calculado la constante de torsión en ambos sistemas, se puede observar que existen ligeras variaciones en la misma de ±0.30, que aunque no es una diferencia significativa si puede llegar a afectar hasta cierto punto al momento de realizar un cálculo en el que necesitemos este dato. Esta ligera diferencia pudo haber sido causada por un error al momento de medir el punto de partida del disco. Otro punto que puede afectar es el hecho de que el periodo de cada oscilación variaba demasiado. Fue necesario obtener un promedio de periodo para obtener un valor estándar. Por lo tanto, hasta cierto punto podemos decir que la hipótesis se cumplió, aunque como ya se mencionó existieron ligeras variaciones en los datos. Preguntas del manual 1- Determinar el tipo de material de la varilla comparando en la tabla correspondiente 2- ¿Qué tipo de movimiento realiza este sistema? Movimiento Armónico Simple. 3- ¿Observó algún efecto sobre el periodo si la amplitud de las oscilaciones cambiaba? Debido a que la amplitud en este caso se considera el ángulo de partida, se puede decir que no existió efecto alguno en el periodo. 4- Si el cuerpo sujeto a la varilla fuera otro. ¿Cambiaría el valor de la constante de torsión de la varillas? No, ya que como su nombre lo dice es una constante única para cada tipo de material y longitud. 5- Menciones algunas aplicaciones prácticas de este tipo de sistema. Se utiliza en los relojes de pulsera mecánicos y los galvanómetros utilizados en los laboratorios.
Bibliografía: “Péndulo de torsión”. Obtenido de: http://fisica.laguia2000.com/dinamica- clasica/pendulo-de-torsion, http://www.si-educa.net/basico/ficha729.html. “Manual de Física III (Péndulo de torsión)”. FIME, UANL. Septiembre del
“Péndulo de torsión”. Obtenido de: http://pendientedemigracion.ucm.es/info/Geofis/practicas/prac07r.pdf “Introducción a la física experimental. Péndulo de torsión”. Departamento de Física Aplicada. Universidad de Cantabria. Febrero 13, 2006. “Péndulo de torsión”. Obtenido de: https://es.wikipedia.org/wiki/P %C3%A9ndulo_de_torsi%C3%B3n