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PÉNDULO FÍSICO----Informe N° 3
Programa de Lic. En Ciencias Naturales y Educ, Ambiental
Pedraza Genes Cristian David
Pérez Camacho Estefanía
Ruíz Negrete Gabriel Omar
Solera Santos Dayana Andrea
Facultad de Educación y Ciencias Humanas
Universidad de Córdoba, Montería
Fecha: 27/10/
Resumen
En este informe se realiza el estudio del comportamiento de un péndulo físico, tomando la medida del
periodo, mientras se desplaza e péndulo en diferentes longitudes hasta encontrar su centro de masa donde dejaría
de oscilar y se tendrá que oscilar, así mismo, se estudia dicho comportamiento desde diferentes amplitudes y
alturas y obtener conclusiones y resultados finales con sus respectivas incertidumbres.
Palabras Claves:. Péndulo, gravedad, centro de masa, inercia, periodo, longitud.
Abstract
This report studies the behavior of a physical pendulum by measuring its period while it moves at different
lengths until finding its center of mass where it would stop oscillating and start swinging. Additionally, this
behavior is studied from different amplitudes and heights to obtain final conclusions and results with their
respective uncertainties.
Keywords : Pendulum, gravity, center of mass, inertia, period, length.
Objetivos
Comprobar que para un sólido rígido de
masa m que gira alrededor de un eje
horizontal, el periodo de oscilación está
dado por la relación (1) y comprobar
experimentalmente el periodo de un
péndulo físico.
T = 2 π
√
I
0
mgb
Teoría relacionada
Movimiento Armónico Simple
El movimiento armónico simple (MAS) es un
tipo de movimiento periódico de vaivén en el que
un cuerpo oscila de un lado a otro de su posición de
equilibrio, en una dirección determinada, y en
intervalos iguales de tiempo, en este movimiento, la
fuerza que actúa sobre la partícula es proporcional a
su desplazamiento respecto a dicho punto y dirigida
hacia este
El MAS puede servir como modelo matemático
para una variedad de movimientos, pero se
caracteriza por la oscilación de una masa en un
resorte cuando está sujeta a la fuerza elástica lineal
restauradora dada por la ley de Hooke; la ecuación
que describe el MAS es una función sinusoidal en el
tiempo y demuestra una sola frecuencia resonante.
Algunas características del MAS son:
La amplitud y la fase inicial se pueden
calcular a partir de las condiciones iniciales
del movimiento, es decir, de los valores de
la elongación y de la velocidad inicial.
La gráfica de la elongación del movimiento
armónico simple es la de una función
sinusoidal cuya variable independiente es el
tiempo.
El tiempo que tarda la masa en efectuar una
oscilación completa se denomina periodo
(T), y está relacionado con la frecuencia
angular mediante la expresión: ω = 2π/T.
El MAS es un tema común en la física y se
utiliza para describir muchos fenómenos
naturales, como el movimiento de un
péndulo o el movimiento
de una onda sonora. [1]
Péndulo Compuesto o Físico
Un péndulo compuesto o físico es cualquier cuerpo
rígido que pueda oscilar libremente en el campo
gravitatorio alrededor de un eje horizontal fijo, que
no pasa por su centro de masa.
El péndulo compuesto es un sólido en
rotación alrededor de un eje fijo.
Cuando se separa un ángulo q de la posición
de equilibrio y se suelta, sobre el sólido
actúa el momento del peso, que tiene signo
contrario al desplazamiento.
El péndulo compuesto es un sistema con un
solo grado de libertad, correspondiente a la
rotación alrededor del eje fijo.
La posición del péndulo compuesto queda
determinada, en cualquier instante, por el
ángulo θ que forma el plano determinado
por el eje de rotación y el centro de
gravedad (G) del péndulo con el plano
vertical que pasa por el eje de rotación.
El péndulo compuesto se utiliza en la física
para estudiar la dinámica de rotación y la
energía cinética y potencial. [2]
Momento De Inercia
El momento de inercia es una propiedad física que
describe la resistencia de un objeto a cambiar su
estado de movimiento rotacional. Se define como la
suma de los productos de las masas de las partículas
que componen el objeto por el cuadrado de sus
distancias al eje de rotación
El momento de inercia depende de la
distribución de masa del objeto y del eje de
rotación.
El momento de inercia se utiliza en la física
para estudiar la dinámica de rotación y la
energía cinética y potencial.
El momento de inercia se puede calcular
para objetos simples, como una esfera o un
cilindro, y para objetos más complejos,
como un péndulo compuesto o físico.
El momento de inercia se mide en unidades
de masa por unidad de longitud al cuadrado.
El momento de inercia es una propiedad
importante en la física, ya que permite
predecir cómo se comportará un objeto en
rotación y cómo se transferirá la energía en
un sistema rotacional. [3]
Montaje
b2 (6cm) 12,37 0,
b3 (9cm)
b4 (12cm)
b5 (15cm)
b6 (18cm)
b7 (21cm)
Tabla 2: Datos experimentales
Evaluación
1. De acuerdo con los resultados del
procedimiento ¿Se cumple la ecuación 1
para el péndulo estudiado? (Use la
gravedad como 9.81 m / s
2 )
Peso varilla 144g= 0,144kg
Para T1= 0,77s
b= 0,03m
m= 0,144kg
I =
T
2
m. g. b
2
I =
2
2
=6,3 x 10
− 4
T = 2 π
6,3 x 10
− 4
=0,769 s
Para T2= 0,78s
b= 0,06m
m=0,144kg
I =
T
2
m. g. b
2
I =
2
2
T = 2 π
=0,30 s
Para T3=0,80s
b= 0,09m
m= 0,144kg
I =
T
2
m. g. b
2
I =
2
2
T = 2 π
=0,34 s
Para T4=0,81s
b=0,12m
m=0,144kg
I =
T
2
m. g. b
2
I =
2
2
T = 2 π
√
=0,83 s
Para T5=0,81s
b= 0,15m
m=0,144kg
I =
T
2
m. g. b
2
I =
2
2
T = 2 π
√
=0,74 s
Para T6=0,81s
b=0,18m
m=0,144kg
I =
T
2
m. g. b
2
I =
2
2
T = 2 π
√
=0,78 s
Para T7=0,75s
b=0,21m
m=0,144kg
I =
T
2
m. g. b
2
I =
2
2
T = 2 π
√
=0,74 s
2. ¿Qué sucedería con los periodos del
péndulo físico estudiado cuando el centro
de giro se acerca al centro de masa?
Realice una gráfica de T contra b y
compárela con los reportados en los
textos de física.
T b (m)
0,76 s 0,
0,30 s 0,
0,34 s 0,
0,83 s 0,
0,74 s 0,
0,78 s 0,
0,74 s 0,
Tabla 3: Datos para graficar.
5. Utilizando un péndulo físico. ¿Cómo
determinaría experimentalmente el valor
de la gravedad en un sitio?
Para determinar experimentalmente el valor
de la gravedad en un sitio utilizando un
péndulo físico, se puede seguir el siguiente
procedimiento:
Medir la longitud del péndulo desde el
punto de suspensión hasta el centro de
masa de la masa pendular con una cinta
métrica, siendo muy preciso en la
medición.
Medir el tiempo que tarda el péndulo en
realizar un gran número de oscilaciones
completas, siendo n>>1, con un
cronómetro digital.
Calcular el período de oscilación T
dividiendo el tiempo total entre el
número de oscilaciones n.
Utilizar la ecuación del período de un
péndulo físico para calcular la
aceleración de la gravedad g en el sitio:
T = 2π√(I/mgd), donde I es el momento
de inercia del péndulo, m es la masa de
la masa pendular, d es la distancia desde
el punto de suspensión hasta el centro
de masa de la masa pendular, y g es la
aceleración de la gravedad.
Repetir el experimento varias veces y
tomar el valor medio de la aceleración
de la gravedad obtenido.
Es importante tener en cuenta que la
longitud del péndulo debe ser medida con
precisión y que el péndulo debe oscilar en
un plano vertical para que la aceleración de
la gravedad sea la única fuerza que actúe
sobre él. Además, se debe tener en cuenta el
error instrumental y el error de medición
puro al calcular la aceleración de la
gravedad. [6]
6. Mencione situaciones de la vida diaria en
donde puede ser aplicado en concepto de
péndulo físico.
Existen muchas situaciones de la vida diaria
en las que se puede aplicar el concepto de
péndulo físico. A continuación, se presentan
algunos ejemplos:
Reloj de péndulo: los relojes de péndulo
utilizan un péndulo físico para medir el
tiempo. La frecuencia de oscilación del
péndulo es constante y se utiliza para
regular el movimiento del reloj.
Parque de diversiones: muchas
atracciones en parques de diversiones
utilizan péndulos físicos para crear
movimientos oscilatorios emocionantes,
como la bola de demolición o el
puenting.
Columpio: un columpio es un ejemplo
de un péndulo físico simple que se
utiliza en patios de recreo y parques.
Piernas: incluso las piernas humanas se
comportan como péndulos físicos al
caminar. Permitir que las piernas se
balanceen naturalmente al caminar es el
método de transporte más eficiente.
7. ¿Qué posibles errores se cometieron en
este laboratorio? ¿Cómo los corregiría?
Error en la medición de las
dimensiones: Medir incorrectamente
la longitud del péndulo, la distancia
desde el punto de pivote al centro de
masa o el momento de inercia del
péndulo físico puede introducir
errores significativos. Para resolver
esto, se deben utilizar instrumentos
de medición precisos y repetir las
mediciones varias veces para reducir
el error sistemático.
Fricción del punto de pivote: La
fricción en el punto de pivote del
péndulo puede afectar la precisión
de las mediciones. Para reducir este
error, se puede utilizar un punto de
pivote lubricado o un cojinete de
baja fricción.
Aproximaciones en el cálculo del
momento de inercia: Calcular
incorrectamente el momento de
inercia del péndulo físico puede
llevar a resultados inexactos. Para
resolver este error, asegúrate de
utilizar la expresión correcta para el
momento de inercia de la forma
específica del péndulo físico que
estás estudiando.
Errores de lectura en el
cronometraje: Los errores en la
medición del tiempo pueden ser una
fuente significativa de error en la
determinación del período. Utiliza
cronómetros de alta precisión y
registra múltiples mediciones para
calcular un valor promedio.
Conclusión
Mediante esta práctica, pudimos concluir
que el modelado de un péndulo físico se
acerca mucho más a la realidad que el de un
péndulo simple. También observamos que
el periodo del péndulo físico depende
estrechamente de la distancia a su centro de
masa. Sin embargo, al analizar los
resultados experimentales, nos damos
cuenta de que el período del péndulo físico
no vario mucho pero al hacer los análisis
teóricos en los resultados obtenidos el
periodo tuvo más variación y esto está
relacionado con la distancia tomada al
momento de realizar las oscilaciones.
Bibliografía
[1] Dinámica de una partícula. Movimiento
armónico simple. (n.d.). Upm.Es. Retrieved
November 3, 2023, from
https://www2.montes.upm.es/dptos/digfa/cf
isica/dinam1p/mas.html
[2] Péndulo compuesto. (n.d.). Ehu.Es.
Retrieved November 3, 2023, from
http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/solido/pe
ndulo/pendulo.htm
[3] de Inercia, P. I. M. (n.d.). PRÁCTICA:
MOMENTOS DE INERCIA Y PÉNDULO
FÍSICO. Departamento.Us.Es. Retrieved
November 3, 2023, from
http://departamento.us.es/deupfis1/concha/
Momento%20de%20Inercia_Pendulo.pdf
[4] Encuentra aquí información de Péndulo
físico y reversible para tu escuela ¡Entra
ya! (2001, June 25). Rincondelvago.com.
https://html.rincondelvago.com/pendulo-
fisico-y-reversible.html
[5] Favaloro, U., Aballay, E., & Avilés, E.
(n.d.). Péndulo reversible de Kater Autores.
Fisicarecreativa.com. Retrieved November
3, 2023, from
https://www.fisicarecreativa.com/informes/i
nfor_mecanica/pend_kater_aballay2k2.pdf
[6] Ramírez, W. M., Ramírez, R. R.,
Segundo, L. A., & Zuluaga H, R. A. (2004).
ESTUDIO EXPERIMENTAL DE UN
PENDULO FISICO UTILIZANDO UN
MICROCONTROLADOR AT -
- Scientia et technica, 2(25), 245–
https://dialnet.unirioja.es/servlet/articulo?
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[6] Puerto, A. [@AlexPuerto]. (2022,
August 17). 🟢Cómo calcular la gravedad
de un planeta con un péndulo simple -
Ejercicio Resuelto 3 🟢. Youtube.
https://www.youtube.com/watch?
v=JPgziQd_k6g
[7] Liriano, P. [@profesorliriano995].
(2021, June 28). Péndulo simple -
