Semanas 9 y 10 de 2020

GRADO: 9°

DOCENTE: Dario Alvarez Marín

ÁREA: Física

OBJETIVO: Conocer el movimiento armónico simple y determinar las relaciones existentes entre la masa, longitud y ángulo de oscilación a partir de un péndulo casero.

TEORÍA:

El movimiento vibratorio

Cuando un cuerpo se mueve en línea recta en torno a una posición de equilibrio se dice que tiene un movimiento vibratorio u oscilatorio. Si, además, siempre tarda el mismo tiempo en completar una oscilación y la separación máxima de la posición de equilibrio es siempre la misma decimos que se trata de un movimiento vibratorio armónico simple (mvas).

Las magnitudes y unidades S.I. que definen un movimiento vibratorio son las siguientes:

· Elongación. Posición que tiene en cada momento la partícula vibrante respecto de la posición de equilibrio. Se suele representar mediante la letra x o y. Unidad S.I.: m.

· Amplitud. Máxima distancia de la partícula vibrante respecto de la posición de equilibrio. Se representa mediante la letra A. Unidad S.I.: m.

· Periodo. Tiempo que tarda la partícula vibrante en realizar una oscilación completa. Se nota por la letra T y es una magnitud inversa a la frecuencia.       ó    T=1/f. Unidad S.I.: s.

· Frecuencia. Numero de vibraciones que se producen en la unidad de tiempo (en un segundo, un minuto, una hora... Se nota por la letra f y es una magnitud inversa al periodo.     f=1/T. Unidad S.I.: Hz.

· Velocidad de vibración. Velocidad que lleva la partícula vibrante en cada momento. Se simboliza por la letra v. Unidad S.I.: m/s

· Aceleración de vibración. Aceleración que lleva la partícula vibrante en cada momento. Se representa mediante la letra a. Unidad S.I.: m/s².

Aunque no estudiaremos cuantitativamente este movimiento, si diremos que en la posición de equilibrio la velocidad es máxima y la aceleración nula y que en los extremos la aceleración es máxima y la velocidad nula.

Actividad:

Experimento con péndulo

Lo que necesitarás para el Experimento del Péndulo

• Un trozo de cuerda de por lo menos 1 metro de largo.
• Una botella plástica de gaseosa.
• Un papel para poner detrás del péndulo o una superficie que puedas rayar.
• Un lápiz.
• Un poco de cinta.
• Un cronómetro.
• Agua

Preparación del Experimento del Péndulo

Para hacer este experimento debes hacer un poco de trabajo de construcción, pero nada demasiado complicado:

1. El lápiz debe estar firmemente pegado a la parte superior de la mesa, dejando unos 4cm colgando del borde.
2. Luego, has una vuelta en la cuerda para que quepa en el extremo del lápiz, pero no la hagas muy apretada.
3. En el otro extremo de la cuerda ata la botella plástica llena de agua.
4. Ubica tu pedazo de papel detrás del péndulo y ya está todo listo.
5. Antes de realizar el experimento del péndulo, asegúrate de que todo se balancee libremente sin pegarse.

Experimento uno: cambiar el peso

En este experimento, averiguaremos qué efecto tiene cambiar la masa en el extremo de la cuerda. Recuera diligenciar la tabla con los resultados de este experimento:

1. Tira la cuerda para atrás unos 40 - 50 cm. Debes hacer una marca en la superficie o en el papel para asegurarte que lo soltarás siempre desde el mismo lugar.
2. Cuando lo sueltes, inicia el cronómetro y cuenta el número de oscilaciones en un minuto.
3. Repite el experimento 5 veces y calcula un promedio.
4. Retira la tercera parte de agua.
5. Suelta el peso desde exactamente el mismo lugar. Calcula el periodo igual que antes.
6. Repite 5 veces y promedia los resultados.
7. Prueba el mismo procedimiento retirando otra tercera parte de agua.

¡Los resultados te podrían sorprender!

Experimento dos: cambiar el ángulo

1. Vuelve a poner la botella llena de agua en la cuerda.

Tienes los resultados de la primera marca de tu último experimento para utilizar de nuevo.

2. Ahora, toma la cuerda para atrás unos 20 cm y has una marca como antes (aumenta el ángulo de la cuerda).
3. Suéltala y cuenta el número de períodos en un minuto.
4. Repite 5 veces y luego realiza un promedio.
5. Intenta exactamente lo mismo, pero suéltala desde 10 cm (reduce el ángulo de la cuerda.

¿Qué diferencia crea el ángulo de balanceo?

Experimento tres: cambiar la longitud de la cuerda

Ya tienes los resultados del primer experimento y los puedes utilizar de nuevo.

1. Toma la cuerda del péndulo y corta unos 20 cm.
2. Tira para atrás hacia el mismo ángulo y déjala volar.
3. Quita otros 20 cm de la cuerda, reemplázala y vuelve a intentarlo.

¿Qué efecto tiene cambiar la longitud de la cuerda en un péndulo?

INFORME DE RESULTADOS

Experimento con péndulo simple (MVAS)

1. Registrar tus resultados del experimento 1 en la siguiente tabla (# de oscilaciones) y calcula el periodo y la frecuencia:

2. ¿Qué diferencia crea el cambio de la masa en el movimiento del péndulo?

3. ¿Qué diferencia crea el cambio del ángulo en el movimiento del péndulo?

4. ¿Cómo cambia el movimiento del péndulo al cambiar la longitud de la cuerda?

5. Plantea tres conclusiones de los experimentos realizados

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