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ES UN EXPERIOMENTO REALIZADO EN LABORATORIO DE FISICA 2
Tipologia: Esquemas
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LABORATORIO DE FISICA II TEMAS: Péndulo físico – Periodo ESTUDIANTES: Fredy Ruben Quispe Tacuri Mamani Quispe Jeancarlos DOCENTE: Roger Velazquez Mamani GRUPO: 249 PUNO – PERU
Escuela Profesional De Ingeniería Civil _ Laboratorio De Física II
INDICE I. RESUMEN....................................................................................................................................... 3 II. OBJETIVOS................................................................................................................................. 4 III. EQUIPOSYMATERIALES....................................................................................................... 4 IV. PROCEDIMIENTOEXPERIMENTAL...................................................................................... 7 V. RESULTADOS.......................................................................................................................... 12 VI. ANÁLISIS DE RESULTADOS................................................................................................ 12 VII. CUESTIONARIO...................................................................................................................... 13 VIII. CONCLUSIONES...................................................................................................................... 15 IX. REFERENCIAS......................................................................................................................... 17
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Escuela Profesional De Ingeniería Civil _ Laboratorio De Física II GRAN BASE Y ROD: La gran base y la varilla (rod) son elementos esenciales en el montaje del experimento de péndulo físico, ya que proporcionan estabilidad y soporte al sistema. La base evita movimientos del conjunto durante la oscilación, mientras que la varilla permite fijar los componentes a la altura adecuada y mantenerlos alineados. CONJUNTO PÉNDULO FÍSICO: El conjunto de péndulo físico es el elemento central del experimento, ya que permite analizar cómo varía el período según el punto de suspensión. SENSOR DE MOVIMIENTO ROTATORIO: Es fundamental para registrar con precisión el desplazamiento angular del péndulo a lo largo del tiempo. Al estar fijo en una posición, permite obtener datos exactos sobre el movimiento, lo que facilita el análisis del período y la comparación con los valores teóricos.
Escuela Profesional De Ingeniería Civil _ Laboratorio De Física II TRANSPORTADOR (INDICADOR DE ÁNGULO): El transportador se usa para medir el ángulo de oscilación del péndulo con precisión. Esto ayuda a controlar que las oscilaciones sean pequeñas y facilita el análisis del movimiento según la teoría. IV. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
Escuela Profesional De Ingeniería Civil _ Laboratorio De Física II correctamente antes de continuar con el experimento.
Procedimiento Para Tomar Datos
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Nota: El periodo experimental es según el grafico en las figuras 11- Tabla 2 Tabla de Distancia, Periodo experimental y Periodo teórico
Nota: Para el periodo teórico se usó la fórmula (5) VI. ANÁLISIS DE RESULTADOS Los resultados obtenidos en la práctica muestran una clara relación entre la distancia del punto de suspensión al centro de masa y el período de oscilación del péndulo físico. Se observa que a medida que la distancia disminuye desde un valor máximo hasta acercarse al centro de masa, el período también disminuye hasta alcanzar un valor mínimo, y luego comienza a incrementarse nuevamente. Esta tendencia es coherente con el modelo teórico del péndulo físico, el cual predice que el período tiene un valor mínimo específico cuando el punto de suspensión se encuentra a una cierta distancia óptima del centro de masa. Los datos experimentales obtenidos (ver Tabla 12) muestran una buena concordancia con los valores teóricos calculados a partir de la ecuación deducida en el fundamento teórico. Las diferencias entre los períodos experimentales y teóricos fueron, en general, pequeñas, con un error relativo menor al 6 % en la mayoría de los casos. El menor período experimental (0,81 s) se dio cuando la distancia al centro de masa fue de 0,08 m, valor muy cercano al mínimo teórico predicho. Este comportamiento respalda la validez del modelo empleado y la precisión del experimento. Sin embargo, se detectaron mayores discrepancias en los extremos, especialmente en la posición más cercana al centro de masa (0,02 m), donde el período experimental fue significativamente más alto (1,20 s frente a 1,17 s teórico). Esto puede explicarse por diversos factores: Fricción en el sistema (en los puntos de pivote o en el sensor). Inestabilidad mecánica cuando la varilla se suspende muy cerca del centro de masa, lo que genera oscilaciones irregulares o más sensibles a perturbaciones. Limitaciones del sensor rotatorio en registrar con alta precisión los ángulos cuando el movimiento es muy pequeño.
Escuela Profesional De Ingeniería Civil _ Laboratorio De Física II Además, se verificó que el período mínimo no depende de la masa del péndulo, sino de su geometría (momento de inercia y posición del centro de masa), lo que coincide con las predicciones teóricas. Por último, el experimento permitió validar las ecuaciones del péndulo físico y demostrar experimentalmente el comportamiento oscilatorio del sistema con un alto grado de precisión. Las pequeñas diferencias encontradas no desvirtúan los resultados y, por el contrario, permiten identificar y reflexionar sobre los factores experimentales que influyen en las mediciones. VII. CUESTIONARIO
√
2
Error %=|
0.0806 |
Escuela Profesional De Ingeniería Civil _ Laboratorio De Física II DESARROLLO: No, la longitud que genera el período mínimo no depende de la masa del cuerpo. Esto se debe a que, en la fórmula del período del péndulo físico, la masa se cancela: 𝑇 = 2𝜋√ con 𝐼 = 𝐼𝑐𝑚 + 𝑚𝑥^2 𝑚𝑔𝑥 Al sustituir III, la masa se simplifica, quedando solo factores geométricos (longitud, posición del pivote). Por tanto, cambiando la masa, pero manteniendo la forma y dimensiones, el período mínimo y su ubicación no cambian.
Escuela Profesional De Ingeniería Civil _ Laboratorio De Física II establece la teoría. Esta propiedad es fundamental para el diseño de sistemas mecánicos que utilizan oscilaciones regulares, como relojes, sensores o instrumentos de medición. Las ligeras discrepancias entre los períodos teóricos y experimentales, especialmente en los puntos extremos de suspensión, pueden explicarse por efectos como la fricción en el sistema, la sensibilidad del sensor rotatorio o la cercanía al centro de masa, que puede provocar inestabilidad o errores en el registro angular. En general, la experiencia permitió aplicar correctamente conceptos físicos y matemáticos relacionados con el momento de inercia, el teorema de ejes paralelos y las oscilaciones amortiguadas. Los resultados obtenidos son consistentes y demuestran una fuerte concordancia entre la teoría y la práctica, lo que resalta la utilidad del péndulo físico como herramienta didáctica para el análisis de sistemas oscilatorios reales. Además del cumplimiento de los objetivos experimentales, esta práctica permitió desarrollar habilidades fundamentales en el manejo de instrumentos científicos modernos, como el sensor de movimiento rotatorio y el software PASCO Capstone. La correcta configuración y adquisición de datos reforzó la importancia de la precisión en las mediciones y del control de variables para garantizar resultados confiables. La visualización gráfica del ángulo frente al tiempo facilitó la identificación de ciclos completos de oscilación, permitiendo calcular períodos promedio con mayor exactitud. Desde un enfoque educativo, el experimento fortaleció la comprensión de los principios físicos involucrados en sistemas oscilatorios reales, más allá de las idealizaciones del péndulo simple. El análisis del péndulo físico integra conceptos clave de la mecánica clásica, como el momento de inercia, la distribución de masa, el centro de gravedad y la optimización matemática mediante derivadas. Todo esto convierte a esta práctica en una herramienta valiosa para la formación de ingenieros, al vincular teoría y realidad en un entorno de laboratorio controlado. IX. REFERENCIAS Hernández, A., Neipp, C., & Meléndez, A. (2003). Estudio del péndulo físico para introducir métodos numéricos de resolución de ecuaciones diferenciales no lineales. XII Congreso Universitario de Innovación Educativa En Las Enseñanzas Técnicas , 854–865. Montiel, H. P. (2014). Física general. Grupo Editorial Patria. Tipler, P. A. (1992). Física preuniversitaria. II (Vol. 2). Reverté. Young, H. D. (2009). Física Universitaria: Sears-Zemansky.
