Llegará un momento en que el primer péndulo se pare totalmente, pues su energía se transfiere al segundo que alcanza su amplitud máxima, empezando ahora el proceso.
En esta práctica se estudia el comportamiento de un sistema oscilatorio formado por dos péndulos simples idénticos fijos a un mismo soporte, con un resorte de constante elástica K colocado entre estos, conocido con el nombre de péndulos acoplados. Vale destacar que en la práctica en realidad no se trabajó con péndulos simples sino con péndulos físicos también llamados péndulos compuestos, entonces podríamos notar que existe una margen de error ocasionado por el equipo de péndulos acoplados. Para el desarrollo de la práctica veremos que el movimiento de un péndulo interfiere en el movimiento del otro y viceversa. Para describir el movimiento de los péndulos necesitamos de 2 funciones de posición angular respecto al tiempo, por ello se habla de un sistema físico de dos grados de libertad. Dos péndulos simples unidos entre sí mediante un hilo de forma horizontal y situados a la misma altura forman un péndulo pén dulo acoplado. En éste, la energía se transfiere por el hilo pasando de un péndulo a otro progresivamente. Si se hace oscilar uno de los péndulos, después de un tiempo comenzará a frenarse gradualmente mientras que el otro péndulo empieza a oscilar aumentando su amplitud progresivamente.
1. Observar el comportamiento de d os péndulos de hilo, acoplados por medio de un sedal y una masa. 2. Medir el periodo de los péndulos acoplados. 3. Determinar el periodo de batido de los dos péndulos cuando oscilan en el mismo sentido y en sentido contrario. Es aquel en el cual un cuerpo vuelve a encontrarse en las mismas condiciones de movimiento (misma posición, misma velocidad, misma aceleración) a intervalos iguales de tiempo. Es aquel movimiento que se origina por las fuerzas de un cuerpo cuando este se aleja de su posición de equilibrio. Este movimiento se caracteriza porque su aceleración es variable y porque la ecuación que lo define es función del seno y del coseno. La frecuencia y el período son independientes de la amplitud mientras que la aceleración es proporcional al negativo del desplazamiento. Es el tiempo que emplea un cuerpo en dar una vuelta o ciclo; su unidad de tiempo es el segundo.
T = (tiempo empleado) / (# numero d e vueltas). Es el número de vueltas que da el cuerpo en la unidad unida d de tiempo. Sus unidades son (vueltas/segundo), (revoluciones por minuto rpm) y (revoluciones por segundo rps), que en SI se expresan con Hertz = s -1.
f = (número de vueltas) / (tiempo empleado). Es la distancia máxima que separa un cuerpo de su posición de equilibrio.
Longitud de onda en el vacío; sirve para interpretar los fenómenos de interferencia por división de amplitud. Esta oscilación se produce cuando las vibraciones de un oscilador resultan cuando se aplica una fuerza oscilatoria externa a una partícula sometida a una fuerza elástica. Las oscilaciones forzadas no son amortiguadas, pero tienen amplitud constante y frecuencia igual a la de la fuerza aplicada. Es cuando la amplitud de un cuerpo vibrante, como un resorte, decrece gradualmente hasta detenerse. Es cuando en la frecuencia de la fuerza aplicada, la velocidad y la energía cinética de las dos oscilaciones son máximas; se produce cuando la frecuencia de la fuerza aplicada es igual a la frecuencia natural del oscilador sin amortiguamiento. Pie estático Varilla soporte, 600mm Varilla soporte, 200mm Varilla soporte con orificio, 100mm Nuez doble Platillo para pesas de ranura, 10 g Pesa de ranura, 10g Pesa de 50g Juego de pesas, 150g Cronometro Cinta métrica, 2m Sedal
-
1 2
-
1 2 2 2 2 2 1 1 1 1
Monta como en la figura, dos péndulos exactamente iguales, de 40cm de longitud. Masa m = 70g
-
La distancia entre los dos puntos de suspensión debe ser 10cm. Comprobar si los dos péndulos tienen el mismo periodo. Si no es así, hay que variar la longitud de uno de ellos. Fijar, exactamente en el centro de un trozo de sedal (L=20cm), una (m=10g). Acoplar los péndulos con el trozo de sedal, atándolo a la parte superior de los platillos para pesas de ranuras.
1. ¿Cómo reaccionan los dos péndulos tras el impulso? 1. Notamos que al mover el primer péndulo se va deteniendo y le va pasando la energía al segundo péndulo hasta que el primer péndulo queda estático lo mismo pasa después con el segundo péndulo. 2. Cuando los dos péndulos se mueven hacia el mismo lado oscilan en fase.
3. Cuando los dos péndulos se mueven en direcciones opuestas uno del otro es una oscilación amortiguada. 2. Periodo de batido Ts
3. Periodo T1 con impulso n el mismo sentido.
continuación el proceso se invierte, y así sucesivamente. 2. Calcula con los valores de la tabla uno el valor medio del periodo de batido Ts del péndulo y su frecuencia de Batido Fs R/
3. Calcula con los valores de la tabla 2 y 3, las medidas de los periodos (T1 y T2) y de las frecuencias (F1 y F2), para completar las tablas R/
4. Periodo T2 con impulso en sentido opuestos.
1. Un péndulo en oscilación pose energía vibratoria en forma de energía potencial y energía cinética. ¿puedes explicar los fenómenos observados en los péndulos acoplados desde el punto de vista de la energía? R/ la energía total de oscilación se transfiere alternativamente de uno a otro péndulo: El péndulo que primero se encontraba en la posición central oscila con amplitud creciente mientras que decrece la del otro péndulo; al cabo de cierto tiempo, hay un instante en el cual sólo oscila el primero mientras que el segundo se para en la posición central. A
4. Hallar la diferencia de las frecuencias de oscilación con impulso en el mismo sentido y en sentido opuesto f2, f1. R/ 5. Comparar el resultado con las frecuencias de batido Fs medidas en uno. Que se observa. R/ Hay mayor repetición en el sentido opuesto significa que es más rápido, y en el mismo sentido es más lento y por eso ahí menor frecuencia.
1. ¿tiene influencia sobre la frecuencia de batido la solides de acoplamiento (posición de acoplamiento y la masa)? R/ 2. Para contestar averigüe la frecuencia de batido cuando: - Varias la posición de acoplamiento. - Reduces la masa de acoplamiento. Resumir las observaciones: R/ Notamos que la frecuencia varia es las distintas posiciones y si reducimos la masa la frecuencia sea un poco menor y seguirán con la diferencia de frecuencia en las distintas posiciones. En la práctica se pudo observar el fenómeno físico de la trasferencia de la energía que se realiza de un péndulo a otro por medio de la cuerda y la masa que los mantiene acoplados. El comportamiento de dichos péndulos esta dado en gran parte por los ángulos de estos mismos, y su vez la influencia de otros factores físicos como la longitud de la cuerda, la interferencia de fuerzas externas, entre otras. El comportamiento del péndulo acoplado en fase es muy similar al péndulo físico. Y para el péndulo con movimiento en fase es hacia la misma posición, mientras que en contrafase se mueven en direcciones opuestas. 1. Serway, Física Tomo 1, Cuarta edición. Editorial Mc Graw Hill. 1996. 2. F. W. Sears, M. W. Zemansky, H. D. Young, R. A. Freedman. Física universitaria, volumen 1.Décimo primera edición, Pearson Educación, México, 2004 3. http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/ default.htm
