Introducción
Un péndulo es una masa situada en el extremo de una cuerda de masa insignificante que, cuando se desplaza inicialmente, oscilará hacia adelante y hacia atrás bajo la influencia de la gravedad sobre su punto más bajo. El movimiento regular de un péndulo se puede utilizar para medir el tiempo.
Problema
Identificar las relaciones entre la frecuencia de un péndulo simple y su masa, amplitud y longitud.
Variables:
Independiente: Amplitud, masa, longitud de la cuerda.
Dependiente: Frecuencia
Revisado: Temporizador, aparato de prueba, tipo de cuerda, abrazadera, etc.
Materiales
· Soporte utilitario
· Abrazadera
· Abrazadera para tubos de ensayo
· Tope de goma partido
· Cadena
· Cronómetro
· Varilla métrica
· Masas metálicas (50g, 100g y 200g)
Método
1) Se creó una tabla de datos para registrar información.
2) Los materiales fueron recogidos y llevados a la estación de trabajo.
3) Se obtuvo una cuerda de 110 cm y en un extremo se ató una masa de 200 g. Se colocó en el tapón de goma partido y se ajustó a 100 cm. Luego se sujetó para que no se deslizara.
4) El péndulo se colocó a una amplitud de 10 cm y se soltó. El cronómetro registró la cantidad de tiempo que le tomó completar 20 ciclos. Las pruebas se repitieron 2 o 3 veces para garantizar la precisión y la frecuencia.
5) Se repitieron los pasos 4 y 5 utilizando amplitudes de 20 cm y 30 cm. Se registraron los datos.
6) Luego, el cronómetro registró la cantidad de tiempo requerido para 20 ciclos completos del péndulo usando una longitud de péndulo de 100 cm, una amplitud de 10 cm y masas de 50 g, 100 gy 200 g. Se registraron los datos.
7) Finalmente el cronómetro registró la cantidad de tiempo requerido para completar 20 ciclos completos del péndulo usando una amplitud de 10 cm y una masa constante. Se cronometró y registró la longitud de 100 cm, 80 cm, 60 cm, 40 cm y 20 cm.
Diagrama 1a: Aparato de péndulo similar en función al utilizado en el experimento.
Mesa de observación
Δ amplitud
Masa (g)Longitud de la cuerda (cm)Amplitud (cm)Tiempo 20 Ciclos (s)Frecuencia (Hz)1001001040.260,4971001002040.300,4961001003040.570,493
Δ Masa
Masa (g)Longitud de la cuerda (cm)Amplitud (cm)Tiempo 20 Ciclos (s)Frecuencia (Hz)501002040.010.5001001002040.300,4962001002040,620,492
Δ Longitud de la cuerda
Masa (g)Longitud de la cuerda (cm)Amplitud (cm)Tiempo 20 Ciclos (s)Frecuencia (Hz)1001002040.300,496100802036,520.548100602029,720,673100402024,980.801100202017,871.112
Discusión
Tanto en Frecuencia versus Amplitud (100 g) como en Masa versus Frecuencia (Amp: 20 cm), la pendiente de la línea permaneció constante. Esto significa que no existe correlación entre la frecuencia y la amplitud o masa adjunta al péndulo. No importará si ajustamos cualquiera de esas dos variables de cualquier forma, la frecuencia permanecerá constante.
Sin embargo, con la Longitud vs. Frecuencia, existe una correlación negativa entre la frecuencia y la longitud. Esto significa que al aumentar la longitud del péndulo disminuye la frecuencia y viceversa. Este es el único factor que afecta la frecuencia del péndulo y es evidente a través de observaciones cualitativas y cuantitativas.
La frecuencia y la longitud de la cuerda del péndulo están inversamente relacionadas entre sí mediante la raíz cuadrada de la longitud.