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Péndulo wikipedia, lookup

Transcript
2012
INSTITUTO
TECNOLOGICO DE
MINATITLAN
PRACTICA N° 2
NOMBRE DE LA PRÁCTICA:
COMPONENTE TANGENCIAL EN UN
PENDULO DESPLAZADO
REPORTE
PROFESOR: MONTENEGRO HIPOLITO JAFET
EQUIPO: 4
INTEGRANTES: EDGAR ELIEZER VELA VAZQUEZ
HECTOR DOMINGUEZ MARQUEZ
GENARO LUNA SANTIAGO
ERICK EDUARDO GONZALEZ ESTEBAN
MIGUEL ANGEL HERNANDEZ VALDIVIESO
OBJETIVO DE LA PRÁCTICA:
Al final de la práctica el alumno determinara la fuerza con la que un péndulo desplazado
adquiere el equilibrio en función de la desviación.
ACTIVIDADES PREVIAS:
ACELERACION DE LA PARTICULA Y LA FORMULA PARA OBTENERLA.
CONCEPTO.
Un acelerador de partículas es básicamente un aparato en el cual las partículas
cargadas eléctricamente (electrones o iones) adquieren una gran velocidad y, gracias a
ella, un grado de energía muy elevado, por medio de un campo eléctrico o magnético.
Así, se pueden obtener rayos X o neutrones emitidos como resultado de una reacción
nuclear que obligan a esas partículas aceleradas a bombardear un blanco apropiado
que, a su vez, emite rayos X o neutrones.
Los grandes aceleradores de partículas son instrumentos de investigación científica
extraordinariamente importantes, sobre todo en lo que refiere a la física nuclear. Pero
también se utilizan otros tipos de aceleradores más reducidos para otros campos de la
ciencia, como la medicina y la tecnología.
FORMULA PARA LA OBTENER LA ACELERACION DE LA PARTICULA
Todos los aceleradores se rigen por las ecuaciones básicas del electromagnetismo
desarrolladas por Maxwell. Sin embargo, existe una ecuación muy sencilla que sirve
para definir las fuerzas que actúan en cada tipo de acelerador. Esta es la ecuación o
ecuaciones (cuando se usan de forma separada) de Lorenz. La ecuación puede
escribirse de forma básica como:
donde
es la fuerza que sufre la partícula cargada dentro del campo
electromagnético, q es la carga de la partícula cargada (-1 para el electrón, +1 para el
positrón o el protón, y mayores para núcleos pesados),
es el valor del campo
eléctrico, el campo magnético y la velocidad de la partícula.
La ecuación se traduce en que la partícula recibe una aceleración que es proporcional
a su carga e inversamente proporcional a su masa. Además, los campos eléctricos
empujan a la partícula en la dirección del movimiento (el sentido dependerá del signo
de la carga y del sentido del propio campo eléctrico), mientras que los campos
magnéticos curvan la trayectoria de la partícula (solo cuando el campo magnético es
perpendicular a la trayectoria), empujándola hacia el centro de una circunferencia cuyo
radio dependerá de la magnitud del campo magnético, de la velocidad que posea la
partícula en ese momento y de su carga y masa.
En resumen, los campos eléctricos aportan cambios en el módulo de la velocidad de la
partícula, acelerándola o desacelerándola, mientras que los campos magnéticos la
hacen describir trayectorias curvas sin modificar su módulo (esto no es exactamente
así, ya que las partículas perderán energía por la radiación sincrotrón, pero sirve como
primera aproximación).
LEY DE LA GRAVITACION DE NEWTON
La ley de la Gravitación Universal es una ley física clásica que describe la interacción
gravitatoria entre distintos cuerpos con masa. Ésta fue presentada por Isaac Newton
en su libro Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, publicado en 1687, donde
establece por primera vez una relación cuantitativa (deducida empíricamente de la
observación) de la fuerza con que se atraen dos objetos con masa. Así, Newton dedujo
que la fuerza con que se atraen dos cuerpos de diferente masa únicamente depende
del valor de sus masas y de la distancia que los separa. También se observa que dicha
fuerza actúa de tal forma que es como si toda la masa de cada uno de los cuerpos
estuviese concentrada únicamente en su centro, es decir, es como si dichos objetos
fuesen únicamente un punto, lo cual permite reducir enormemente la complejidad de
las
interacciones
entre
cuerpos
complejos.
Así, con todo esto resulta que la ""ley de la Gravitación Universal"" predice que la fuerza
ejercida entre dos cuerpos de masas
y
separados una distancia es
proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la
distancia, es decir
Dónde:
Es el módulo de la fuerza ejercida entre ambos cuerpos, y su dirección se
encuentra en el eje que une ambos cuerpos.
Es la constante de la Gravitación Universal.
INTRODUCCIÓN
Un péndulo simple se define como una partícula de masa m suspendida del punto 0
por un hilo inextensible de longitud/ y masa despreciable.
Si la partícula se desplaza a una posición q0 (ángulo que hace el hilo con la vertical) y
luego se suelta, el péndulo comienza a oscilar.
El péndulo describe una trayectoria
circular, un arco de una circunferencia
de radio l. Estudiaremos su movimiento
en la dirección tangencial y en la
dirección normal.
Las fuerzas que actúan sobre la
partícula de masa m son dos
Una fuerza vertical, el peso mg
La acción del hilo, una fuerza T
en la dirección radial
Descomponemos el peso en la acción
simultánea de dos componentes, en la
dirección tangencial y en la dirección r.
DESARROLLO DE LA PRÁCTICA
Ejercicio
1.- Determina la fuerza con la que el péndulo de hilo desplazado tiene a su posición de
equilibrio, en función de la desviación.
2.-Reduce la longitud del péndulo, y repite las mediciones.
MATERIAL
Pie estativo
Varilla soporte ,600mm
Varilla soporte ,250mm
Nuez doble
Dinamómetro, 1N
Platillo para pesas de ranura,
10g
Pesa de ranura, 10g
Pesa de ranura, 50g
Pasador
Soporte para tubos de vidrio
Cinta métrica, 2 m
Sedal
Tijeras
02001.00
02037.00
02031.00
02043.00
03065.00
02204.00
1
2
1
1
1
1
02205.01
02206.00
03949.00
05961.00
09936.00
02089.00
4
3
1
1
1
1
MONTAJE
-
Monta el experimento según la figura.
-
Haz dos lazos en un trozo de sedal, de forma que su longitud total sea de unos
30 cm.
-
Cuelga el patillo del pasador con el sedal, y cárgalo de forma que el peso total,
incluyendo el platillo, sea mtot = 200g.
-
Ata el platillo al dinamómetro con un trozo de sedal.
-
El dinamómetro debe ir atado al centro de gravedad de la masa, y debe estar
siempre perpendicular al hilo del péndulo.
REALIZACION
1. Mide la longitud del péndulo /(distancia entre el punto de suspensión y el
centro de gravedad de la masa pendular).
-Desplaza el péndulo en x= 2, 4, 6, 8 y 10cm, leyendo el dinamómetro cada
.
Vez (el dinamómetro siempre perpendicular al hilo del péndulo).
Anotar los valores en la tabla.
2. Reduce la longitud del péndulo en 10 cm, mide de nuevo / y repite el
experimento con los distintos desplazamientos x.
Lleva todos los valores a la tabla.
RESULTADO DE LAS MEDIDAS
Fuerza por peso = (200g) (9.8m/s2) = 1.95 N
1.- Longitud del péndulo / = 30 cm
2.- Longitud del péndulo
x/cm
F/N
x/l
F/Fg
x/cm
F/N
x/l
F/Fg
2
4
6
8
10
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.0066
0.133
0.2
0.26
0.33
0.05102
0.102
0.153
0.204
0.2551
2
4
6
8
10
0.06
0.22
0.38
0.5
0.7
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.0306
0.1122
0.1938
0.2551
0.3571
EVALUACION
1.- Calcula los coeficientes x/l, y lleva los resultados a la tabla.
2.-Calcula los coeficientes F/Fg, y lleva igualmente a la tabla.
3.- Compara los resultados de las divisiones. ¿Qué encuentras?
R.- Que los resultados van aumentando en proporciones iguales.
4.- Completa el esquema de la figura 2 con las fuerzas que actúan sobre la masa del
péndulo cuan este esta desplazado, y dibuja el paralelogramo de fuerzas (valores de la
tabla primera = 10).
30 cm
18 cm
200g
5.- ¿Puedes razonar los resultados de tus mediciones y cálculos?
R= Si, ya que son constantes y nos dimos cuenta de que aumentan en proporciones
iguales.
CONCLUCIONES
Esta práctica nos sirvió para comprender las fuerzas del equilibrio en un cuerpo
cuando se realiza una desviación del mismo.
Así como comprender la ley gravitacional de Newton y poder aplicar en efectos físicos,
y tener más cercanía con ella.
BIBLIOGRAFIA
http://espaciociencia.com/acelerador-de-particulas/
http://es.wikipedia.org/wiki/Acelerador_de_part%C3%ADculas
http://es.wikipedia.org/wiki/Aceleraci%C3%B3n
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