Péndulo de resorte
El objetivo de este experimento es estudiar el péndulo elástico utilizando la aproximación del muelle sin masa.
Lo que aprenden los alumnos
- Péndulo de resorte
- El concepto de energía potencial
- El concepto de energía cinética
La base científica de este experimento
Como hemos visto en el montaje experimental, nuestro péndulo de resorte está formado por una masa suspendida de un resorte sin masa; cuando se aplica una masa m, la fuerza de la gravedad, junto con la respuesta del resorte, hace que la masa oscile en torno a la posición de equilibrio, hacia la cual nuestro sistema tiende naturalmente a relajarse bajo el efecto de la fricción del aire.
Como primer paso, colguemos una masa m de nuestro muelle y anotemos su posición en la escala graduada una vez alcanzado el equilibrio; desplazémosla desde esa posición estirando el muelle una distancia Δx y, con el cronómetro que se nos ha facilitado, midamos el tiempo que tarda nuestro péndulo en realizar varias oscilaciones alrededor de la posición de equilibrio.
¿Qué observaríamos si repitiéramos el mismo paso pasando de m a 4m y luego a 8m?
A partir de estas consideraciones, podemos determinar dinámicamente el valor de la constante elástica del muelle.
Así pues, el efecto neto de la gravedad consiste simplemente en desplazar el punto de oscilación sin afectar a la amplitud.
Equipo utilizado
- Muelle de acero con indicador, diámetro 21 x 140 mm de longitud, diámetro del alambre 0,75 mm — MEC-017
- Cronómetro digital — MEC-055
Preguntas para los alumnos
- ¿Influye la masa del péndulo en el período de oscilación en la aproximación de pequeñas oscilaciones?
- Consideremos un péndulo de longitud L. ¿Cuántas veces debería reducir la longitud L del péndulo para que el período T sea la mitad del valor inicial?
Qué puedes esperar
Tal y como sugiere la expresión fundamental de T, la masa no influye en el período de oscilación. L debería reducirse cuatro veces.
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Este experimento forma parte de ATP Volta, un laboratorio científico móvil autónomo que convierte un aula normal en un laboratorio STEM en pleno funcionamiento, con más de 200 experimentos de física, química, biología, robótica e ingeniería. « Gali », el tutor de IA integrado en ATP Connect, guía a los alumnos en cada paso y responde a sus preguntas en la mesa de trabajo.
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