Contenido
En este artículo: Construcción de un péndulo Uso de un péndulo Experimento con un péndulo Referencias
Hacer un reloj es una actividad divertida que le permite pasar un buen rato con sus hijos. Un péndulo consiste en un cuerpo sólido (generalmente redondo y metálico) y un trozo de cuerda. El cuerpo se balancea al final de la cuerda alrededor de un eje fijo. Si visita París, tómese el tiempo para ir a ver uno de los dos relojes Foucault que se encuentran en el Conservatorio Nacional de Artes y Oficios y el Panteón y el reloj astronómico de Passemant que se encuentra en el gabinete del Péndulo en el Palacio de Versalles. Hay diferentes tipos de péndulos (el péndulo de Foucault, el péndulo de Newton, el péndulo balístico, el péndulo de torsión, etc.).
etapas
Parte 1 Construyendo un péndulo
-
Toma una soga. Puede hacer un péndulo muy fácilmente en una habitación o en la sala de estar de su hogar al tener los objetos necesarios a su alcance. Traiga una cuerda de al menos 70 cm de largo. En el futuro, puede experimentar creando péndulos con cuerdas de diferentes longitudes.- Tome una regla rígida de metal (o madera) (no debe moverse durante el experimento) un metro y dos sillas. Estos elementos forman la base de su reloj. Amarrarás la cuerda en el centro de la regla del medidor y colocarás la regla en el respaldo de las sillas para que el péndulo se balancee entre las dos sillas.
- También necesitará un par de tijeras para cortar la cuerda y un rollo de cinta. Si usa monedas para crear el peso del péndulo, la cinta le permitirá fijarlas al final de la cuerda.
- Puede usar una cuerda delgada o un trozo de alambre fuerte, pero elija lo que elija, corte un trozo de 70 cm de largo o un poco más.
- Necesitarás un cronómetro. Le permitirá medir la frecuencia de oscilación (cuántas veces por segundo el peso va y viene) del péndulo y la diferencia entre la frecuencia de oscilación en función de la longitud de la cuerda y el ángulo de balanceo.
- Para crear el peso, puede usar tres piezas de 10 céntimos de euro o algunas arandelas de metal (por ejemplo, sellos). Ciertamente tienes estos objetos en tu casa.
-
Coloca las sillas. Coloque las dos sillas una detrás de otra, dejando un espacio de un poco menos de un metro entre las dos, mientras coloca la regla de un metro en la espalda. Debe colocar las sillas de forma consecutiva o su péndulo golpeará la base o el asiento de las sillas mientras se balancea.- Coloque su regla un metro en la parte posterior de las dos sillas. Debe centrar la regla exactamente dejando la misma longitud en cada archivo o balanceando el péndulo y sus mediciones de los diferentes períodos y frecuencias de oscilación serán incorrectas.
- Después de colocar la regla de un metro correctamente en el respaldo de sus sillas, asegúrela con cinta adhesiva para que no se mueva durante su experimento.
-
Cortar la soga. Cortar un trozo de cuerda delgada con una longitud de 70 cm. La cuerda es uno de los elementos que constituyen su péndulo, luego agregará otro elemento, el peso. Si lo desea, puede hacer varios relojes cortando trozos de cuerda de diferentes longitudes. Encontrará que la frecuencia de oscilación no depende de la masa que está unida a la cuerda, sino que varía según la raíz cuadrada de la longitud de la cuerda.- Ate un extremo de la cuerda al centro de la regla en el respaldo de las dos sillas. De esta manera, su reloj no tocará las sillas mientras se balancea.
-
Ata el peso. Ahora conecte cinco arandelas de metal al otro extremo de la cuerda, pasando la cuerda por el centro de las arandelas. Puede sustituir tres arandelas de 10 centavos por las arandelas de metal. Asegúrelos al final de la cuerda con un trozo de cinta adhesiva.- Encontrará que al atar un objeto ligero (como una pequeña bola de espuma) a su reloj, se moverá a la misma velocidad que un objeto más pesado (varias arandelas de metal). Esto se debe a la gravedad de la Tierra. Cualquiera sea su peso, la aceleración de un objeto que cae es exactamente la misma.
Parte 2 Usando un péndulo
-
Toma el peso en una mano. Párate entre las dos sillas a un lado de la regla y toma las arandelas de metal con una mano. Acércate a ellos tirando ligeramente de la cuerda por cualquier tensión. La frecuencia de oscilación del péndulo cambia según el destello de la cuerda.- Si deja caer las arandelas de metal en un ángulo de 90 ° con respecto a la regla del medidor, su péndulo tendrá una frecuencia de oscilación diferente que si lo deja ir en un ángulo de 45 °.
-
Suelta las arandelas de metal. Suelte la cuerda (tensión) y el peso entre las dos sillas para que no golpee la base durante su balanceo o tendrá que comenzar el experimento nuevamente. Tome su cronómetro en la otra mano para medir el período de oscilación del péndulo. -
Activa el cronómetro. Dispare el cronómetro en el momento preciso cuando suelte el peso y detenga el temporizador en el momento exacto en que vuelve a su punto de partida. Le resultará útil contar con un asistente para llevar a cabo esta operación, ya que podrá activar y detener el temporizador mientras maneja el péndulo.- la periodo de oscilación es el tiempo requerido para que el péndulo realice un viaje de regreso completo mientras el frecuencia de oscilación es la cantidad de veces que su reloj realiza un viaje de regreso por segundo.
-
Para el reloj Tome el peso nuevamente con una mano, estire la cuerda y suelte su reloj exactamente con el mismo ángulo que la primera vez. Active el temporizador y vea si el período de oscilación de su reloj es el mismo que su primera observación. -
Escribe tus observaciones. Repita la operación varias veces y observe cada período de oscilación, así como la frecuencia de oscilación de su péndulo. Podrá comparar cambios de período y frecuencia experimentando con cadenas más cortas o más largas.- Al repetir el proceso, comprenderá cuáles son las dos aplicaciones principales de un péndulo. Un reloj puede controlar el movimiento de las manecillas de un reloj o reloj en la cocina de su abuela. Otro uso fue inventado por el físico francés Léon Foucault.
- Nacido en 1819, Léon Foucault destacó la rotación de la Tierra después de hacer un péndulo en el Panteón de París. Para lograr este experimento, es necesario fabricar un péndulo de tamaño muy grande (el del Panteón mide 67 m). Esto permite que el péndulo se balancee durante un largo período de tiempo.
Parte 3 Experimenta con un péndulo
-
Toma otro pedazo de cuerda. Corta una, dos o tres piezas de cuerda de diferentes longitudes. También puede colocar un objeto de diferente peso al final de la primera cadena. Esto te ayudará a observar y comprender las peculiaridades de un péndulo.- Corta una cuerda de 35 cm de largo para observar cómo se comporta tu péndulo con una cuerda de diferente longitud.
- Fije el segundo trozo de cuerda a la regla a una distancia de 20 a 30 cm del primer péndulo para que no se muevan mientras se balancean durante el experimento.
-
Cambia el peso. Coloque objetos de diferente peso al final de la cuerda para observar si hay cambios en la frecuencia y el período de oscilación del péndulo. Observe cada vez la frecuencia y el período de oscilación y compare sus notas con las de sus observaciones anteriores.- Para obtener el período y la frecuencia de oscilación promedio de su péndulo, debe repetir la operación varias veces (al menos cinco veces) y cada vez debe observar la frecuencia y el período de oscilación del péndulo.
-
Cambia el ángulo. Un ligero cambio en el ángulo no cambiará significativamente el movimiento de su péndulo, pero si cambia mucho el ángulo, notará que hay una gran diferencia. Por ejemplo, coloque una cuerda en un ángulo de 90 ° y coloque la otra cuerda en un ángulo de 30 °. Suelta los pesos y observa el movimiento de tus dos relojes.- Cada vez que realice un nuevo experimento, cambie el ángulo o la longitud de la cuerda, repita cada operación al menos cinco veces para obtener la información promedio correcta.
-
Cambiar la longitud de la cadena. Adjunte dos péndulos con cuerdas de diferentes longitudes, pero con pesos iguales a su regla. ¿El péndulo con una cuerda más corta se balancea a la misma velocidad o más rápido que el otro péndulo?- Repita cada experimento al menos cinco veces y luego calcule un promedio de todo el tiempo y las frecuencias de oscilación que ha logrado.