Cuenta la leyenda que un domingo de 1583 un joven Galileo Galilei asistía a misa en la catedral de Pisa cuando quedó obnubilado observando el movimiento oscilante de la enorme lámpara que pendía del techo del templo. Parecía que los tiempos de oscilación de ésta eran iguales independientemente de la longitud del arco que recorría en cada oscilación.

Nada más acabar la celebración el genio italiano corrió a su casa a experimentar con diferentes pesos, longitudes de cuerda y amplitudes de oscilación. En esa época no había forma de cronometrar tiempos cortos, así que Galileo utilizó su propio pulso para las mediciones. Descubrió que el tiempo que tardaba el péndulo en realizar cada oscilación era el mismo para longitudes de cuerda iguales y que además no dependía del peso atado a la cuerda. Galileo se propuso utilizar el péndulo para medir el tiempo, pero no lo consiguió debido a que el período se ve afectado por la amplitud a partir de cierto ángulo.

Más de 70 años después, el holandés Christian Huyges culminó el sueño de Galileo aplicando este principio para el diseño del reloj de péndulo, permitiendo por primera vez en la historia la medición fiable de tiempo.

Utilizando las leyes de Newton, como ya se ha visto en clase, se puede definir una ecuación para el movimiento armónico simple que traza el péndulo:

T = 2π·(l/g)1/2

  • Siendo:

T = período de oscilación

g = constante de gravitación universal

l = longitud de la cuerda

OBJETIVOS

  • Alcanzar una mayor comprensión acerca de la física del péndulo simple.
  • Comprobar empíricamente la validez de la relación entre el período de oscilación y la longitud del hilo del péndulo.
  • Determinar la constante de gravitación universal con las medidas obtenidas.

PROCEDIMIENTO

Cada grupo debe seleccionar uno de los péndulos disponibles y cronometrar el tiempo que tarda en realizar 25 oscilaciones. A partir de la medida del período y de la longitud de la cuerda determinar la constante de gravitación universal. Repetir 5 veces con el mismo péndulo y proporcionar el valor medio.

INDICACIONES

  • Es fundamental que el péndulo oscile en el plano vertical y con una amplitud pequeña, de no más de 10º.
  • Conviene dejar pasar un tiempo para que el péndulo se estabilice antes de empezar a cronometrar.

CUESTIONES

  • ¿Por qué debemos cerciorarnos de que el péndulo oscile en el plano vertical?
  • ¿Cuáles son las fuentes de error posibles en esta actividad? ¿Cómo podríamos disminuir el error total y aumentar la precisión de la medida?
  • Supongamos que esta misma práctica se realiza en un ascensor que está elevándose con una velocidad de 1 m/s2 ¿Qué período de oscilación habríamos observado?

CRITERIOS DE EVALUACIÓN

  • Comportamiento durante la actividad (2 puntos)
  • Precisión en la determinación de la constante de gravitación universal (2 puntos)
  • Respuesta a las cuestiones planteadas (2 puntos cada una)

REFERENCIAS

Cuanto zombi, recuperado el 14/10/2016

https://cuantozombi.com/2013/09/25/el-pendulo-y-galileo-i/

UCLM, recuperado el 14/10/2016

https://www.uclm.es/profesorado/ajbarbero/Practicas/02_Pendulo_simple.pdf

Ignacio Luis Arina Angulo

Anuncios