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Péndulos

Título Actividad:
Péndulos

Principios a explicar:
Oscilaciones

Material:
5 metros de piola
1 Objeto metálico pesado (un candado grande puede servir)
2 metros de hilo
1 Tina de arena
1 Paquete de conos
1 Hoja de máquina

Procedimiento:
La actividad de péndulos se divide en dos partes, la primera abarcará los péndulos “convencionales” mientras que en la segunda se revisarán los péndulos cónicos.

Péndulo normal.
1. Vamos a amarrar el objeto pesado a un extremo de la piola, mientras el otro debe atarse a algún objeto alto pesado y sólido como la rama de un árbol o un barandal.
2. Ya que está bien fija la piola se solicita un voluntario, que se parará justo al final de la trayectoria que describirá el péndulo.
3. Antes de ponerse en movimiento se recorrerá el peso justo frente al voluntario y se soltará para que pueda oscilar; al regresar de la primera oscilación parecerá que golpeará al voluntario pero no es así.

Péndulo Cónico.
1. En dos puntos diametralmente opuestos del cono se harán orificios que permitan amarrar cada uno de los extremos del hilo.
2. Ahora llenamos el cono de arena y le hacemos un pequeño orificio de modo que ésta pueda salir lentamente, tapando el mismo con un dedo antes de que la arena se tire.
3. A continuación colocamos la hoja de papel en el piso y tomamos el hilo justo por la mitad, soltando el cono y dándole un pequeño impulso que inicie una oscilación. Conforme se vaya moviendo el cono la arena que deje caer marcará su trayectoria en el papel.

Marco Teórico:
Un péndulo es un sistema que comprende un cuerpo colgado de una cuerda atada a un punto fijo. El cuerpo debe ser mucho más pesado que la cuerda. La característica esencial de este dispositivo es que, para una longitud constante de cuerda y ángulos menores a 20 grados, cuando se le hace oscilar, independientemente de la amplitud de las oscilaciones, siempre tiene el mismo periodo. Esto se debe a que en un principio son oscilaciones amplias y rápidas, mientras que después son más lentas y cortas; esto como consecuencia de la resistencia del aire que frena el movimiento.
Normalmente los péndulos se trabajan como sistemas en dos dimensiones ya que su movimiento se restringe esencialmente a dos coordenadas. Existen también los que se conocen como cónicos, que no son otra cosa que péndulos capaces de moverse en tres dimensiones describiendo con su trayectoria un cono, de ahí que reciban ese nombre. A diferencia del movimiento del péndulo regular, el cónico muestra una trayectoria espiral continua que conforme pierde energía describe trayectorias cada vez más pequeñas.

Preguntas:

¿Por qué el péndulo no alcanzó a pegarle al voluntario?, ¿Cómo se acaba la energía del péndulo?, ¿Por qué necesitará tener un objeto pesado colgado?,¿Qué pasaría si fuera la pura cuerda?

Explicación:

El péndulo es un “aparato” muy sencillo que llama la atención por tener una característica esencial: siempre le toma el mismo tiempo llevar acabo una oscilación completa. Esto es porque al principio recorre una distancia grande rápido, y luego distancias cortas cada vez más despacio. Esta perdida de velocidad es resulta de la resistencia que el aire le ofrece al movimiento tanto de la cuerda como del mismo objeto colgante.
Un péndulo regular describe en el camino que recorre un vaivén dentro de un arco de círculo, mientras que un péndulo cónico describe una espiral. Mientras que el normal pierde y recupera velocidad en sus movimientos, el cónico sólo va descendiendo gradualmente hasta que se detiene. Esto se debe a que el normal se desenvuelve solamente en dos dimensiones, mientras que el cónico es tridimensional. Bueno, si consideramos al tiempo el primero lo haría en 3 y el otro en 4.

Diseño:

RAMA; Grupo Quark, Miguel García

 

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