Experimento: varillas oscilantes

Autor: S. Gil y E. Rodríguez.
Fuente: Física re-creativa.

Para cursos “un poquito” avanzados. El objetivo de este experimento es estudiar las características básicas de varillas que oscilan suspendidas de uno de sus extremos, así como la aplicación de las leyes de la rotación de sólidos rígidos y los de los sistemas oscilantes con pequeñas amplitudes.
Este experimento consiste en estudiar la variación del período de oscilación de varias varillas en función de sus longitudes. El diseño experimental es similar al ilustrado en la figura. Aquí suponemos que cada varilla tiene una longitud total L, y está suspendida a una distancia d (d menor que L) de uno de sus extremos. Para este experimento se sugiere usar unas 6 a 10 varillas de aluminio u otro material, cuyas longitudes varíen entre 10 cm y 100 cm. Las varillas pueden construirse, por ejemplo, usando tubos de aluminio de 6 a 12 mm de diámetro, con uno de sus extremos aplastados con una morsa.
En la parte aplastada se realiza un agujero de unos 4 a 6 mm de diámetro. Para todas las varillas se supone que la distancia d del punto de suspensión al extremo más cercano es la misma (entre 6 mm y 10 mm). También se sugiere el uso de un fotointerruptor, colocado en la parte inferior, para medir el período T. Para este experimento es conveniente usar pequeñas amplitudes de oscilación, (qmax 10º).
Empleando el dispositivo sugerido en la figura, estudiar la variación del período, T, para las distintas varillas disponibles.
Representar gráficamente T en función de L en escala lineal y escala doble logarítmica.
¿Es posible ajustar los resultados usando una relación funcional del tipo T=k*Ln?
¿Cuáles son los valores de k y n compatibles con sus resultados?
Representar los resultados usando T2(L).
¿Qué relación funcional sugiere esta representación para los resultados experimentales?
En la figura indicativa del experimento se advierte la varilla oscilante: La distancia d del punto de suspensión a uno de los extremos es la misma en todas las varillas. A la derecha de la figura se muestran dos vistas de la varilla. El fotointerruptor colocado en la parte inferior se usa para determinar el período del péndulo. Cm indica la posición del centro de masa.
Usando los datos experimentales, representar T2 en función de L y ajustar una línea recta a través de los datos usando el método de los cuadrados mínimos (regresión lineal).
Determinar los valores de g y d que mejor ajustan los datos.
Evaluar las incertidumbres de estas cantidades.
¿Los resultados experimentales están de acuerdo con las expresiones algebraicas?
¿Cómo se compara el valor g obtenido con este experimento con los obtenidos en otros experimentos?
En todo este estudio se supone que la “cuchilla” que se usa como punto de sujeción es bien afilada. La “cuchilla” puede construirse usando un alambre rígido en forma de gancho.

Contiene cálculos y fórmulas demostrativas.

Para descargar este experimento hacer clic aquí: http://www.mediafire.com/?au6d5mcy35977r6