PNDULO DE POHL FORZADO ACOPLADO A UN PNDULO FISICO

Objetivo1.Estudio del movimiento oscilatorio: oscilaciones de torsin libres y amortiguadas.

Material

Equipo experimental formado por: pndulo de torsin, fuente de alimentacin para el electroimn del pndulo de torsin, fuente de alimentacin para el motor del pndulo de torsin.Cronmetro, cables.

1. El pndulo de Pohl.

Introduccin:

El movimiento de un sistema rotatorio oscilante y amortiguado como el mostrado en la figura 1, est descrito por la ecuacin diferencial

JD 2D D 0 ,

2

DTDT

dondeJ es el momento de inercia, D la constante de

torsin, la desviacin de la posicin de equilibrio y el coeficiente de amortiguacin.

La ecuacin del movimiento resultante es:

(T) 0 E Tcos( T) ,

donde , 2 02 2 y 02 D / J .

2J

0 es lafrecuencia de oscilacin del sistema sin

amortiguar, y al producto T , que nos permite obtener

el cociente entre mximos consecutivos ( E T ), se le denomina decaimiento logartmico.

Experimentos:

1) Oscilaciones no amortiguadas.

resorte

Pndulo de torsin

Electroimn (amortiguamiento)

Figura 1: Esquema del sistema experimental: pndulo de Pohl

Centrar el indicador del pndulo en el punto cero de la escala girando la rueda conectada al motor.

Desviar el pndulo de su posicin de equilibrio y medir el tiempo que tarda en efectuar 5 oscilaciones. Repetir las medidas varias veces. Cul es la frecu encia caracterstica 0 del sistema?

Desviar el pndulo su mxima amplitud hacia un lado de la escala y medir la magnitud de los sucesivos mximos y mnimos de (es decir, se mide la evolucin de la amplitud de las oscilaciones). (Si oscila demasiado rpido, se pueden tomar los datos de una de cada cinco oscilaciones).

Representar en una grfica esta evolucin. Calcular el factor de amortiguamiento , y el decaimiento logartmico T .

2) Oscilaciones amortiguadas.

Ya que el pndulo es metlico, realizaremos el amortiguamiento por medio del electroimn.

Repetir las mediciones del apartado anterior para cuatro situaciones con distinto amortiguamiento. Esto se consigue variando IE , la corriente que pasa por el electroimn. Estas cuatro situaciones se tomarn para valores equiespaciados de IE entre 0 e IMAX. IMAX ser el valor para el cual se observe que el pndu lo se detiene tras tres o cuatro oscilaciones. El valor de IE no debe ser nunca superior a 1.0 Amperio.

En todos los casos, medir la frecuencia de oscilacin . Representar en una grfica la evolucin de con el tiempo. Calcular el factor de amortiguamiento , y el decaimiento logartmico T .

Durante un breve perodo de tiempo, aumentar el valor de IE a 1.5 Amperios. Desviar el pndulo su mxima amplitud hacia un lado de la escala. Qu ocurre al soltarlo? Por qu?

Recordar : RAD / S, / 2 S1 HZ

Finalidad del Proyecto