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Un péndulo consiste de un peso suspendido de una vara o una cuerda que oscila de un lado a otro. Los péndulos se encuentran en dispositivos para tomar el tiempo (por ejemplo, los metrónomos, los relojes de pie, los sismómetros y los quemadores de incienso que oscilan) y se pueden usar para ilustrar problemas complejos de física.
Pasos
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Ten en cuenta que un péndulo constituye un peso que cuelga con libertad en el extremo de una cuerda. Antes de empezar a usar un péndulo, debes saber qué es y cómo funciona. Por fortuna, un péndulo no es más que un peso que cuelga al que se le permite oscilar de un lado a otro. La cuerda está adherida a un punto fijo de forma que lo único que se mueve es el peso y la cuerda. [1] X Fuente de investigación
- Sujeta el extremo de un collar con un dije o un yoyó entre tus dedos y mueve el "peso" en la parte inferior. ¡Habrás hecho tu primer péndulo!
- Un ejemplo común de un péndulo es el peso grande que oscila en un reloj de pie.
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Tira del peso hacia atrás y suéltalo para usar el péndulo. Ten cuidado de mantener la cuerda tensa y suelta el peso sin empujarlo. El peso oscilará de un lado a otro y regresará a aproximadamente la misma altura de la cual lo hayas soltado.
- Un péndulo oscilará por siempre si no ocurre nada para ralentizarlo o cambiarlo de dirección. [2] X Fuente de investigación
- En realidad, las fuerzas externas (por ejemplo, la fricción y la resistencia del aire) ralentizarán un péndulo.
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Construye un péndulo simple usando cuerda, una batería y un metro plegable para tener una mejor comprensión. Si aprendes mediante actividades prácticas o quieres enseñarles a los niños cómo funcionan los péndulos, puedes construir con rapidez un péndulo con el que experimentar:
- Ata el extremo de una cuerda al centro de un metro plegable.
- Ata el extremo opuesto a una batería u otro peso pequeño.
- Equilibra el metro plegable sobre los respaldos de dos sillas idénticas de forma que la batería cuelgue con libertad entre ellas y pueda oscilar sin golpearse con nada.
- Levanta la batería manteniendo la cuerda tensa y suéltala de forma que oscile de un lado a otro.
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Reconoce el vocabulario científico para los péndulos. Al igual que la mayor parte de las actividades científicas, solo es posible comprender y usar los péndulos si conoces las palabras que los describen.
- Amplitud : el punto más alto que alcanza el péndulo.
- Masa pendular : otro nombre para el peso en el extremo del péndulo.
- Equilibrio : el punto central de un péndulo, en donde el peso descansa cuando no se mueve.
- Frecuencia : el número de veces que el péndulo oscila de un lado a otro en una cantidad establecida de tiempo.
- Periodo : la cantidad de tiempo que toma para que un péndulo en movimiento regrese al mismo lugar.
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Ten en cuenta que los experimentos con péndulos constituyen una excelente forma de enseñar el método científico. El método científico ha constituido la columna vertebral de la investigación científica desde la Antigua Grecia, y es fácil experimentar con los péndulos y observar resultados inmediatos. Al llevar a cabo cualquiera de los siguientes experimentos, tómate el tiempo de formular una hipótesis, conversa sobre la variable que vayas a poner a prueba y compara los resultados.
- Siempre debes hacer el experimento 5 o 6 veces para tener la certeza de que los resultados sean coherentes.
- No olvides probar únicamente con un experimento a la vez. De lo contrario, no sabrás qué es lo que cambió la oscilación del péndulo.
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Cambia el peso en el extremo de la cuerda para enseñar sobre la gravedad. Una de las formas más fáciles de aprender sobre los efectos de la gravedad es mediante un péndulo, y es posible que los resultados te sorprendan. Si quieres observar los efectos de la gravedad, haz lo siguiente:
- Tira del péndulo 10 cm hacia atrás y suéltalo.
- Cuenta el periodo del péndulo usando un cronómetro. Repítelo entre 5 y 10 veces.
- Añade una masa pendular más pesada al péndulo y repite el experimento.
- El periodo y la frecuencia serán exactamente iguales. Esto se debe a que la gravedad afecta de manera equitativa a todos los pesos. Por ejemplo, una moneda de 1 centavo y un ladrillo caerán a la misma velocidad.
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Cambia el lugar en donde sueltes el peso para aprender sobre la amplitud. Al tirar de la cuerda más hacia arriba, incrementas la amplitud (o el punto alto) del péndulo. Sin embargo, ¿esto cambia la velocidad a la que el péndulo regresa a tu mano? Repite el experimento anterior pero, esta vez, en lugar de cambiar el peso, tira del péndulo 20 cm hacia atrás.
- Si haces todo correctamente, el periodo del péndulo no cambiará.
- Cambiar la amplitud no cambia la frecuencia, un hecho que será útil en la clase de trigonometría, en la ciencia del sonido y en muchos otros rubros.
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Cambia la longitud de la cuerda. Repite el experimento anterior pero no cambies la cantidad de peso que añadas o la altura desde la que lo sueltes sino, en cambio, usa una cuerda mucho más corta o larga.
- Esta vez, definitivamente observarás un cambio. De hecho, cambiar la longitud de la cuerda es lo único que cambiará el periodo y la frecuencia de un péndulo.
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Profundiza en la física de los péndulos para aprender sobre la inercia, la transferencia de energía y la aceleración. En el caso de los estudiantes mayores o los aspirantes a físicos, los péndulos constituyen una excelente forma de aprender sobre las relaciones entre la aceleración, la fricción y la trigonometría. [3] X Fuente de investigación Busca "ecuaciones de péndulos" o crea tus propios experimentos para encontrarlas. Estas son algunas preguntas que debes considerar:
- ¿Qué tan rápidamente se mueve la masa pendular en el punto más bajo? ¿Cómo encuentras la velocidad de la masa en cualquier punto?
- ¿Cuánta energía cinética tiene la masa pendular en cualquier punto del péndulo? Si quieres ayuda, utiliza la siguiente ecuación: energía cinética = 0,5 x peso de la masa pendular x velocidad 2 .
- ¿De qué manera puedes predecir el periodo de un péndulo según la longitud de la cuerda?
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Haz ajustes a la longitud de la cuerda para medir el tiempo. Tirar de la cuerda más hacia atrás y cambiar el peso no cambia el periodo, pero sí lo hace extender o acortar la cuerda. Así es como se fabrican los relojes viejos: si cambias la longitud del péndulo a la perfección, puedes hacer que un periodo (o una oscilación completa) tome dos segundos. Cuenta la cantidad de periodos y sabrás cuánto tiempo ha pasado. [4] X Fuente de investigación
- Los relojes de péndulo están adheridos a engranajes de forma que la segunda manecilla del reloj se mueve cada vez que el péndulo oscila.
- En un reloj de pie, el peso produce el "tic" al oscilar en una dirección y el "tac" al oscilar en la otra dirección.
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Usa el péndulo para medir vibraciones cercanas, incluyendo los terremotos. Los sismógrafos son máquinas que miden la intensidad y la dirección de los terremotos, y constituyen péndulos complejos que se mueven únicamente cuando se mueve la corteza de la Tierra. Calibrar un péndulo para que solo mida las placas tectónicas es extremadamente complicado, pero puedes hacer que casi cualquier péndulo se convierta en un sismógrafo básico usando un bolígrafo y un poco de papel.
- Pega un bolígrafo o lápiz al peso en el extremo del péndulo.
- Coloca una hoja de papel debajo del péndulo de forma que el bolígrafo la toque y pueda dejar marcas.
- Sacude con suavidad el péndulo pero no la cuerda. Mientras mayor sea la fuerza con la que sacudas el péndulo, las marcas en la hoja de papel serán más grandes. Esto corresponde a un "terremoto" más grande.
- Los sismógrafos de verdad tienen una hoja de papel giratoria de forma que puedas ver la potencia del terremoto a lo largo del tiempo.
- Los péndulos se usaban para medir los terremotos incluso desde el año 132 d. C. en China. [5] X Fuente de investigación
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Utiliza un péndulo especial conocido como el péndulo de Foucault para comprobar que la Tierra gira. Las personas sabían que la Tierra giraba sobre su propio eje, pero el péndulo de Foucault fue la primera prueba visible de este concepto. Si quieres reproducirlo, necesitarás un péndulo grande, como mínimo de 5 m (16 pies) de largo con un peso mayor a 11 kg (25 libras) para minimizar las variables externas (por ejemplo, el viento o la fricción). [6] X Fuente de investigación
- Coloca el péndulo en movimiento, lo suficiente como para que pueda oscilar por mucho tiempo.
- A medida que vaya pasando el tiempo, observarás que el péndulo oscila en una dirección distinta de aquella en la que empezó.
- Esto ocurre debido a que el péndulo se mueve en línea recta mientras la Tierra debajo de él gira.
- En el hemisferio norte, el péndulo girará en sentido horario y, en el hemisferio sur, girará en sentido antihorario.
- Es complicado, pero se puede usar el péndulo de Foucault para calcular la latitud en la que te encuentres mediante una ecuación trigonométrica.
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Consejos
- Algunas personas creen que los péndulos también tienen poderes especiales de adivinación .
- Si lo que quieres es hacer un péndulo más preciso, utiliza otra cuerda para sujetar el peso a la altura deseada. Quema el extremo de la cuerda para "soltar" el peso. Esto hace que no empujes el peso hacia adelante o hacia un lado por accidente al soltarlo.
- Quizás se necesiten dos personas para realizar estos experimentos con precisión (una para usar el péndulo y la otra para contar el tiempo).
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Referencias
- ↑ http://science.howstuffworks.com/pendulum-info.htm
- ↑ http://physics.stackexchange.com/questions/69013/would-a-pendulum-swing-indefinitely-in-a-frictionless-vacuum
- ↑ http://www.physicsclassroom.com/class/waves/Lesson-0/Pendulum-Motion
- ↑ http://electronics.howstuffworks.com/gadgets/clocks-watches/clock3.htm
- ↑ http://asianhistory.about.com/od/asianinventions/a/SeismoInvention.htm
- ↑ http://www.redorbit.com/news/science/1947131/how_to_build_a_foucault_pendulum_for_any_classroom/
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