Cómo usar un péndulo

Un péndulo consiste en una masa suspendida en un cable o un cable que se balancea hacia adelante y hacia atrás. Los péndulos se encuentran en relojes antiguos, metrónomos, sismómetros y ciertos inciensos encendidos, y se pueden usar para explicar problemas complejos de física.

Método 1
Comprender las bases del péndulo

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Un péndulo es una masa sostenida que cuelga del extremo libre de un cable. Antes de comenzar a usar un péndulo, necesita saber qué es y cómo funciona. Afortunadamente, un péndulo no es más que una masa colgante que puede oscilar hacia adelante y hacia atrás. El cable está conectado a un punto fijo de modo que solo se mueva la masa y el cable.
  • Sostenga la parte superior de un collar colgante o un yo-yo entre los dedos y mueva el collar "masa" que está en la parte inferior. ¡Has creado tu primer péndulo!
  • Un ejemplo común de un péndulo es el que se encuentra en los viejos relojes de pared.
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    Para usar un péndulo, agarre y tire de la masa hacia atrás y suéltela. Asegúrese de sostener el cable al que cuelga recto y déjelo ir sin empujarlo. La masa oscilará hacia adelante y hacia atrás, volviendo aproximadamente a la misma altura desde la cual la arrojaste.
  • Un péndulo oscila para siempre si no interviene nada para frenarlo o cambiar su dirección.
  • En realidad, las fuerzas externas como la fricción y la resistencia del aire terminan por desacelerar un péndulo.
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    Construye un péndulo simple con un hilo, un tambor y una ramita para comprender mejor. Si desea aprender actividades prácticas o si desea enseñar a los niños cómo funcionan los péndulos, puede construir rápidamente un péndulo para experimentar con:
  • Ate un extremo de un hilo a aproximadamente la mitad de una rama o un palo.
  • Ate el otro extremo a una batería u otro peso pequeño.
  • Coloque la rama entre dos sillas idénticas en la balanza para que la batería permanezca colgando libremente entre ellas y pueda balancearse sin golpear nada.
  • Tome la batería, mantenga el hilo tenso, y déjelo ir para que oscile hacia adelante y hacia atrás.
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    Aprende los términos científicos para los péndulos. Al igual que con muchas actividades científicas, es posible comprender y usar péndulos solo conociendo las palabras que los describen.
  • ancho: el punto más alto alcanzado por el péndulo.
  • peso: otro nombre para la masa en la parte inferior del péndulo.
  • equilibrio: el punto central de un péndulo, donde se encuentra el peso cuando no se está moviendo.
  • frecuencia: la cantidad de veces que el péndulo oscila de un lado a otro en un cierto período de tiempo.
  • período: la cantidad de tiempo que le lleva al péndulo regresar al mismo punto.
  • Método 2
    Usa los péndulos para enseñar los principios básicos de la física

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    Los experimentos con péndulos son una excelente manera de enseñar el método científico. El método científico ha sido la base de la investigación científica desde la época de los antiguos griegos, y los péndulos son fáciles de construir y muestran resultados instantáneos. Cuando realice cualquiera de los experimentos que siguen, deje tiempo para formular una hipótesis, hable sobre las variables que está experimentando y compare los resultados.
    • Siempre ejecute los experimentos 5-6 veces para asegurarse de que los resultados sean consistentes.
    • Recuerde seguir un experimento a la vez; de lo contrario, no sabrá qué ha cambiado el movimiento del péndulo.
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    Cambia el peso en la parte inferior del hilo para enseñar la gravedad. Una de las maneras más fáciles de aprender los efectos de la gravedad es a través de un péndulo, y los resultados pueden sorprenderlo. Para ver los efectos de la gravedad:
  • Tire del péndulo por 10 centímetros y luego déjelo ir.
  • Use un cronómetro para medir el período de péndulo. Repita 5-10 veces.
  • Agregue más peso al péndulo y repita el experimento.
  • ¡El período y la frecuencia serán exactamente iguales! Esto se debe a que la gravedad afecta igualmente a todos los pesos. Una moneda de diez centavos y un ladrillo, por ejemplo, caen a la misma velocidad.
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    Cambiar dónde suelta el peso ayuda a explicar la amplitud. Al tirar del hilo superior, ha aumentado la amplitud, o el punto más alto, del péndulo. Pero, ¿afecta esto a la rapidez con la que vuelves a tu mano? Repita el experimento anterior, pero tire del péndulo hacia atrás 20 centímetros en lugar de cambiar el peso.
  • Si hiciste todo correctamente, el período de péndulo no cambiará.
  • Cambiará la amplitud pero no la frecuencia, una noción que es útil en trigonometría, en el estudio del sonido y en muchos otros campos.
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    Cambiar la longitud del hilo. Repita el experimento anterior, pero en lugar de cambiar el peso o la altura desde la que lo suelta, use un cable más corto o más largo.
  • Esta vez seguramente notará un cambio. De hecho, cambiar la longitud del hilo es la única forma de cambiar el período y la frecuencia de un péndulo.
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    Profundiza la física del péndulo para aprender de inercia, transferencia de energía y aceleración. Para los estudiantes más avanzados o aspirantes a físicos, los péndulos son una excelente forma de aprender la relación entre la aceleración, la fricción y la trigonometría. Búsquelos "ecuaciones de movimiento de péndulo," o crea tus experimentos para descubrirlos. Algunas preguntas para tener en cuenta:
  • ¿Cuándo rápido se mueve el peso en su punto más bajo? ¿Cómo se mide la velocidad del peso en cualquier punto?
  • ¿Cuánta energía cinética tiene el peso en el péndulo en cualquier momento? Para ayudarte, usa la ecuación: Energía cinética `= .5 x Masa de peso x Velocidad2
  • ¿Cómo se puede predecir el período de un péndulo en función de la longitud del cable?
  • Método 3
    Usa los péndulos para tomar medidas

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    Ajuste la longitud del hilo para medir el tiempo. Cuando tira del hilo más lejos y cambia el peso, no afecte el período, pero acorta o alarga el hilo sí. Así es como se hicieron los relojes antiguos: si cambias la longitud del péndulo de forma perfecta, puedes crear un período, o un columpio completo, de dos segundos. Cuente el número de períodos y sepa cuánto tiempo ha pasado.
    • Los relojes de péndulo están unidos a los engranajes de modo que en cada movimiento del péndulo se mueve la manecilla de los segundos del reloj.
    • En un reloj antiguo, el peso que se balancea desde un lado crea el "tic" y el retorno crea el "toc."
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    Usa el péndulo para medir las vibraciones cercanas, incluidos los terremotos. Los sismógrafos, las máquinas que miden la intensidad y la dirección de los terremotos, son péndulos complejos que se mueven solo cuando se mueve la corteza terrestre. Aunque calibrar un péndulo para que solo mida el movimiento de las placas tectónicas es decididamente complicado, puede convertir casi cualquier péndulo en un simple sismógrafo usando un lápiz y papel.
  • Adjunte un bolígrafo o lápiz al peso en la parte inferior del péndulo.
  • Coloque un trozo de papel debajo del péndulo para que el bolígrafo o el lápiz lo toque dejando una marca.
  • Agite suavemente el péndulo, no el hilo. Cuanto más sacuda el péndulo, más amplias serán las marcas que quedan en la hoja. Esto corresponde a uno grande "terremoto."
  • Los verdaderos sismógrafos tienen una pieza de papel giratorio para mostrar el poder del terremoto a lo largo del tiempo.
  • Los péndulos se usaron para medir terremotos que ya estaban en China en 132 aC
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    Usa un péndulo especial llamado Foucault para demostrar la rotación de la Tierra. Aunque sabíamos cómo giraba la Tierra sobre su eje, el péndulo de Foucault fue una de las primeras pruebas tangibles de este concepto. Para jugarlo necesitarás un péndulo grande, de al menos 5 metros con un peso de más de 9 kilos, para minimizar las variables externas como el viento y la fricción.
  • Comience el péndulo, moviéndolo lo suficiente como para oscilar durante un largo tiempo.
  • Con el paso del tiempo, notará cómo el péndulo oscila en una dirección diferente a la inicial.
  • Esto sucede porque el péndulo se mueve en línea recta mientras la Tierra debajo de él gira.
  • En el hemisferio norte, el péndulo se moverá hacia la derecha, en el sur se moverá hacia la izquierda.
  • Aunque es complicado, puedes usar el péndulo de Foucault para calcular tu latitud usando una ecuación trigonométrica.
  • consejos

    • Puede usar dos personas más para realizar estos experimentos con precisión, uno que use el péndulo y el otro que mida el tiempo.
    • Si desea crear un péndulo más preciso, use otro hilo para mantener el peso a la altura deseada. Grabar el final del hilo para hacer "caer" el peso Esto evita que accidentalmente empuje el peso hacia adelante o hacia los lados cuando lo suelta.
    • Algunos creen que el péndulo también tiene poderes especiales de adivinación.
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