Comprender los conceptos
* Péndulo de torsión: Un péndulo de torsión consiste en una masa (generalmente un disco o cilindro) suspendido por un cable. Cuando la masa se tuerce, el cable ejerce un torque de restauración proporcional al ángulo de giro. Esto crea un movimiento oscilatorio.
* Módulo de rigidez (g): Esta es una propiedad material que mide la resistencia de un material a las fuerzas de torcedura o corte. Se define como la relación entre el esfuerzo cortante y la tensión de corte.
* oscilaciones torsionales: El período de oscilación del péndulo de torsión está directamente relacionado con el módulo de rigidez del cable.
Configuración experimental
1. Péndulo de torsión: Construir u obtener un péndulo de torsión. Esto generalmente incluye:
* Un cable de suspensión hecho del material que desea probar (por ejemplo, acero, cobre).
* Una masa (generalmente un disco o cilindro) unido al cable.
* Un medio para medir el ángulo de giro (por ejemplo, un protactor, haz de luz y espejo).
2. Medidas:
* Mida la longitud del cable (l).
* Mida el radio del cable (r).
* Mida el momento de inercia (i) de la masa. Esto se puede calcular para formas simples o determinar experimentalmente.
* Mida el período de oscilación (t). Tiempo varias oscilaciones completas y divididos por el número de oscilaciones.
Cálculos
1. frecuencia angular (ω):
* ω =2π/t
2. Módulo de rigidez (g):
* G =(4π²i)/(t²r⁴) * (l/π)
Explicación de la fórmula
* La fórmula deriva de la ecuación de movimiento para un péndulo de torsión.
* Relaciona directamente el período (t) de la oscilación, el momento de inercia (i), el radio (r) y la longitud (l) del cable, y el módulo de rigidez (g).
Consideraciones importantes
* precisión: La precisión del módulo de medición de rigidez depende de la precisión de las mediciones de las dimensiones del cable, el momento de inercia de la masa y el período de oscilación.
* Suposiciones: La fórmula supone que el cable es perfectamente elástico y sufre solo pequeñas deformaciones torsionales.
* Técnicas experimentales: Hay varios métodos para medir el período de oscilación. Usar un cronómetro y tiempo múltiples oscilaciones mejora la precisión.
Avíseme si tiene alguna pregunta específica sobre la configuración, los cálculos o cualquier otro aspecto del experimento.
