Permite estudiar la posición, velocidad y aceleración angulares de movimientos armónicos forzados o caóticos con el sensor de movimientos rotacionales
- Un péndulo rotacional se monta directamente sobre el eje de un sensor encoder con una resolución de 1 grado
- Un impulsor con biela-manivela se vincula con el disco del péndulo a través de dos resortes blandos
- Sobre el eje del impulsor biela manivela se monta un segundo enconder
- De esta manera se cuenta con información de frecuencia, amplitud y fase tanto de la unidad motriz como del péndulo
- Un amortiguador magnético (viscoso) por corrientes parásitas permite ajustar el amortiguamiento del sistema
- El software CapStone permite:
- Controlar la energía entregada al motor del impulsor mecánico, generando tanto frecuencias constantes como rampas o escaleras
- Medir la posición, velocidad y aceleración angular de cada eje
- Presentar y analizar la información de manera numérica y gráfica según el aspecto que se quiera estudiar
- Generar en vivo curvas de resonancia, gráficos de espacios de fase posición-velocidad (con trazados translúcidos, cuya opacidad depende de cuántas veces haya pasado el trazo por un lugar determinado), gráficos de Poincaré
- etc
- Las oscilaciones caóticas del péndulo físico se consiguen ajustando la amortiguación magnética así como la amplitud y frecuencia del impulsor
¿de qué se trata?
- Este péndulo tiene dos puntos de equilibrio, uno a cada lado donde el par causado por el peso de la masa puntual se equilibra con el par de los resortes
- Para mapear la energía potencial, U, versus el ángulo, Theta, que la masa del punto del péndulo se desplaza de la vertical, se eliminan el amortiguamiento magnético y la fuerza impulsora y el péndulo se desplaza de la vertical y se deja que oscile libremente. Se mide la velocidad angular y, por lo tanto, se puede calcular la energía cinética (K). Entonces la energía potencial se deriva de la conservación de la energía:
- Ui + Ki = U + K
- Dado que el péndulo parte del reposo en el desplazamiento máximo, Ki = 0, y entonces
- Ui = U + I w^2
- Dado que Ui = constante = c, luego:
- U = c - 1/2 I w^2
- Por lo tanto, la forma del pozo de energía potencial se puede encontrar trazando el negativo del cuadrado de la velocidad angular (-w^2) versus el desplazamiento angular
- Proponemos dividir la exploración del comportamiento del sistema en 3 etapas:
- Mapeo del pozo de potencial
- Determinación de la frecuencia de resonancia
- Mapeo de amplitudes y fases de oscilaciones no caóticas con distintos factores de amortiguamiento
- Movimientos caóticos (en general con excitaciones de frecuencias mayores a la de resonancia y bajos factores de amortiguamiento)
Elementos incluidos
- Disco de plástico de alta densidad
- Masa excéntrica
- Juego de resortes
- Sistema de amortiguación magnética variable
Complementos requeridos
- 2 x Sensor PASPort de Movimientos Rotacionales PS-2120A
- Interfase 850, compatible c/sensores ScienceWorkshop y PasPort, con múltiples entradas y salidas UI-5000
- Software CapStone. Entorno Informático Integrado Avanzado p/laboratorio de Ciencias Naturales CapStone
- Actuador electromecánico con biela/manivela ME-8750
- Base de fundición grande p/alojar 2 columnas de 1/2 o 3/8 pulgadas ME-8735
- 2 x Poste de acero de 120cm x 1/2 pulgada ME-8741
- Juego de 5 cables rojos de 75 cm con fichas banana apilables SE-9750
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Peso Bruto: 0,36 kg
