Pizarrón Verde Lab

Péndulo simple

Un laboratorio virtual para explorar, medir, modelar y explicar el movimiento de un péndulo. Esta versión combina simulación, instrumentos, datos, modelo matemático y guía docente.

Física · Mecánica Oscilaciones HTML5 Canvas + JavaScript Nivel: secundaria avanzada / CBC / universidad inicial
Explorar Medir Modelar Explicar
Laboratorio visual

Activá capas, medí el período y registrá datos experimentales.

En marcha
Tiempo0.00 s
Ángulo20.0°
Velocidad angular0.00 rad/s
Frecuencia aprox.0.45 Hz
Período teórico2.20 s
Período medido-
Modelo elegidoNo lineal
Amplitud inicial20°

Modos de uso

Exploración libre

Mové los controles y observá qué cambia. La recomendación didáctica es modificar una sola variable por vez: primero $L$, luego $g$, después la masa y finalmente el amortiguamiento.

Actividad guiada

  1. Fijá $L = 1.00\,\text{m}$, $g = 9.8\,\text{m/s}^2$ y amortiguamiento nulo. Esperá a que aparezca el período medido.
  2. Duplicá la longitud. Compará el nuevo período con el anterior. ¿Se duplica o aumenta menos?
  3. Cambiá la masa y observá si el período cambia de manera apreciable.
  4. Activá el amortiguamiento. Explicá qué ocurre con la energía mecánica.

Desafío experimental

Intentá configurar el péndulo para que su período sea aproximadamente $2.00\,\text{s}$. Luego registrá la medición y compará el valor medido con el valor teórico.

Modelo matemático

Este applet usa un modelo de péndulo ideal con hilo inextensible, masa puntual y movimiento plano.

$$\theta'' + \gamma\theta' + \frac{g}{L}\sin(\theta)=0$$

Para amplitudes pequeñas, se usa la aproximación $\sin(\theta) \approx \theta$:

$$T_0 = 2\pi\sqrt{\frac{L}{g}}$$

La energía mecánica ideal se calcula como:

$$E = \frac{1}{2}m(L\omega)^2 + mgL(1-\cos\theta)$$

Registro de mediciones

Usá esta tabla como cuaderno de laboratorio. Podés registrar varias configuraciones, comparar $T$, calcular $T^2$ y estimar $g$ mediante $g \approx 4\pi^2L/T^2$.

# Longitud L (m) g configurada (m/s²) Ángulo inicial T teórico (s) T medido (s) T² medido (s²) g estimada (m/s²)
Todavía no registraste mediciones.

Instrumento: el período medido se calcula detectando cruces sucesivos por la posición vertical con el mismo sentido de movimiento.

Qué observar

Longitud

Al aumentar $L$, el período crece como $\sqrt{L}$. Si cuadruplicás $L$, el período se duplica aproximadamente.

Gravedad

Al aumentar $g$, el péndulo oscila más rápido. En la Luna, el período sería mayor que en la Tierra.

Masa

En el modelo ideal, cambiar la masa no cambia el período. Sí modifica la energía total.

Amplitud

Para ángulos pequeños, el modelo lineal funciona muy bien. Para ángulos grandes aparece una diferencia observable.

Amortiguamiento

Representa pérdidas de energía. La amplitud disminuye con el tiempo y la energía mecánica deja de conservarse.

Datos

La tabla permite transformar la simulación en una práctica experimental: medir, comparar, ajustar y justificar.

Para docentes

Objetivo didáctico: que el estudiante distinga exploración visual, medición experimental, modelo matemático y rango de validez de una aproximación.

Preguntas para guiar la clase

  • ¿Qué variable conviene cambiar si queremos aumentar el período?
  • ¿La masa afecta el período? ¿Por qué puede resultar contraintuitivo?
  • ¿Cuándo empieza a fallar la aproximación de ángulo pequeño?
  • ¿Qué significa que una simulación use un modelo y no reproduzca toda la realidad?

Lo que el modelo no contempla

  • Masa del hilo, elasticidad o deformación del soporte.
  • Movimiento tridimensional o rotación de la masa.
  • Resistencia del aire realista dependiente de la velocidad.
  • Errores instrumentales reales de un laboratorio físico.