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4. Principio funcional
El
péndulo
de
Wilberforce
acoplamiento de oscilaciones de rotación y
translación en un sistema sintonizable de masa-
muelle.
La
causa
del
acoplamiento
oscilaciones se basa en la geometría del
muelle. Un movimiento en dirección longitudinal
tiene como causa un retorcimiento del muelle, lo
cual excita una oscilación rotacional. La rotación
ocasiona correspondientemente una elongación
o una contracción del muelle, lo cual conduce a
una oscilación longitudinal.
En el movimiento hacia arriba y hacia abajo, la
constante del muelle y la masa del cuerpo de
rotación tienen influencia sobre la frecuencia del
péndulo, mientras que la constante de torsión
del cuerpo de rotación y el momento de inercia
ajustable determinan el período de la oscilación
de rotación.
La frecuencia propia de la oscilación de
translación se puede calcular por medio de la
ecuación 1:
k
=
ω
trans
m
k = Constante del muelle
m = Masa
Para la frecuencia propia de la oscilación se
rotación se tiene:
K
=
ω
rot
J
K = Constante de torsión
J = Momento de inercia del cuerpo de rotación
5. Manejo
5.1 Observaciones generales
Para la realización de los experimentos se
necesitan
adicionalmente
aparatos:
1 Paquete-SW Material de soporte
1 Paquete-SW Sensores (@230V)
o
1 Paquete-SW Sensores (@115V)
1 Osciloscopio USB 2x 50 MHz
1 PC, sistema operativo Win XP, Vista, Win 7
o
1 Osciloscopio analógico de 2x 30 MHz 1002727
¡Atención! ¡Los sensores de fuerza dinámicos
no se deben sobrecargar mecánicamente!
•
El gancho de fuerza no se debe cargar con
más de 5N en dirección axial y tampoco con
más de 1 N en dirección transversal.
demuestra
el
de
las
dos
(1)
(2)
los
siguientes
1012849
1012850
1012851
1017264
2
•
Especialmente durante el montaje y al
colgar lazos o muelles en el gancho de
fuerza, es necesario tener en cuenta las
fuerzas máximas permitidas.
•
Se debe prestar atención a un asiento fijo
de las varillas en la placa de fondo así como
de los elementos de montaje del sistema de
soporte.
5.2 Montaje del péndulo de Wilberforce
•
Se atornillan las varillas soporte de rosca
interna y externa en los casquillos roscados
externos de la placa base.
•
Ambas varillas soporte se alargan por medio
de varillas soporte con rosca externa.
•
En cada uno de los lados se monta una
nuez doble en el extremo superior y se
orientan hacia adentro, así que las ranuras
queden perpendiculares una enfrente de la
otra.
•
Se retiran los tornillos moleteados en el
grupo constructivo del muelle y se engancha
el muelle helicoidal. La tuerca que lleva el
anillo de goma se tensa con la mano en
contra del ojal del muelle (el ojal no debe
tener juego en el grupo constructivo del
muelle).
Fig. 1 Grupo constructivo de muelle con muelle heli-
coidal
•
Se coloca el cuerpo de gancho sobre el
travesaño, se monta por el lado de abajo pero
se deja flojo, utilizando el tornillo moleteado.
•
Un ojal del grupo constructivo del muelle se
engancha en el cuerpo con gancho.
•
Se coloca el sensor de fuerza sobre el
travesaño y el segundo ojal se engancha en
el sensor de fuerza.
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