UNIVERSIDAD NACIONAL DE CHIMBORAZO

FACULTAD DE CIENCIAS DE LA EDUCACIÓN, HUMANAS Y TECNOLOGIAS

TITULO DEL PROYECTO

DISEÑO Y ELABORACIÓN DE PENDULOS SIMPLES QUE GENERAN GRAFICAS

PARA COMPRENDER LA GRAVITACIÓN UNIVERSAL.

AUTORES:

BENAVIDES VICENTE

CORO LUIS

CUJILEMA NORMA

FERNANDEZ CARMITA

GUAGCHA DAVIS

IPIALES OLGA

SAGÑAY DAVID

SAGÑAY JANNETH

VILLAGOMEZ FERNANDA

ESCUELA:

CIENCIAS EXACTAS

QUINTO SEMESTRE

2014

CAPITULO I

1. MARCO REFERENCIAL

1.1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA.

El mundo físico es complejo de entender, solo con explicación teórica, por lo tanto

se requiere llegar al estudiante y al lector con explicaciones en el mundo real en

el cual se desarrolle.

Al realizar el presente proyecto nos hemos dado cuenta que es importante que los

instrumentos se encuentren con el avance de la educación que es la aplicación de

la teoría con la práctica.

En la enseñanza de la física deben considerarse dos objetivos diferentes el de

informar y el de formar: El primero consiste en comunicar los conceptos que la

física maneja y en segundo lugar el de adiestrar y disciplinar al estudiante en las

técnicas de investigación.

Creemos que la experimentación satisface al segundo punto y por tanto no debería

utilizarse como herramienta de comprobación sino de búsqueda. Hemos observado

en muchas ocasiones la apatía del estudiante hacia la parte práctica cuando acude a

él para comprobar la validez de alguna de las leyes fundamentales.

Pero de ninguna manera se ha de encaminar a que su papel sea el de someter

dichas leyes a “prueba de fuego” (del experimento), en cambio asiste gustoso

cuando se le enseñan las técnicas de investigación de un fenómeno pidiéndole que

llegue a la demostración de alguna ley o fenómeno físico a través de la utilización

de equipos sencillos de experimentación construidos en el medio para su

demostración, simulación en un laboratorio.

1.2. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA.

Como influye el diseño y elaboración de equipo de física para demostrar la ley de

la gravitación Universal, para explicar a los estudiantes y Profesores de la ciudad

de Riobamba.

OBJETIVOS.

1.2.1. GENERALES.

Diseñar y elaborar péndulos simples que generen gráficas para comprender la gravitación

universal.

1.2.2. ESPECÍFICOS.

Realizar un diagnóstico para determinar cuáles son los equipos a ser diseñados

y elaborados.

Diseñar un equipo de trabajo conjuntamente con los estudiantes de quinto

semestre de ciencias exactas.

Demostrar la gráfica que realiza el dicho péndulo con sus oscilaciones y sus

articulaciones.

1.3. JUSTIFICACIÓN.

Nuestro proyecto fue encaminado a diseñar y elaborar un equipo de péndulos

simples para demostrar la ley de la Gravitación Universal que nos ayuda a mejorar

la enseñanza-aprendizaje en la asignatura de la manera más general y completa

(teórica y práctica), estamos convincentes que el presente proyecto será un

verdadero aporte para los futuros estudiantes de la escuela de ciencias quienes

opten por la carrera de “ciencias exactas”.

Además aspiramos que el presente proyecto ayude al labor académico de los

docentes y estudiantes para que las clases de la asignatura sean más dinámicas y

coherentes en la impartición de los contenidos indispensables referentes a las leyes

gravitacional para su explicación real y concreta.

CAPITULO II

2. MARCO TEÓRICO

2.1. FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA

LEY DE GRAVITACIÓN UNIVERSAL

Es una ley física clásica que describe la interacción gravitatoria entre distintos cuerpos con

masa. Ésta fue presentada por Isaac Newton en su libro Philosophiae Naturalis Principia

Matemática, publicado en 1687, donde establece por primera vez una relación cuantitativa

(deducida empíricamente de la observación) de la fuerza con que se atraen dos objetos con

masa. Así, Newton dedujo que la fuerza con que se atraen dos cuerpos de diferente masa

únicamente depende del valor de sus masas y del cuadrado de la distancia que los separa.

También se observa que dicha fuerza actúa de tal forma que es como si toda la masa de

cada uno de los cuerpos estuviese concentrada únicamente en su centro, es decir, es como si

dichos objetos fuesen únicamente un punto, lo cual permite reducir enormemente la

complejidad de las interacciones entre cuerpos complejos.

Así, con todo esto resulta que la ley de la Gravitación Universal predice que la fuerza

ejercida entre dos cuerpos de masas y separados una distancia es proporcional al

producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia, es decir:

PÉNDULO

Es un sistema físico que puede oscilar bajo la acción gravitatoria u otra característica física

y que está configurado por una masa suspendida de un punto o de un eje horizontal fijo

mediante un hilo, una varilla, u otro dispositivo que sirve para medir el tiempo.

Existen muy variados tipos de péndulos que, atendiendo a su configuración y usos, reciben

los nombres apropiados: péndulo simple, péndulo compuesto, péndulo cicloidal, doble

péndulo, péndulo de Foucault, péndulo de Newton, péndulo balístico, péndulo de torsión,

péndulo esférico.

PÉNDULO SIMPLE.

Es un sistema idealizado constituido por una partícula de masa m que está suspendida de un

punto fijo o mediante un hilo inextensible y sin peso. Naturalmente es imposible la

realización práctica de un péndulo simple, pero si es accesible a la teoría.

El péndulo simple o matemático se denomina así en contraposición a los péndulos reales,

compuestos o físicos, únicos que pueden construirse.

La longitud del péndulo

El movimiento ocurre en un plano vertical y es accionado por la fuerza gravitacional.

Considerando que el péndulo oscila libremente (sin roce) se puede demostrar que su

movimiento es un movimiento armónico simple, siempre y cuando la amplitud de su

oscilación sea pequeña.

Pequeñas oscilaciones

Para pequeñas oscilaciones, la función que representa la elongación angular con el tiempo,

, es casi sinusoidal; para mayores amplitudes la oscilación ya no es sinusoidal

Si consideramos tan sólo oscilaciones de pequeña amplitud, de modo que el ángulo θ sea

siempre suficientemente pequeño, entonces el valor del senθ será muy próximo al valor de

θ expresado en radianes (senθ ≈ θ, para θ suficientemente pequeño).

Siendo ω la frecuencia angular de las oscilaciones, a partir de la cual determinamos el

período de las mismas:

CAPÍTULO III

3. MARCO METODOLÓGICO.

(La metodología constituye la médula del plan, se hará constar: los métodos a

utilizarse, el nivel de investigación, tipo de investigación y tipos de estudio).

3.1. Método científico: que confluye el método inductivo, deductivo, analítico y

sintético.

Tipo de la Investigación: Investigación exploratoria, descriptiva, explicativa.

Histórica, correlacionar, estudio de caso, ex post facto sobre hechos cumplidos.

Diseño de la Investigación: Investigación documental, de campo, experimental o

causas experimental.

Tipo de Estudio: Según el tiempo de la ocurrencia de los hechos, según el período

y secuencia de estudio, según el control de las variables.

3.2. POBLACIÓN Y MUESTRA

3.2.1. POBLACIÓN

METODO.- El presente proyecto realizamos con 30 estudiantes de tercer

semestre de ciencias especialidad ciencias exactas durante septiembre-febrero.

3.2.2. MUESTRA

n= Tamaño de la muestra

c= Error admisible

m= Número de estudiantes

n= 30

0.052 (30−1 )+1

0.10 máximo

0.05

0,04

0,03

0,02 mínimo

n=30

0.025 (29 )+1

n=30

1.0725

n=27.97

3.3. TÉCNICAS E INSTRUMENTOS DE RECOLECCIÓN DE DATOS.

(Para casos de investigación documental las técnicas serán las técnicas

documentales; es decir plantee las técnicas e instrumentos que va a utilizar para

recoger información teórica, producto de la revisión documental).

3.4. TÉCNICAS DE PROCEDIMIENTO PARA EL ANÁLISIS.

(Explique cómo van a ser analizados los resultados encontrados, que procesos

lógicos va a implementar para interpretar los resultados y poder generar el nuevo

conocimiento científico y/ o técnicos.)

CAPÍTULO IV

4.1. MARCO ADMINISTRATIVO.

4.1.1. RECURSO HUMANO

Los recursos humanos para el presente proyecto los conformaran:

Nueve miembros del grupo de trabajo

Docente

Estudiantes

4.1.2. RECURSO MATERIAL

Entre los principales materiales a utilizar son:

Madera de MDF

Flexo metro

Lijas

Herramientas de Mecánica

varillas

Pintura

4.1.3. RECURSO TECNOLOGICOS.

Bibliográficos y tecnológicos

Fotocopias

Computadora

Cámara

Flash memory

Internet

Otros

4.2. ESTIMACIÓN DE COSTOS (PRESUPUESTO ESTIMADO)

4.2.1. INGRESOS.

Aporte del grupo $ 200,00

4.2.2. EGRESOS.

ACTIVIDAD INDICADOR

VALOR

UNITARIO

VALOR

TOTAL

QUIEN

SOLVENTA

Bibliografía

Consultas

bibliográficas $ 10,00 $ 30,00 Grupo

Equipo Equipo $ 50,00 $ 100,00 Grupo

Internet Consultas $ 0,70 $ 10,00 Grupo

Elaboración del

informe Redacción $ 20,00 $ 20,00 Grupo

Imprevistos Varios $ 40,00 $ 40,00 Grupo

TOTAL $ 200,00

4.3. CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES

Nº ACTIVIDADES

Mes 1 Mes 2

1 2 3 4 1 2 3 4

1 Diagnostico situacional

2 Marco teórico

3 Métodos, técnicas e instrumentos

4 Recolección de datos

5 Diseño y elaboración de equipo

6 Elaboración del informe

7 Impresión

4.4. MATERIALES DE REFERENCIA.

4.4.1. BIBLIOGRAFÍA.

VALLEJO, Participio, (1997), Laboratorio de Física I.

VALLEJO, Zambrano, Física Vectorial I.

JORGE, Zambrano, Física Vectorial I.

ALONSO, Marcelo, (1971), Física.

LLANGA, Jorge, Física Básica.

4.4.2. ANEXOS.

4.4.3. CONCLUSIONES

El cálculo de momento de inercia para cuerpos que no presentan geometría

conocida, es más fácil calcularlo utilizando el péndulo físico.

En un péndulo físico, cuanto más se acerca el eje de oscilación al centro de

gravedad, su periodo disminuye luego aumenta.

En el experimento se pudo hallar la longitud de un péndulo simple equivalente a

la barra metálica, utilizando previamente el periodo experimental.