334 Sincronizar dos péndulos

Para realizar nuestro experimento necesitamos dos péndulos que podemos hacer con un par de tuercas y un trozo de hilo.

La idea del experimento es colgar dos péndulos de una tira de cartón ligero que pueda oscilar libremente. Los dos péndulos están separados unos 15 cm y pueden oscilar sin tocar el suelo. En el vídeo podemos ver el montaje con un par de cajas de cartón y dos palitos.

Cuando las dos tuercas están en reposo se separa una de ellas de su posición de equilibrio y se la deja oscilar libremente. La oscilación del primer péndulo produce unas vibraciones que se transmiten por la tira de cartón al segundo péndulo que comienza a oscilar. El acoplamiento de los dos péndulos a través de la tira de cartón produce la sincronización. Ambos péndulos terminan haciendo el mismo recorrido de ida y vuelta en el mismo tiempo con la misma frecuencia. El cartón oscilante permite la transmisión del movimiento y de la energía entre los péndulos.  

La longitud de los péndulos determina el tiempo que tarda en dar una oscilación completa (período del movimiento). Si aumenta la longitud del hilo aumenta el período y el péndulo tarda más tiempo en su recorrido de ida y vuelta.

74 De oscilaciones a ondas

Para realizar nuestro experimento necesitamos un carrete de hilo, dos o tres metros de goma elástica y una docena de tuercas.


Construimos unos péndulos atando una tuerca al extremo de un hilo. Luego colgamos los péndulos de una goma elástica horizontal.

En primer lugar colgamos dos péndulos de la goma elástica. Si se hace oscilar uno de los péndulos, la energía se transfiere por el hilo pasando al otro péndulo. Después de un tiempo el primer péndulo se frena y queda prácticamente en reposo mientras que el otro péndulo oscila con gran amplitud.

Podemos repetir el experimento con tres o cuatro péndulos y probando distintas situaciones iniciales. En cualquier caso, al desviar el primer péndulo de su posición de equilibrio vemos que el movimiento se transmite a los otros péndulos.

Por último, examinamos el comportamiento de un sistema formado por muchos péndulos (doce) cuando se desvía el primer péndulo de suposición de equilibrio. Vemos que los péndulos oscilan con un desfase produciendo una onda.

Una onda es una propagación de una perturbación (en nuestro experimento la perturbación se origina con la oscilación del primer péndulo) que se propaga a través del espacio transportando energía. Las oscilaciones se propagan por la goma elástica que sujeta los péndulos.

26 Péndulos acoplados

Material:1 Hilo
2 Dos bolitas para los péndulos (puede usarse tuercas o bolas de plastilina)

Montaje:
1. Corta dos trozos de hilo, de unos 60 cm cada uno, y ata una bolita a cada extremo.
2. Corta otro trozo de hilo y ata los dos trozos anteriores separados por unos 15 cm
3. Ata el conjunto de manera que las dos bolitas (los dos péndulos) puedan oscilar sin tocar el suelo.






4. Cuando las dos bolitas estén en reposo, separa una de ellas de su posición de equilibrio y déjala oscilar libremente.
5. El primer péndulo oscilará durante unos instantes. Al cabo de un tiempo comenzará a frenarse y el segundo péndulo comienza a oscilar. Sucederá que el primer péndulo se frenará mientras que el segundo oscila con la máxima amplitud. Luego será el segundo péndulo el que se frene y el primero comienza a oscilar. El proceso se repite hasta que ambos péndulos quedan en reposo.

Explicación:
Si se separa un péndulo de su posición de equilibrio y se suelta, empezará a oscilar con una frecuencia que depende de la longitud del hilo. Al unir los dos péndulos por un hilo se produce un acoplamiento, el movimiento de un péndulo afecta al otro, y la energía de oscilación se transfiere continuamente de uno a otro.

Puedes ver una animación sobre unos péndulos acoplados por un muelle en:
http://www.walter-fendt.de/ph14s/cpendula_s.htm