Descripción
Laboratorio virtual del experimento del péndulo simple: arrastre la esfera para definir el ángulo inicial y suéltela para iniciar el movimiento oscilatorio amortiguado, medido por un cronómetro (modo Tiempo) o por un velocímetro (modo Velocidad) al pasar por la línea de referencia, con errores artificiales de medición configurables, tanto aleatorios como sistemáticos.
Controles
Arrastre la esfera para definir el ángulo inicial y suéltela para iniciar el movimiento. En el medidor, haga clic en los círculos para elegir el modo Tiempo, que mide el intervalo entre los dos primeros pasos del péndulo por la línea de referencia discontinua, o el modo Velocidad, que mide la velocidad del péndulo al cruzar esa línea.
Modelo físico
Esta simulación resuelve numéricamente la EDO del péndulo amortiguado mediante el método de Runge-Kutta de cuarto orden
$$
\ddot{\theta} + \gamma\dot{\theta} + \dfrac{g}{L}\sin\theta = 0
$$
con la aceleración de la gravedad $g = 9.8$ m/s$^2$ y el factor de amortiguamiento $\gamma = 0.05$ s$^{-1}$.
Errores de medición
El error $\alpha$ se genera mediante una variable aleatoria: cada vez que se calcula el intervalo de tiempo o la velocidad, se elige un valor $\alpha$ dentro del intervalo $[-\epsilon, \epsilon]$ y se suma al valor indicado por el dispositivo. $\epsilon$ es la amplitud del ruido. El valor de $\alpha$ consta de dos partes: error aleatorio (distribución gaussiana alrededor del valor calculado) y error sistemático (desplazamiento sumado al valor calculado).
Desarrolladores
Marco P. M. de Souza
Referencias
S. Thornton, J. Marion, Dinámica clásica de partículas y sistemas (Cengage Learning, 2011).