The Path and the Multi-Teaching Issues in the Coupled Pendulum and Mass-Spring Experiments

• Autores: Ilario Boscolo, Leonardo Gariboldi, Ruth Loewenstein
• Localización: Latin-American Journal of Physics Education, ISSN-e 1870-9095, Vol. 4, Nº. 1, 2010
• Idioma: inglés
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• Resumen
  • español

    La principal tarea de un curso introductorio de laboratorio es fomentar en los estudiantes habilidades manuales, capacidad conceptual y estadística para investigar los fenómenos físicos. Necesitando aparatos muy simples, los experimentos de péndulos son un punto de partida ideal en nuestro curso de laboratorio de primer año de estudios ya que son ricos en contenido físico y procesamiento de datos. Estos experimentos permiten muchas variaciones, por ejemplo, los pesos del péndulo pueden tener diferentes formas, pueden ser atados a un gancho en su borde o pasar a través de su centro de masa, que pueden ser colgados como péndulos simples o bifilar. En estas variaciones, se hace hincapié en la diferencia entre la teoría y la práctica l pasar de un régimen idealizado a un activo de experimentación real, lo que se hace evidente, por ejemplo, cuando el péndulo no puede ser considerado como un punto de masa idealizada. Por otra parte, requieren una cuidadosa observación de los detalles como el tipo de hilo utilizado y su rigidez o la inclinación inicial del peso, que conduce a diferentes comportamientos. Sus modelos matemáticos requieren una amplia gama de temas fundamentales en el análisis de datos experimentales: la aritmética y la media ponderada, la desviación estándar, la aplicación del teorema central del límite, los datos de distribución. El experimento de configuración de la masa del resorte inmediatamente después de que el péndulo pone de relieve la cuestión de la resonancia, una modificación de la brecha entre la teoría y la práctica en otro contexto, y ofrece otra oportunidad de practicar nuevas técnicas en el análisis de datos.

  • English

    The main task of an introductory laboratory course is to foster students' manual, conceptual and statistical ability to investigate physical phenomena. Needing very simple apparatus, pendulum experiments are an ideal starting point in our first-year laboratory course because they are rich in both physical content and data processing. These experiments allow many variations, e.g. pendulum bobs can have different shapes, threads can be tied to a hook at their edge or pass through their centre of mass, they can be hanged as simple or bifilar pendulums. In these many variations, they emphasize the difference between theory and practice in the passage from an idealized scheme to a real experimental asset, which becomes evident, for example, when the pendulum bob cannot be considered an idealized point mass.

    Moreover, they require careful observation of details such as the type of thread used and its rigidity or the bob initial slant, which leads to different behaviors. Their mathematical models require a wide range of fundamental topics in experimental data analysis: arithmetic and weighted mean, standard deviation, application of the central limit theorem, data distribution. Setting the mass-spring experiment immediately after the pendulum highlights the question of resonance, revises the gap between theory and practice in another context, and provides another occasion to practice further techniques in data analysis.