Gráfica de las oscilaciones de un péndulo

El péndulo simple

El péndulo es un objeto de estudio clásico.

Con Thymio II y una estructura de soporte adicional tu puedes construir tu propio péndulo y medir sus oscilaciones. Encuentra aquí como hacerlo:

pendule-thymio.jpg

Esta construcción se basa en una estructura que soporta un péndulo suspendido. El eje de rotación pasa por el agujero de soporte para lápices de Thymio II; así el robot no queda tan excéntrico y las cargas sobre la estructura no serán elevadas. El eje se encarga de guiar la oscilación y que de hecho ocurre lateralmente con respecto al robot. Al extremo del péndulo se monta un pequeño peso para estabilizar la oscilación.

Se puede medir la inclinación del péndulo utilizando el acelerómetro. El siguiente código permite adquirir los datos del sensor y promediarlos sobre cuatro valores para suavizar la señal. IMPORTANTE: Para que el código compile correctamente debes crear (lado derecho del entorno Aseba Studio), un evento con el nombre plotAcc y que consta de un solo parámetro.

var accTampon0[4] = 0,0,0,0
var accTamponPos0 = 0
var sumacc0

onevent acc
  accTampon0[accTamponPos0] = acc[0]-2
  accTamponPos0 = (accTamponPos0 + 1) % 4
  sumacc0 = accTampon0[0] + accTampon0[1] + accTampon0[2] + accTampon0[3]

  emit plotAcc sumacc0

La última línea del código, permite generar un evento. El evento debe haber sido creado previamente. También se debe especificar que este evento consta de un parámetro que por defecto toma el valor de cero. Gracias a este evento, es posible trazar la gráfica de las mediciones del acelerómetro durante las oscilaciones. Haz clic derecho sobre el evento que se encuentra en la lista de eventos al lado derecho. En el menú contextual aparece la opción de generar una gráfica de la variable vinculada al evento. Te lo mostramos en video:

Esta es una captura de pantalla (clic para agrandar):

Plot-pendule.png

Algunas preguntas para los más curiosos:

  • ¿Qué representa realmente el valor en el eje y (vertical)?
  • También se puede superponer la gráfica del segundo eje del acelerómetro. Para ello se ensambla un vector con dos valores. ¿Qué información podemos obtener de esta gráfica?

Péndulo utilizando el kit LEGO Technic 8069

¿Cómo puedo construir mi propio péndulo si no tengo suficientes piezas LEGO?
Una posibilidad es adquirir un kit que contenga la cantidad de piezas suficientes. Por ejemplo, aquí te mostramos una versión del péndulo construido con el kit LEGO Technic 8069. Este contiene suficientes elementos para que construyas una versión simple del péndulo, que luciría así:

global-pendule-lr.jpg

Este péndulo se construyó unicamente con piezas del LEGO Technic 8069. Sinembargo, debido a que en esta versión la longitud del péndulo es menor, las oscilaciones resultan menos estables.

plot-acc.png

También es posible observar la frecuencia del péndulo, si se utiliza uno de los sensores de proximidad frontales (que apunta hacia la tierra). Se pueden obtener gráficas como esta:

plot-prox.png

Finalmente, te damos algunos detalles para el montaje. Es importante que la estructura quede firme, por ejemplo fijándola a la mesa.

pendule-face-cote.jpg
structure.jpg

Péndulo utilizando el kit LEGO Technic 8258

El kit LEGO Technic 8258 trae más piezas y permite construír un péndulo más estable. Puedes utilizar tu robot como peso del péndulo, pero necesitarás una estructura muy estable. Te recomendamos utilizar a Thymio como parte de la estructura y montar otras piezas como peso adicional (en este caso los neumáticos). La estructura debe ser rígida y bien anclada al suelo.

pendule8258.jpg

Este péndulo funciona como los modelos anteriores y utiliza el mismo código. Sinembargo, las resultados serán mejores que para el caso anterior:

pendule-graph-8258.png

Detalles de la construcción:

details-pendule8258.jpg
Unless otherwise stated, the content of this page is licensed under Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0 License