Estudio cinemático del péndulo simple por técnica de video análisis y simulación numérica

Autores/as

  • Esteban de Jesús Solís Rivera Facultad de Ciencias Físico Matemáticas, Unidad Sureste, UAdeC Autor/a
  • María Guadalupe Godina-Cubillo Facultad de Ciencias Físico Matemáticas, Unidad Sureste, UAdeC Autor/a
  • Carlos Eduardo Rodríguez-García Facultad de Ciencias Físico Matemáticas, Unidad Sureste, UAdeC Autor/a
  • Jesús Alberto López-Valdez Facultad de Ciencias Químicas, Unidad Sureste, UAdeC Autor/a
  • José Luis Fraga Almanza Facultad de Ciencias Físico Matemáticas, Unidad Sureste, UAdeC Autor/a

Palabras clave:

péndulo simple, ecuación diferencial, movimiento armónico simple, videoanálisis, tracker, Runge Kutta

Resumen

En el presente trabajo se usaron técnicas de video análisis mediante la herramienta computacional Tracker para estudiar el movimiento oscilatorio de un péndulo simple, así como el desarrollo de una simulación del movimiento del péndulo simple utilizando el lenguaje de programación de propósito general llamado Python. En un primer caso, se videograbó el experimento del péndulo simple por medio de un sistema pendular de marca FICER. Para el segundo caso, se creó una simulación del péndulo simple, en la aproximación de ángulos pequeños mediante la solución analítica de la ecuación diferencial que describe el movimiento del péndulo simple. Subsecuentemente, se compararon la solución numérica de Runge Kutta de orden 4 con los datos experimentales obtenidos del péndulo real. El valor calculado para la aceleración de la gravedad por medio del experimento fue de: (9.8064±0.0129) m⁄s2, con el cual se comprobó que, mediante técnicas de video análisis y simulación numérica, es posible encontrar y analizar el problema de la aceleración de la gravedad y el movimiento armónico simple con buenos resultados.

Referencias

Al-Baali, M., & Fletcher, R. (1985). Variational methods for non-linear least- squares. Journal of the Operational Research Society, 36(5): 405-421.

Amemiya, T. (1983). Non-linear regression models. Handbook of econometrics, 1: 333-389.

Brown D. (2022). Tracker Video Analysis and Modeling Tool, http://physlets.org/tracker/

Sitio visto en octubre de 2022.

Celaya, E. A. (2013). Métodos numéricos para ecuaciones diferenciales rígidas: aplicación a la semidiscretización del método de elementos finitos (Doctoral dissertation, Universidad del País Vasco-Euskal Herriko Unibertsitatea).

Gallego, C. F. (2004). Cálculo del tamaño de la muestra. Matronas profesión, 5(18): 5-13.

Garzón, G. P. A. R., & Villate, M. A. M. (2022). Uso de Tracker como herramienta de análisis en experimentos caseros para el aprendizaje de la física mecánica. Revista Educación en Ingeniería, 17(34): 1-17.

Harris, C.R., Millman, K.J., van der Walt, S.J., (2020). Array programming with NumPy. Nature No. 585: 357–362. DOI: 10.1038/s41586-020-2649-2.

Hunter, J. D. (2007). Matplotlib: A 2D graphics environment. Computing in science & en- gineering, 9(03): 90-95.

Jakobsen, E. A. (2021). Obtaining Numerical Solutions to Ordinary Differential Equations on Differentiable Manifolds with Lie Group Integrators (Master’s thesis, NTNU).

Jacquelin, J. (2009). Régressions et équations intégrales. Scribd, San Francisco, CA, Accessed Aug, 8, 2019.

Landau, R. H., Paéz, M. J., & Bordeianu, C. C. (2007). Computational physics. Computer Languages, 7: 2-3.

Martínez Pérez J.E. (2015). Revista Eureka sobre Enseñanza y Divulgación de las Ciencias, 12(2):341-346.

McKinney, W. (2012). Python for data analysis: Data wrangling with Pandas, NumPy, and IPython. “O’Reilly Media, Inc.”.

Newton, I. (1687). Philosophiae naturalis principia mathematica (Vol. 1).

Novales, A. (2010). Análisis de regresión. Universidad Complutense de Madrid: Madrid, Spain: 116.

Ramli, M. H., Chan, K. T., & Yap, W. F. (2016). Study of simple pendulum using Tracker video analysis and high speed camera: an interactive approach to analyze oscillatory motion. Solid State Science and Technology, 24(01): 297-305.

Serway, R.A. & Jewett, J.W. (2009). Física para ciencias e ingeniería Volumen 1 Séptima Edición. Cengage learning.

Solís, E. (2022). Estudio cinemático del péndulo simple por técnica de video análisis y comparación por simulación numérica (Tesis de licenciatura). Universidad Autónoma de Coahuila, Saltillo, Coahuila.

Team, T. P. D. (2020). pandas-dev/pandas: Pandas (latest). doi:10.5281/zenodo.

Van Rossum, G., & Drake Jr, F. L. (1995). Python reference manual. Centrum voor Wiskunde en Informatica Amsterdam.

Walpole, R. E., Myers, R. H., Myers, S. L., & Ye, K. (2012). Probabilidad y estadística para ingeniería y ciencias (No. TA340. P76 2007.). México: Pearson educación.

Yuningsih N., Sardjito S., Dewi Y.C. (2020). Determination of earth’s gravitational acceleration and moment of inertia of rigid body using physical pendulum experiments. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering.

Zill, D. G., Hernández, A. E. G., & López, E. F. (2002). Ecuaciones diferenciales con aplicaciones de modelado (No. 970-686-487-3.). Thomson Learning.

Zeigler, B. P., Muzy, A., & Kofman, E. (2018). Theory of modeling and simulation: discrete event & iterative system computational foundations. Academic press.

Descargas

Publicado

08/22/2025

Número

Sección

Artículos de Investigación

Cómo citar

Solís Rivera, E. de J., Godina-Cubillo, M. G., Rodríguez-García, C. E., López-Valdez, J. A., & Fraga Almanza, J. L. (2025). Estudio cinemático del péndulo simple por técnica de video análisis y simulación numérica. Cienciacierta, 1974(74), 294-317. https://revistas.uadec.mx/CienciaCierta/article/view/371