Informe Nº 11 - Fisica I.docx

“UNIVERSIDAD CATOLICA DE SANTA MARIA” FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERIAS FISICAS Y FORMALES PROGRAMA PROFESIONAL DE INGENIERIA DE MINAS

CURSO: FISICA I: MECANICA

TEMA: PRACTICA N° 11 DINAMICA DE ROTACION

PRESENTADO POR: SALAS MANZANO MAX RODRIGUEZ GARCIA CHRISTIAM

AREQUIPA – PERU

2017

1

PRÁCTICA Nº 11 DINAMICA DE ROTACION A.

B.

OBJETIVOS -

El alumno experimenta el movimiento circular.

-

El alumno encuentra experimentalmente la relación entre la fuerza centrípeta, la frecuencia, y la velocidad angular para un móvil que realiza un movimiento circular uniforme. FUNDAMENTACION TEORICA Cuando un cuerpo se mueve con un movimiento circular, se mueve con “velocidad constante”, la velocidad es un vector por lo tanto tiene magnitud y tiene dirección, pero es su magnitud la que es constante, en cambio su vector velocidad origina aceleración llamada aceleración centrípeta. El vector velocidad es tangente a la trayectoria del objeto y perpendicular al radio r de la trayectoria circular. El vector aceleración en un movimiento circular siempre es perpendicular a la trayectoria y siempre apunta hacia el centro del círculo. Una aceleración de esta naturaleza se le conoce como aceleración centrípeta y su magnitud es:

𝑣2𝑡 𝑎𝑐 = 𝑅 Dónde: R es el radio de la circunferencia y vt es la velocidad tangencial.

Figura 1: movimiento de una masa alrededor del eje vertical.

2

Para que un cuerpo de masa m se acelere, debe actuar sobre ella una fuerza dad por la segunda ley de Newton F=ma. Si reemplazamos el valor de la aceleración centrípeta tendríamos:

𝑊 = −𝑚𝑔(𝑦𝑓 − 𝑦𝑖 ) Si todas las fuerzas que realizan trabajo son conservativas (conservan la energía), la energía mecánica se conserva. La conservación de la energía mecánica puede usarse para determinar las características del movimiento de un sistema. C.

MATERIAL Y ESQUEMA -

Un tubo de vidrio

-

Una hilo o cuerda

-

Seis pesas de 20 g.

-

Un portapesas

-

Una bola de jebe

-

Una pinza de cocodrilo

-

Un cronometro

-

Una balanza digital

-

Una cinta metrica

-

Una regla

-

Un transportador

-

Una calculadora

-

Un texto de consulta

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Figura 1, Esquema

D.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 1.

Tome la bola de jebe sujeta por un extremo por el hilo y hacerla pasar por el tubo de vidrio o tubo de PVC, y en el otro extremo sujetar el portapesas.

2.

Hacer girar la bola de tal manera que mantenga un radio fijo. Para mantener un radio fijo se debe marcar con un cocodrilo o clip en la cuerda que cuelga como nos muestra el esquema.

3.

Mantiene el cocodrilo a una distancia determinada por debajo del tubo, servirá como referencia, de manera que el radio no varíe y el movimiento se mantenga circular y uniforme.

4.

Para colgar las pesas estas deben estar verticalmente.

5.

Ensaya varias veces para luego medir el tiempo de varias revoluciones.

E.1 Manteniendo el radio de la circunferencia constante 1.

Toma una distancia fija para el radio r, por ejemplo 40cm.

2.

Toma una masa del portamasa, por ejemplo 120 g..

3.

Hace girar la bola manteniendo esta distancia y manteniendo también un giro uniforme.

4.

Mide el tiempo de 10 revoluciones por lo menos tres veces.

5.

Anote los tiempos en las tres primeras columnas de la tabla N° 1..

6.

Disminuye el peso, quitando cada vez una masa de 20 g y repetir los pasos (3), (4), (5) y (6) hasta alcanzar una masa de 20g.

4

TABLA N° 1 Numero de revoluciones: N=10 radio=40cm constante Lecturas

Masa (g)

𝑡1 (𝑠)

𝑡2 (𝑠)

𝑡3 (𝑠)

𝑡̅(𝑠)

𝑇(𝑠)

1

120

4,70

4,45

4,90

5,68

0,468

2

100

4,23

4,55

4,75

4,51

0,451

3

80

4,21

4,80

4,90

4,64

0,464

4

60

5,60

7,75

5,31

5,55

0,555

5

40

5,68

5,59

5,72

5,66

0,566

6

20

5,20

5,45

5,38

5,34

0,534

E.1 Manteniendo el radio de la circunferencia constante 1.

Cuelga una pesa con una masa fija constante, por ejemplo 100g en el portamasa.

2.

Toma una distancia para el radio r, por ejemplo radio inicial de 20 cm.

3.

Hace girar la bola manteniendo esta distancia y manteniendo también un giro uniforme.

4.

Mide el tiempo de 10 revoluciones por lo menos tres veces.

5.

Anote los tiempos en las tres primeras columnas de la tabla N° 2.

6.

Sin cambiar la pesa seleccionada, aumentar el radio de giro cada vez 10 cm y repetir los pasos (3), (4), (5) y (6) hasta alcanzar un radio de 70 cm.

7.

Mide la masa de la bola de jebe: 𝑚 ± ∆𝑚 = 13.20 ± 0,001 TABLA N° 1 Numero de revoluciones: N=10 masa = 100g constante Lecturas

Masa (g)

𝑡1 (𝑠)

𝑡2 (𝑠)

𝑡3 (𝑠)

𝑡̅(𝑠)

𝑇(𝑠)

1

20

3,10

3,30

3,27

3,22

0,322

2

30

3,59

3,80

3,67

3,68

0,368

5

E.

3

40

4,08

4,30

4,25

4,21

0,421

4

50

4,87

4,64

4,73

4,75

0,475

5

60

5,50

5,39

5,46

5,45

0,545

6

70

6,13

6,03

6,21

6,12

0,612

ANÁLISIS DE DATOS EXPERIMENTALES 1.

Completar la tabla N° 1, encontrando el tiempo promedio para cada masa dada y el periodo T.

2.

Complete la tabla N° 3 con los datos de tabla N° 1. TABLA N° 3 𝜔(rad/s) 𝜔2 (rad/s)2

Lecturas

Fc (N)

T(s)

𝑓(rev/s)

1

1176

0,468

2,136

13,1425

180,426

2

980

0,451

2,217

13,932

194,091

3

784

0,464

2,155

13,541

183,386

4

588

0,555

1,802

11,321

128,166

5

392

0,566

1,767

11,101

123,232

6

196

0,534

1,873

11,766

136,444

3.

Grafica en papel milimetrado la velocidad angular (𝝎) en función de la fuerza centrípeta, grafica 1.

4.

Grafica en papel milimetrado la velocidad angular (𝜔2 ) en función de la fuerza centrípeta, grafica 2.

5.

Deducir la constante de proporcionalidad entre 𝜔2 𝑦 𝑓𝑐 .

6

F.

COMPARACION Y EVALUACION 1.

Determine el producto del radio r utilizado en la tabla N° 1, con la masa de la bola m. 𝒑 = 𝒑𝒓𝒐𝒅𝒖𝒄𝒕𝒐 = (𝟎, 𝟒𝒎)(𝟐𝟎𝒙𝟏𝟎−𝟑 𝒌𝒈) 𝒑 = 𝒑𝒓𝒐𝒅𝒖𝒄𝒕𝒐 = 𝟎, 𝟎𝟎𝟖 𝑲𝒈𝒎 𝒎=

2.

𝟏 = 𝟏𝟐𝟓 𝒑

Compare el valor obtenido en el paso anterior (1) con el valor de la constante de proporcionalidad obtenido de la gráfica 2, paso (3) del análisis de datos. 𝐵 = 182,05 𝒆% = |

𝑦

𝑚 = 125

𝟏𝟖𝟐, 𝟎𝟓 − 𝟏𝟐𝟓 | 𝒙𝟏𝟎𝟎% 𝟏𝟖𝟐, 𝟎𝟓 𝒆% = 𝟑𝟓%

3.

Calcule el cociente del peso Fc utilizando en la segunda parte entre la masa de la bola m. 𝟏 = (𝟏𝟎𝟎𝒙𝟏𝟎−𝟑 )𝒌𝒈(𝟎, 𝟒)𝒎 = 𝟎, 𝟎𝟒 𝒎 𝒎 = 𝟐𝟓

4.

Compara el valor obtenido en el paso anterior (3 de la selección H) con el valor de la constante de proporcionalidad obtenido de la gráfica 4, paso (10 de la selección G) del análisis de datos. Pendiente de la gráfica 4

𝑩 = 𝟑𝟓, 𝟓𝟐 𝒆% = |

𝒚

𝒎 = 𝟐𝟓

𝟑𝟓, 𝟓𝟐 − 𝟐𝟓 | 𝒙𝟏𝟎𝟎% 𝟑𝟓, 𝟓𝟐 𝒆% = 𝟑𝟎%

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G.

CONCLUSIONES Escriba las conclusiones que obtiene del experimento tomando en cuenta las competencias planeadas y el desarrollo de la práctica. 

H.

Se observa el momento circular donde mediante graficas se obtuvo y mediante cálculos la fuerza centrípeta, que está directamente relacionada con la velocidad angular y el radio de giro.

CUESTIONARIO FINAL

1.

¿Por qué en el experimento se toma el peso como la fuerza centrípeta? 

2.

Porque se asume que la torsión en la misma y de esta manera simplificamos y también porque la cuerda no es elástica, evitando que se genere fricción entre la cuerda y el tubo de PVC.

¿Cómo influye la masa de la bola en el experimento? Haciendo un diagrama de cuerpo libre en un instante, esta masa es la que genera la fuerza centrífuga, si no habría masa no habría movimiento de rotación.

3.

¿Qué representa la constante de proporcionalidad de la gráfica 2? Es la multiplicación entre la masa y el radio, le sacamos la inversa a esa multiplicación, y esta sería la constante de proporcionalidad.

4.

¿Qué errores se han cometido en el experimento? Errores sistemáticos, esto debido a las repetitivas veces que se hacen mediciones. Errores relativos, esto al comparar mediciones.

5.

¿Cómo influye el ángulo de corrección? En los resultados del experimento? Si influye, porque es el número de vueltas que da en un determinado tiempo y esto genera un ángulo.

I.

BIBLIOGRAFIA ¿Qué bibliografía utilizo como consulta? -

Guía de física I: mecánica (Rebeca Linares Guillen)

-

Guía de laboratorio de Física: mecánica

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