01 Inercia Rotacional De Una Masa Puntual

Inercia rotacional de una masa puntual
Objetivos
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Hallar la inercia rotacional de una masa puntual de forma experimental y verificar que éste
valor corresponde al del valor calculado teóricamente.

Equipo y material necesario
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Interface Pasco
Software DataStudio
Clips para papel
Balanza digital
Balanza mecánica
Juego de masas
Plataforma de rotación ME-8951, incluye base enforma de “A”, bastón metálico con
polea, barra con polea, barra de aluminio, masa cuadrada con tornillo y fotocompuerta.
Calibrador
Nivel de burbuja

Introducción
La inercia rotacional I, de una masa puntual viene dada por la expresión I=MR2, donde M es la masa
y R la distancia de la masa al eje de rotación. Para encontrar la inercia rotacional de forma
experimental, se aplica una torca conocida a unobjeto y se mide la aceleración angular resultante,
de donde 𝐼 = 𝜏/𝛼, donde 𝛼 es la aceleración angular la cual corresponde a a/r y 𝜏 es el torque
debido al peso de la masa que tira del hilo que está enrollado alrededor de la polea en la plataforma
de rotación, es decir 𝜏 = 𝑟𝑇, donde r es el radio de la polea donde está enrollado el hilo y donde
actúa la tensión T del hilo. Aplicando la segundaley de Newton a la masa que cuelga, m, obtenemos

Resolviendo para la tensión en el hilo, obtenemos 𝑇 = 𝑚(𝑔 − 𝑎). Una vez que la aceleración lineal
de la masa m ha sido determinado, se pueden obtener el torque y la aceleración angular para
calcular la inercia rotacional.

Arreglo inicial
1. Nivele la plataforma de rotación.
2. Sujete la masa cuadrada (masa puntual) a la barra de aluminio con ayudadel tornillo que
ésta tiene, coloque la masa a cualquier distancia del eje de rotación que usted decida.
3. Coloque la fotocompuerta de forma que este registre el girar de la polea inteligente y
conéctela a la interface que ha sido conectada a la computadora previamente.
4. Enrolle con cuidado el hilo al carrete intermedio de la polea, cerciórese que el extremo del
hilo llegue al suelo.Procedimiento
Parte I: Mediciones para el cálculo teórico de la inercia rotacional
1. Pese la masa cuadrada para encontrar el valor de M y regístrelo en la siguiente tabla. ¿Por
qué es posible asumir que la masa actúa como lo haría una masa puntual?
2. Mida la distancia en el eje de rotación y el centro de la masa cuadrada y regístrelo en la
siguiente tabla.
Masa M
Radio R
Parte II: Mediciones para elmétodo experimental
Consideraciones para la fricción
Debido a que la teoría usada para hallar la inercia rotacional no considera la fricción, esto será
compensado hallando cuanta masa adicional se necesita para vencer la fricción cinética, de forma
que la masa caiga con una rapidez constante. Así, esta “masa para compensar la fricción” se le
restará a la masa usada para acelerar el arreglo.
1. Inicieel programa DataStudio. De click en el primer canal y seleccione Polea inteligente.
2. Retire la selección en el recuadro que dice Velocidad-canal 1 y vaya a la siguiente pestaña
que también dice Medidas.

3. Ahí seleccione en la fila que dice Velocidad angular-canal 1 la unidad de media rad/s.

4. En el recuadro que dice Datos, seleccione “Velocidad angular-canal 1 (rad/s)” y arrástrelo
hacia elrecuadro inferior que dice Pantallas y suéltelo donde dice Gráfico. Hecho lo anterior
debe aparecer la siguiente pantalla.

5. Sujete unos 5 clips a la cuerda.
6. Presione el botón de inicio para comenzar a registrar sus datos.
7. Dé un pequeño empujón a la barra de aluminio y observe el comportamiento de la rapidez
a lo largo del tiempo.
8. Si la velocidad aumenta o disminuye conforme laplataforma gira, detenga el monitoreo,
detenga la plataforma, y ajuste la cantidad de clips, ya sea aumentando el número si la
plataforma se frena o disminuyéndolo si la plataforma se acelera.
9. Repita el procedimiento hasta que la velocidad se mantenga constante conforme la masa
cae.
10. Finalmente mida el valor de la masa de los clips que cuelgan del hilo y regístrelo en la
siguiente tabla en el...