Determinacion del momento de inercia de un volante

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UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE CHIAPAS
FACULTAD DE CIENCIAS QUIMICAS
QUIMICO FARMACOBIOLOGO

TEMA:
DETERMINACIÓN DEL MOMENTO DE INERCIA DE UN VOLANTE
ASIGNATURA:
LABORATORIO DE FISICA GENERAL

ALUMNO:
MAURICIO VERA ESCOBAR

GRADO:
1”B”
N° DE LISTA:
#
CATEDRATICO:
ING.JULIO CEZAR GOMEZ HERNANDEZ

TAPACHULA, CHIAPAS; A MARZO DEL 2011
DETERMINACION DEL MOMENTO DE INERCIA DE UNVOLANTE
PRACTICA NO. 4

OBJETIVOS:

El alumno demostrara el principio de la conservación de la energía.
El alumno aprenderá los conceptos del momento de inercia, energía potencial, energía cinética y energía de rotación.

TEORIA:
Consideramos que partiendo del reposo, un volante de masa M y momento de inercia I, rueda sobre su propio eje descendiendo por el plano. Supongamos que recorre unadistancia s mientras desciende una altura H.
La energía potencial inicia, MgH, SE TRANSFORMARA EN ENERGIA de translación ½ M V2 (donde es la velocidad final) y en energía de rotación, ½ i w2 (donde w es la velocidad angular final).
En consecuencia de acuerdo con el principio de la conservación de la energía tenemos:
MgH = ½ M V2 + ½ I W2
Si el radio del eje es r, se tiene W= V/r
De dondeMgH= = ½ M V2 = ½ I W2
La velocidad media de descenso es V/2, DE MODO QUE SI t es el tiempo de recorrido, V/2 =S/T
De donde: V= 2S
Por consiguiente: MgH = 2S2/T2 (M +I/r )________________(1)
o sea:
T2 = 2S/Mg (M + I/r2) ó I/H____________1
por lo tanto, una grafica de T2 en función de 1/H dará unapendiente:
Mg (M + I/r2)
Si se miden: S, M, r. se puede calcular el valor promedio de I.
Un volante de inercia o Volante Motor es, en mecánica, un elemento totalmente pasivo, que únicamente aporta al sistema una inercia adicional de modo que le permite almacenar energía cinética. Este volante continúa su movimiento por inercia cuando cesa el par motor que lo propulsa. De esta forma, el volante deinercia se opone a las aceleraciones bruscas en un movimiento rotativo. Así se consiguen reducir las fluctuaciones de velocidad angular. Es decir, se utiliza el volante para suavizar el flujo de energía entre una fuente de potencia y su carga. En la actualidad numerosas líneas de investigación están abiertas a la búsqueda de nuevas aplicaciones de los volantes. Algunos ejemplos de dichos usos son:Absorber la energía de frenado de un vehículo, de modo que se reutilice posteriormente en su aceleración. (KERS)
Como dispositivos para suavizar el funcionamiento de instalaciones generadoras de energía eléctrica mediante energía eólica y energía fotovoltaica, así como de diversas aplicaciones eléctricas industriales.
En los ferrocarriles eléctricos que usan desde hace mucho tiempo un sistema defreno regenerativo que alimenta la energía extraída del frenado nuevamente a las líneas de potencia; con los nuevos materiales y diseños se logran mayores rendimientos en tales fines.

La energía cinética de un objeto rígido que gira respecto a un eje fijo es la suma de la energía cinética de las partículas individuales que unidas forman el objeto. Así, la energía cinética de la partícula i, demasa mi será:

Eci = (½)mi vi²  

Sumando la energía cinética de todas las partículas y teniendo en cuenta que   v = Rω, siendo R el Radio del objeto y ω su velocidad angular, resultará pues que:

Ec =   ½ ( Σ mi Ri² ) ω²

Pues bien, el término que aparece dentro del paréntesis es lo que se conoce como Momento de Inercia, y se denota como:

I = Σ mi Ri²

Por lo tanto, la EnergíaCinética de un objeto en Rotación resulta ser:

Ec = ½ I ω²

El Momento de Inercia es una medida de la resistencia de un objeto a experimentar cambios en su movimiento de rotación respecto de un eje. Es el análogo rotacional de la masa. El Momento de Inercia depende   de la distribución de la masa   dentro del objeto respecto al eje de rotación. Cuanto más lejos esté la masa del eje, mayor es el...
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