Fisica

Universidad de Puerto Rico
Recinto de Río Piedras
Facultad de Ciencias Naturales
Departamento de Física
FISI 3014-002
Agosto - 2014









Experimento 1: Momento de Inercia









Instructor: Valerio Dorvilien
Jorge L. Allende Maldonado
801-11-0145
Fecha de Ejecución: 25 de agosto de 2014
Fecha de Entrega: 8 de septiembre de 2014
I. Fundamento Teórico
En elexperimento se estarán utilizando unos conceptos los cuales son importante estudiar. Se trabajará con el torque, que es el lugar donde actúa la fuerza, que es como la dirección y la magnitud afectará la rapidez al abrir una puerta. El torque utilizado en el experimento será cero, por lo tanto se asocia que no generará ninguna aceleración angular. Entonces describimos la magnitud del Torque como:(ecuación 1)
(ecuación 2)
donde R es el radio, F la fuerza, I es inercia y a es la aceleración.
Ejemplos de Torque son el de la bailarina, el de la puerta, el de apretar una tuerca y el de la rueda de bicicleta. Cuando una persona aprieta un tornillo con una llave, está aplicando un torque al tornillo. Como en el caso de la fuerza, si todos los torques son iguales, ella no podráapretar el tornillo. Si el torque que ella aplica es mayor que el torque en contra debido a la fricción del tornillo, el tornillo rodará (se ajusta). El torque y la fuerza están unidos directamente. Cuando la persona empuja (aplica una fuerza) al borde de la llave, cuanto más torque ella aplica más se ajusta el tornillo. Sin embargo, no es sólo la fuerza lo que hace la diferencia. Cuanto más distantedel tornillo ella sostiene la llave, más torque aplica, y más se ajusta el tornillo. Por consiguiente, los torques se deben relacionar a la fuerza aplicada y a la distancia al centro de rotación donde se aplica la fuerza. Esta distancia se llama el brazo del momento. Otra aplicación es la bailarina cuando gira, el único Torque es el de sus pies (abajo), se ella abre sus brazos mientras gira, estoafectará el Torque. Por lo cual su mejor momento de inercia será cuando gira rápidamente. Empujando el pedal de la bicicleta transmite un torque que hace rodar los neumáticos. Si uno aplica un torque que exactamente neutraliza todos los otros torques (torques friccional, etc.) no se va a acelerar o desacelerar la velocidad del neumático (pedal).
1- (la suma de los torques = 0, por consiguientela aceleración angular = 0)
si los torques friccional, etc. son mayores que el torque que uno aplica, se reducirá la velocidad del neumático (pedal).
2- (los torques se suman < 0, por consiguiente la aceleración angular < 0)
si el torque aplicado es mayor que el torque friccional, etc., el neumático (pedal) se va a acelerar.
3- (los torques se suman > 0, por consiguiente la aceleraciónangular > 0).
Una de las maneras de explicar el torque con un ejemplo cotidiano es observando bien cuando cerramos una puerta. Al cerrarla cerca de la chapa se nos hace muy fácil, debido a la extensión del brazo del momento, la cual es mayor que si cerramos la puerta cerca de las bisagras. Al hacerlo de esta forma se debe aplicar una fuerza mayor a la anterior. Por otro lado está la cuerda con larueda de bicicleta. Cuando gira a la derecha tendrá un Torque negativo y viceversa. Al igual que la bailarina tiene q girar rápido, una vez lo hace lento, tiende a afectarse el Torque. Y para calcular la fuerza del torque, se utiliza:
(ecuación 3)
donde m es la masa, g es la constante de caída libre, a es la aceleración y R es el radio. También se utilizará el momento de inercia, el cual sedefine por la sumatoria de las masas de cada partícula, específicamente usaremos las fórmulas siguientes:
(ecuación 4)
(ecuación 5)
(ecuación 6)
donde M es la masa, R es el radio, L es el largo y a es el ancho.
La regla de la mano derecha la estaremos utilizando, que es como el vector resultante, con tu mano marcas la primera dirección, al...