Fisica

1.

OBJETIVOS:
Analizar y demostrar la transformación de una forma de energía en otra.
Analizar y verificar el Principio de Concervación de Energía Mecánica.
Analizar y obtener experimentalmente el Momento de Inercia de una rueda con relación al
eje horizontal.
Identificar los tipos de energía en la disposición de la rueda de Maxwell.
Medir con el metro y el cronómetro distancias y tiemposcuando cae la rueda de Maxwell
esto para diferentes alturas.

2.

MATERIALES Y EQUIPOS
Aparato para determinar el Coeficiente de Restitución
Balanza
Cronómetro
Pie de rey
Regla
Rueda de Maxwell
Soporte
Escalador vertical

3.
3.1.

PROCEDIMIENTO
PASO 1

Con ayuda de la balanza, determine la masa de la rueda y con el calibrador obtenga el radio del
eje de la misma.

3.2.PASO 2

2. Monte el equipo de tal manera que soporte a la rueda de Maxwell, en tal condición que su
eje esté perfectamente horizontal. Determine en la regla vertical la posición del eje de la rueda.

3.3.

PASO 3

3. Enrolle, el hilo alrededor de su eje, cuidado que la distribución del hilo a un lado y al otro
sea la misma. La rueda habrá subido una altura S que es preciso determinarla,señalando sobre la
regla vertical la nueva posición del eje de la rueda. Enrolle 4,7,10,13 y 16 vueltas.

3.4.

PASO 4

Suelte con cuidado la rueda y mida con el cronómetro el tiempo que demora en descender esta
altura S, hasta cuando llegue al punto de inversión. Este descenso debe ser totalmente perpendicular, sin oscilaciones laterales.

3.5.

PASO 5

5. Repita esta operación 10veces para cada altura.

3.6.

PASO 6

6. Registrar los datos en la hoja técnica.

4.

MARCO TEÓRICO
PRINCIPIO DE CONCERVACIÓN DE LA ENERGÍA

Para aplicar el principio de conservación de la energía comparamos la situación inicial, el disco
está en reposo con la situación final, el disco ha descendido una altura h.
En la situación final, el centro de masas del disco se mueve convelocidad vc y gira alrededor de
un eje que pasa por el centro de masas con velocidad angular W .
La energía potencial del disco ha disminuido en la cantidad mgh.
La energía cinética del disco ha aumentado en:
1
m
2

2
∗ vc + 1 Ic W 2
2

La relación entre las velocidades en los movimientos de traslación vc del c.m. del disco y de
rotación W es:
vc = W ∗ r
Despejando vc obtenemos el mismoresultado:
vc = 2

g ∗h
3

REBOTE CUANDO LLEGA AL FINAL DE LA CUERDA
Cuando el disco alcanza el final de la cuerda tiene una momento lineal mv dirigido hacia abajo. El movimiento hacia abajo se detiene y se invierte gracias a la elasticidad de la cuerda, cuyo
papel es similar al de una superficie horizontal contra la que choca el disco. El tiempo t que tarda
el disco en invertir el sentidode la velocidad de su centro de masas es muy pequeño.
La energía cinética de traslación del disco se convierte en energía elástica de la cuerda que se
ha alargado inapreciablemente. Esta energía es devuelta al disco como energía cinética de traslación asociada con el movimiento vertical hacia arriba de su c.m., cuando la cuerda recupera su
longitud normal sin deformar. La energía cinética derotación no cambia, ya que la velocidad angular de rotación no cambia de sentido.

Para que el disco cambie su momento lineal de mv a –mv es necesario una fuerza f(t) intensa
que actúa durante un tiempo muy corto t. El impulso, área sombreada en la figura es igual a la
variación de momento lineal.

Como vemos en la figura, la tensión de la cuerda T es constante y aumenta bruscamente durante elpequeño intervalo de tiempo τ .
Las ecuaciones que hemos empleado para describir el movimiento descendente del disco, son
válidas para describir su ascenso, solamente hemos de observar que:
La energía cinética (de rotación y de traslación) del disco disminuye y aumenta la energía
potencial del c.m. del disco. La energía total se mantiene constante.
La tensión de la cuerda T ejerce un momento...