Fuerza centripeta

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1-Resumen

Pormedio de un trabajo experimental y tratamiento de datos se logró concluir de qué variables depende la fuerza centrípeta.
A través de un montaje consistente en un péndulo, sostenido a un sensor de fuerza.
Se registró la velocidad que llevaba la masa sostenida al hilo por medio de un fotointerruptor (sensor) y la tensión en el momento justo en que la masa oscilante formara un ángulo de 0° con lavertical.
Posteriormente se graficó Tensión/ velocidad2 observándose una relación lineal; de donde la intersección con el eje de las ordenadas correspondía al valor de mg.
Por último, se observó claramente que la relación Tensión versus masa.velocidad2/R era lineal, de pendiente 1 y ordenada al origen igual a m.g, verificando experimentalmente que la tensión en el hilo de un péndulo simple enla posición de equilibrio está dada por:

T= m ( + g)

Esto es equivalente a afirmar que la fuerza centrípeta viene dada por la relación mv2/R.

2-Introducción:

El hombre en su afán de comprender lo que sucede en su entorno, ha estudiado el movimiento de los cuerpos, siendo uno muy peculiar, el movimiento circunferencial no uniforme.
Entre estos se encuentran los cuerpos quegiran en el plano vertical sostenidos de una cuerda. Durante este giro, apoyados en la segunda ley de Newton, actúan fuerzas que permiten describir dicho movimiento siendo la fuerza centrípeta la que permite que el cuerpo se desplace en una trayectoria circular.
Cierto es que el objetivo directo es averiguar cuáles son las variables de las que depende esta fuerza por medio de un montaje depéndulo simple, pero además la adquisición de habilidades de deducción y comprensión de situaciones al ser un experimento no guiado y personal, son primordiales para un riguroso trabajo.

3- Resumen Teórico

Un péndulo simple es un modelo idealizado que consiste en una masa puntual suspendida de un hilo sin masa no extensible. Al desplazar la masa de su punto de
equilibrio, ésta oscila alrededorde dicha posición. La masa puntual describe un arco de circunferencia con radio R igual a la longitud del hilo.

Basados en la segunda Ley de Newton (Figura 1), se tiene:

Figura 1: Diagrama de cuerpo libre para la masa puntual formando un ángulo θ0 con la vertical.

∑Fx: mg senθ =Fuerza Tangencial=mat

(m: masa del cilindro metálico; g: constante de gravedad; θ: ángulo formado entre elhilo y la posición de equilibrio; at: aceleración tangencial.)

Por ser un movimiento circular, la componente radial de la fuerza neta debe ser:

∑Fy: T- mg cosθ = Fuerza neta radial =mac

(T: tensión; ac: aceleración centrípeta)

Se obtendrá una expresión para la aceleración centrípeta, útil para el modelo experimental a seguir. [1]
Expresando la ecuación de la trayectoria circular (Figura2) en ecuaciones paramétricas se tiene:

Figura 2: Representación gráfica del movimiento circular de una masa puntual con radio de giro R.

x= R cosθ; donde [pic]= (θ/(t, lo que implica que x= Rcos [pic] t

r =
y= R sen θ, donde [pic]= (θ/(t, lo que implica y= R sen [pic] t

([pic]: velocidad angular)

Al derivar dos veces sucesivas con...