Fuerza centripeta

Experimento de Fuerza centrípeta Objetivo:
Estudiar los efectos de masa, radio y velocidad angular en la fuerza centrípeta que actúa sobre un cuerpo que sigue una trayectoria circular.

Equipo: Para el montaje de la experiencia se dispone del equipo básico de
Pasco y la interface LAB_GICM.

Teoría:
Cuando un cuerpo de masa m esta obligado a moverse en una trayectoria circular, experimentauna fuerza centrípeta dada por la ecuación:

Donde v es la velocidad tangencial y w la velocidad angular (v = r w).

Remplazando tenemos:

Diseño experimental
En el modelo que aquí se describe consiste en medir el periodo de rotación de un cuerpo sujeto a un resorte por medio de una cuerda que describe una trayectoria circular, experimentando una fuerza centrípeta constante. Inicialmente semonta el sistema en equilibrio para fijar la fuerza centrípeta Fc constante esto se hace colocando una pesa (w).

luego se desequilibra quitando la pesa y se le imprime un movimiento circular de tal forma que restablezca el equilibrio debido al efecto de la fuerza centrípeta. Hay que conservar la masa girando en un plano horizontal con velocidad uniforme para hacer la medida del período.Procedimiento: Parte I: Radio variable (Fuerza centrípeta y masa constantes)

1. Determine el valor de la masa colgante que va a girar (M). Este valor corresponde a la masa constante, Cuelgue el cuerpo del poste lateral y conéctelo a una cuerda del extremo del resorte haciéndolo pasar por la polea pequeña del poste central. Coloque la polea ranurada al extremo del riel cerca de la masa colgante.Ate el extremo de una cuerda a la masa colgante y del otro extremo, pasando por la polea, cuelgue una pesa de masa conocida.

2. Seleccione un radio alineando la línea del poste lateral con algún valor en la cinta métrica del riel. Asegure que el porte quede totalmente vertical mientras aprieta el tornillo que lo fija al riel. Anote este valor del radio. Ajuste el tornillo que soporta el resortepara que la cuerda que sostiene el cuerpo se alinee con la línea del poste lateral. Alinee el otro soporte del poste centra con el disco indicador rojo cuando el sistema este perfectamente equilibrado, este indicara la posición de equilibrio cuando el sistema este rotando.

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Es fundamental para el éxito del experimento que cuando el sistema esta en equilibrio y bien alineadas las cuerdashorizontales y verticales se marque en este caso con el soporte dado por el fabricante la posición del indicador rojo, así podemos afirmar que: W (peso de la pesa)= F (elástica) 3. Quite la polea ranurada con el peso que cuelga. El sistema sale del equilibrio, ahora lo que se pretende es llevarlo nuevamente a la situación de equilibrio introduciendo la fuerza centrípeta dada por el movimiento circularuniforme de tal forma que se cumpla: F(centripetal)= F (elástica)=Mv2/R=MRw2=4Π2MR/T2

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4. Coloque la fotocelda de tal forma que sea accionada por el disco ranurado al girar. El disco que activa la fotocelda tiene 10 ranuras para hacer una medida de periodo debemos programar la función polea y seleccionar 10 datos. De estos 10 datos solo se toma el ultimo que nos da el periodo de rotacióndel sistema. Otra forma es tapar nueve ranuras y hacer la medida de periodo, programando la interfaz a 1 dato. También se puede hacer el intento de mantener una velocidad angular constante de tal manera que el indicador rojo siempre este dentro del soporte que indica el estado de equilibrio y programar más datos para hacer el promedio deseado. 5. Prenda la unidad Lab_GICM. El conjunto de funcionesdiseñadas para el laboratorio pueden ser seleccionadas a través del teclado. Al encender la interfaz aparece en la pantalla de cristal líquido el siguiente mensaje:

Para iniciar hunda la tecla # de esta forma entramos al menú del equipo para seleccionar la opción deseada: 1 3 5 7 9 Delta de tiempo Polea T_oscuridad Dist_tiempo Vel_inicial 2 4 6 8 Periodo Polea_2 Medida de volt Dist_tpo_2...