Guía cantidad de movimiento

Escuela Superior de Economía y Negocios
Laboratorio de Física
Ciclo 2 - 2013
Ing. Javier Angulo






Conservación de cantidad de movimiento angular
Ivette Eunice Rodríguez Romero, Rafael Antonio Romero Rugamas, César Andrés Tario Amaya










Santa Tecla, 18 de julio de 2013


Resumen
En este trabajo se confirmó el principio de la conservación de la cantidad demovimiento angular en los sistemas cuya sumatoria de torcas externas es igual a cero. Para llevar a cabo el objetivo, se realizaron pruebas con distintos objetos que experimentaban velocidad angular en torno a un eje fijo. Para registrar la velocidad angular se utilizó un sensor de movimiento rotacional que transfería los datos al software DataStudio que se encargaba de registrarlos y graficarlos.Para confirmar el principio se pronosticó con exactitud la velocidad angular del sistema después de insertar variaciones en su inercia rotacional mediante la adición de objetos con distintas masas. El cálculo fue realizado manipulando las ecuaciones de la segunda ley de Newton en su forma para el análisis de torcas. Se trabajó con el sistema internacional de medidas estándar en todas lasoperaciones. Finalmente, se analizaron los datos generados teniendo en cuenta las incertezas causadas por las mediciones y se produjeron recomendaciones para futuros experimentos.


Objetivo Utilizar la conservación de la cantidad de movimiento angular para predecir la velocidad final de un sistema compuesto por dos cuerpos, después de una colisión sin torca. (Angulo, Javier 2013)
Introducción
Elmomento de torsión que actúa sobre un objeto es igual a la razón de cambio de la cantidad de movimiento angular con respecto al tiempo. Si suponemos una sumatoria de torcas igual a cero o invariable sabemos que la cantidad de movimiento debe ser una constante. Este principio es utilizado en muchos sucesos de la vida real, por ejemplo, los helicópteros.
Cuando el helicóptero está en reposo sucantidad de movimiento angular es igual a cero. Al momento de ponerlo en marcha, el motor hace que las aspas giren, incrementando la cantidad de movimiento angular del sistema. Para mantener la cantidad de movimiento constante debería haber una respuesta por parte de la cabina en dirección contraria al movimiento de las aspas. Para evitar este proceso se añaden pequeñas hélices en las colas de loshelicópteros para contrarrestar los efectos de este principio.
De igual forma la conservación de la cantidad de movimiento puede servir para pronosticar la variación de velocidad angular con respecto a un cambio de inercia dentro de un sistema. Los clavadistas usan este principio al reducir su inercia en el aire juntando sus extremidades a su centro de masa incrementando su velocidad. Estefenómeno ayuda a explicar muchos otros sucesos de la vida diaria como el movimiento de los planetas. Además el conocimiento de sus efectos es de gran importancia ya que permite pronosticar resultados en los casos en que aparece.

Teoría y métodos experimentales
Muchos conceptos de la física fueron utilizados para poder realizar este experimento. En primer lugar interviene la cantidad de movimientorotacional. Este concepto expresado como un vector describe el momento angular de un cuerpo en cualquier instante. Se define matemáticamente como: la inercia del objeto multiplicado por la velocidad angular.
(1)
Donde:
L es la cantidad de movimiento rotacional.
I es el momento de inercia rotacional del sistema (inicial y final).
es la velocidad angular (inicial y final).
El concepto decantidad de movimiento angular es de suma importancia para muchas ramas de la física debido a que bajo circunstancias adecuadas donde la sumatoria de las torcas externas sobre el sistema es igual a cero este momento se conserva. Es decir, si un sistema adquiere o pierde inercia, entonces perderá o ganará velocidad respectivamente para que la cantidad de movimiento se mantenga igual.
Para...