Informe Fuerza Centripeta

Resumen.
Se desarrollará el laboratorio de fuerza centrípeta. Mediante el uso de un motor giraremos un carrito y con un dinamómetro mediremos la fuerza generada, para saber con cuánta fuerza un objeto es atraído hacia el centro del círculo que describe dependiendo de su peso o de la velocidad a la que viaja o incluso del radio del círculo.

Introducción.
Se llama fuerza centrípeta a lafuerza, o al componente de la fuerza que actúa sobre un objeto en movimiento sobre una trayectoria curvilínea, y que está dirigida hacia el centro de curvatura de la trayectoria. ( Fundación Wikimedia, Inc.).
En otras palabras, es una fuerza que se presenta cuando un cuerpo sigue una trayectoria circular en su movimiento, ésta lo atrae hacia el centro del círculo que está describiendo.
Objetivos:Estudiar la dependencia de la fuerza centrípeta con el radio, la velocidad angular y la masa del cuerpo en rotación. Comprender el significado de una fuerza centrípeta.

Marco Teórico.
Cuando se efectúa una sume de fuerzas sobre un cuerpo y ésta es radial, entonces la fuerza neta que actúa es centrípeta. (Meneses, 2012).
F=ma=mw2R (1)
Como se puede ver en la ecuación, la magnitud de laaceleración corresponde a w²R, siendo w la velocidad angular de la partícula y R el radio del círculo que describe la trayectoria del movimiento del cuerpo o partícula de masa m.
La fuerza centrípeta puede depender de 3 factores: de la masa del objeto, de la velocidad angular que tenga el objeto y del radio del círculo que describe ese objeto.
Cuando la velocidad angular y el radio se mantienenconstantes, la fuerza centrípeta depende de la masa que tenga el objeto. Al existir esta dependencia podemos deducir la siguiente ecuación:
F=Km (2)
Lo que establece una relación lineal. Donde:
K = mw² (3)
Cuando la masa del objeto y el radio de la orbita descrita por el mismo se mantienen constantes, la fuerza depende de la velocidad angular que tenga. Así tenemos que:
F=Kw2 (4)
Con:
K =mR (5)
El tercer caso es cuando la masa y la velocidad angular se mantienen constantes y el radio de la trayectoria circular es el que varía, la fuerza dependería de ese radio cambiante. De ahí sacamos que:
F=KR (6)
Donde tenemos que:
K = mw² (7)

La velocidad angular está dada por:
w=2πT (8)
Finalmente, necesitamos calcular el porcentaje de error con la siguiente fórmula:
%error=valor teorico-valor experimentalvalor teorico*100 (9)

Procedimiento.
Se siguió el procedimiento descrito en la práctica Graficación de la “Guía de Laboratorio de Física General I” de Loría L.

Resultados.
Gráficas:
Gráfica 1. Fuerza dependiente de la masa.

Gráfica 2. Fuerza dependiente de la velocidad angular.

Gráfica 3.Fuerza dependiente del radio del círculo descrito.

Tablas:Tabla 1. Dependencia de la fuerza respecto a la masa.
Fuerza (N) | Radio (m) | Masa (Kg) | Periodo (s) | W | R*w´2 = K |
0 | 0.12 | 0.0532 | 1.037 | 6.05900222 | 4.405380955 |
0.18 | 0.12 | 0.1032 | 1.031 | 6.09426315 | 4.4568052 |
0.47 | 0.12 | 0.1532 | 1.02 | 6.1599856 | 4.553450704 |
0.66 | 0.12 | 0.2032 | 1.007 | 6.23950875 | 4.671776327 |
0.82 | 0.12 | 0.2532 | 1.01 |6.22097555 | 4.644064418 |
Tabla 2. Dependencia de la fuerza respecto a la velocidad angular.
Fuerza (N) | Radio (m) | Masa (Kg) | Periodo (s) | ω | R*m = K |
0.095 | 0.12 | 0.1032 | 2.44 | 2.57507595 | 0.012384 |
0.26 | 0.12 | 0.1032 | 1.446 | 4.34521805 | 0.012384 |
0.42 | 0.12 | 0.1032 | 1.153 | 5.44942351 | 0.012384 |
0.58 | 0.12 | 0.1032 | 0.99 | 6.34665183 | 0.012384 |
0.68 | 0.12 |0.1032 | 0.92 | 6.82954925 | 0.012384 |
Tabla 3. Dependencia de la fuerza respecto al radio.
Fuerza (N) | Radio (m) | Masa (Kg) | Periodo (s) | ω | mω^2 =k |
0.7 | 0.153 | 0.1032 | 0.99 | 6.34665183 | 6.162838377 |
0.76 | 0.164 | 0.1032 | 0.99 | 6.34665183 | 6.60591826 |
0.83 | 0.19 | 0.1032 | 0.99 | 6.34665183 | 7.653197985 |
0.93 | 0.202 | 0.1032 | 0.99 | 6.34665183 | 8.136557857 |
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