INFORME FUERZA CENTRIPETA

UNIVERSIDAD DE COSTA RICA.
ESCUELA DE MATEMÁTICA Y FÍSICA
LABORATORIO DE FÍSICA GENERAL I


I INFORME EsPECIAL DE LABORATORIO:

FUERZA CENTRÍPETA


CODIGO: FS-0211
GRUPO 11



JULIO CÉSAR ÁVILA MORALES
B50750




II SEMESTRE, 2015
OBJETIVOS
1. Estudiar la dependencia de la fuerza centrípeta con el radio, la velocidad angular y la masa del cuerpo de rotación.
2. Comprender el significado en unafuerza centrípeta.
EQUIPO NECESARIO
Carrito
Motor giratorio
Pesas de 50g
Fotoceldas
Dinamómetro
Polea sin fricción
Plataforma giratoria


MARCO TEÓRICO
Si la suma de fuerzas sobre un cuerpo es radial, decimos que esa fuerza es radial o centrípeta, la cual está definida de la siguiente manera:





Además, es dado que la fuerza centrípeta es siempre perpendicular a la dirección con que se mueve elobjeto, esta fuerza no ejerce trabajo. Esto se debe a que por medio de esta fuerza, la velocidad no se modifica, y por la dirección de la velocidad, la energía cinética es nula.
Para medir la fuerza centrípeta que se ejerce sobre un objeto con movimiento circular se utiliza un instrumento llamado dinamómetro. Fue inventado por Isaac Newton, y aunque es similar a una báscula, nunca debeconfundirse con una balanza, ya que estas son únicamente para medir masas y no fuerzas. Su funcionamiento es un resorte que sigue la Ley Hooke, siendo las deformaciones proporcionales a la fuerza aplicada.



Para calcular la velocidad angular, utilizamos el concepto de periodo:

La constante k se puede despejar de la fórmula:

Por lo tanto, seobtiene por comparación que k puede ser:



La variación en las ecuaciones de la constante se da por mantener constantes variables distintas; ya sea radio, velocidad, periodo, masa o fuerza, o varias de ellas.
El experimento pretende que el estudiante comprenda el significado de fuerza centrípeta; además del estudio de la dependencia de esta fuerza con el radio, velocidad angular y masa delcuerpo en rotación.

Porcentaje de diferencia.
El porcentaje de la diferencia entre dos números determina el aumento o disminución de cierta actividad a través del tiempo. Una vez calculado el porcentaje de diferencia es posible utilizarlo para evaluar las relaciones entre variables. Se calcula de la siguiente manera:


PROCEDIMIENTO
1) Tabla 1: Dependencia de la fuerza centrípeta con la masa

Enesta parte del experimento se debe demostrar que la fuerza centrípeta varia linealmente con m, siempre que se mantengan constantes la velocidad angular y el radio de la órbita que describe la partícula, en este caso, un carrito de 50g al cual se le irá agregando más masa, montado sobre la plataforma.

1. Después de conocer la masa de la partícula por utilizar en el experimento, haga girar elsistema con una velocidad angular baja y lea el valor de la fuerza centrípeta del dinamómetro.
2. Así mismo, lea y anote el dato del radio que describe el carrito con respecto a la estructura giratoria.
3. Monte una pesa de 50g sobre el carrito y repita el proceso con la misma velocidad angular, note que el radio ha variado. Manipule el dinamómetro para volver al mismo radio.
4. Monte una pesa más de50g sobre el carrito y repita el proceso.
5. Al conservar el radio y la velocidad angular como una constante, es posible afirmar que , lo que permite observar la relación lineal entre estas variables.
6. Calcule el porcentaje de diferencia entre y .



2) Tabla 2: Dependencia de la fuerza centrípeta de la velocidad angular

En este caso debemos mantener constante la masa del carrito y el radiode la órbita que describe. La masa que se encuentra en rotación es la masa del carrito y una masa adicional que le colocaremos, en este caso, de 50g.
La velocidad angular varía según la potencia dada al motor giratorio.

1. Ahora, con la masa y el radio como constantes, variará la velocidad angular del sistema.
2. Mida los periodos del sistema y calcule la velocidad angular
3. Calcule el...