lab fisica 999

Práctica # 9. Física De Materiales
Nicolás Quintana Páez, Cristian David Roa Aponte, Carlos Mauricio Roncancio Saba, Oscar Iván Velásquez Rodríguez, Andrés Felipe rincón maestre

Departamento de Ingenierías, Universidad Santo Tomás, Bogotá, Colombia.
nicolasquintana@usantotomas.edu.co , cristianroa@usantotomas.edu.co, carlosroncancio@usantotomas.edu.co , oscar.velasquez@usantotomas.edu.coABSTRACT
RESUMEN
1. INTRODUCCIÓN
El muelle de torsión es un sistema que permite fijar un cuerpo sólido y hacerlo oscilar alrededor de un eje fijo. Se empleará en una varilla, en un disco de masa M y distintos sólidos. En todos los casos, las masas pueden ser fijadas a este elemento de torsión por medio de un tornillo. Al desplazar de su posición de equilibrio los objetos oscilarán alrededor de uneje fijo con un periodo T formando un ángulo θ(t) con su posición de equilibrio.
El concepto de momento de inercia, entre otros, se crea a partir de un estado dinámico de un objeto, diferente al reposo, donde a cada instante de tiempo se puede presentar un cambio en la velocidad angular al tiempo que se describe una trayectoria circular por parte de cada uno de las partículas que forman elobjeto en cuestión.
La idea de la práctica es calibrar primero el muelle para obtener su constante K y luego comprobar su momento de inercia además del teorema de Steiner
2. MARCO TEÓRICO
MOMENTO DE INERCIA
El momento de inercia o inercia rotacional es una magnitud que da cuenta de cómo es la distribución de masas de un cuerpo o un sistema de partículas alrededor de uno de sus puntos. En el movimientode rotación, este concepto desempeña un papel análogo al de la masa inercial en el caso del movimiento rectilíneo y uniforme. Representa la resistencia que presenta un cuerpo a cambiar su estado de movimiento rotacional. El momento de inercia (escalar) de una masa puntual rotando alrededor de un eje conocido se define por:

Dado un eje arbitrario, para un sistema de partículas se define como lasuma de los productos entre las masas de las partículas que componen un sistema, y el cuadrado de la distancia r de cada partícula al eje escogido. Matemáticamente se expresa como:

Para un cuerpo de masa continua (Medio continuo) lo anterior se generaliza como:

En esta expresión, el subíndice V de la integral indica que hay queintegrar sobre todo el volumen del cuerpo, generalmente se reescribe dm en términos de la densidad del objeto, es decir:


Como se mencionó anteriormente, este concepto desempeña en el movimiento de rotación un papel análogo al de masa inercial en el caso del movimiento rectilíneo y uniforme. La masa es la resistencia que presenta un cuerpo a ser acelerado en traslación, mientras que el momento deinercia es la resistencia que presenta un cuerpo a ser acelerado en rotación.
Así, por ejemplo, la segunda ley de Newton tiene como equivalente para la rotación:

la energía de cinética de un cuerpo en rotación con velocidad angular ω es:

donde “I” es el momento de inercia con respecto al eje de rotación.
TEOREMA DE STEINER
El teorema de Steiner establece que el momento de inercia con respecto acualquier eje paralelo a un eje que pasa por el centro de gravedad, es igual al momento de inercia con respecto al eje que pasa por el centro de gravedad más el producto de la masa por el cuadrado de la distancia entre los dos ejes:

Donde:
- = Es el momento de inercia respecto al eje de rotación (que no pasa por el centro de masa).
= Es el momento de inercia para un eje paralelo alanterior y que pasa por el centro de masa.
= Es la masa del objeto que rota.
= Es la distancia entre los dos ejes paralelos considerados.

3. MONTAJE EXPERIMENTAL:


MATERIALES Y MONTAJE EXPERIMENTAL









Eje de torsión.
Juego de cilindros y esfera para el eje de torsión.
Disco para el eje de torsión.
Trípode pequeño en forma de V.
Fotosensor.
Una balanza.
Un calibrador.
Regla o cinta...