lab. fuerza centripeta

Prototipo para medir fuerza centrípeta en función
de masa, radio y periodo
Carlos Andrés Collazos Morales1,2,3, César Mora3
1

Laboratorio de Física, Universidad Manuela Beltrán, Avenida Circunvalar
No. 60-00, Bogotá D. C., Colombia.
2
Departamento de Ciencias Naturales, Escuela Colombiana de Ingeniería,
Ak. 45 No. 205-59, Autopista Norte, Bogotá D. C., Colombia.
3
Centro deInvestigación en Ciencia Aplicada y Tecnología Avanzada del Instituto
Politécnico Nacional, Av. Legaria 694, Col. Irrigación, C. P. 11500, México D. F.
E-mail: cacollazos@gmail.com
(Recibido el 23 de Febrero de 2011; aceptado el 29 de Junio de 2011)
Resumen
Se presenta un prototipo de bajo costo para la enseñanza de la dinámica rotacional a nivel de la fuerza centrípeta. En el
artículo se estudian lasvariables masa, radio y periodo en relación con la fuerza centrípeta que actúa sobre una masa que
sigue una trayectoria circular. El artículo muestra datos y validaciones teóricas mediante el procedimiento experimental
con el prototipo.
Palabras clave: Dinámica rotacional, Fuerza Centrípeta, construcción de prototipos.

Abstract
We present a prototype of low cost for teaching rotationaldynamics at the level of the centripetal force. This article
explores the variables mass, radius and period in relation to the centripetal force in a mass that follows a circular
trajectory. The article presents data and theoretical validation by the experimental procedure with the prototype.
Keywords: Rotation dynamic, Centripetal Force, construction of prototypes.
PACS: 01.40.Fk, 01.40.gb,01.50.My, 01.50.Pa

ISSN 1870-9095

apreciaciones acerca del uso del prototipo en la enseñanza.
Para la sección V se dan algunas conclusiones acerca del
uso del prototipo.

I. INTRODUCCIÓN
Se ha construido un prototipo que permite a nivel teórico y
experimental analizar la fuerza centrípeta en un sistema
rotatorio. Desde la instrucción tradicional se distingue
algunos textos como [1, 2, 3]que abordan el concepto de
fuerza centrípeta. El prototipo construido emplea el
principio físico de un resorte-masa que tiene un
movimiento circular como se indica en [4]. Varios enfoques
para presentar desde lo experimental el concepto fuerza
centrípeta son mostrados en [5, 6, 7, 8, 9,10]. Dentro de las
publicaciones American Journal Physics, The Physics
Teacher y la Revista Brasilera dela Enseñanza de la Física
se distinguen publicaciones como [11, 12, 13, 14, 15,16]
con prototipos de bajo costo. El aparato presentado en este
trabajo a diferencia de los citados anteriormente tiene
acondicionado un motor eléctrico el cual da mayor
comodidad y precisión a nivel experimental. Dentro del
documento la temática de fuerza centrípeta incorpora el
análisis gráfico para podervalidar los modelos teóricos
existentes acerca de este concepto. El artículo se estructura
de la siguiente manera. En la sección II se presenta una
descripción del prototipo y un breve fundamento teórico.
En la sección III se indica el procedimiento experimental,
además un validación teórica. Para la sección IV se dan
Lat. Am. J. Phys. Educ. Vol. 5, No. 2, June 2011

II. PROTOTIPO
A. PartesEl prototipo consta de una Base rectangular (Fig. 1), donde
en su interior se ha acondicionado un motor DC de 24V y
160RPM (Fig. 2). El motor a su vez se acopla a una
estructura mecánica la cual es presentada en la Fig. 3. La
estructura mecánica consta de dos postes verticales que son
sostenidos por una base horizontal que es acoplada al motor
DC. Para el poste 1 (fijo) se tiene acondicionadoun resorte,
un indicador de elongación de resorte (removible) y una
polea 1 donde es posible atar una cuerda 1. El poste 2
(removible) por su parte sostiene una masa circular M
donde se ata la cuerda 1 por el extremo derecho. Por otro
lado una cuerda 2 que pasa por una polea 2 conecta la
masas m y M por el extremo izquierdo. La distancia
entre el poste 1 y 2 se representa como r . En la...