Movimiento Circular

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA SEDE MEDELLÍN
ESCUELA DE FÍSICA
LABORATORIO DE FÍSICA MECÁNICA
PRÁCTICA: MOVIMIENTO CIRCULAR
–RELACIÓN ENTRE LAS ACELERACIONES TANGENCIAL, LINEAL Y ANGULAR-


FUNDAMENTO TEÓRICO:

• Marco de referencia y sistema de coordenadas.
• Movimiento Circular Uniformemente Variado (MCUV).
• Movimiento Rectilíneo Uniformemente Variado (MUV).
• Aceleraciónangular, aceleración tangencial y aceleración lineal.

TRABAJO ANALÍTICO

En la figura 1 se ilustra la denominada Máquina de Atwood, la cual es empleada para verificar la segunda ley de Newton. En esta práctica se hace un análisis cinemático de las aceleraciones involucradas en este sistema mecánico: aceleración angular de la polea, aceleración tangencial de los puntos de la periferia de la misma yla aceleración lineal con la que desciende la masa (que es igual en magnitud a la aceleración lineal con la que asciende -debido a que la cuerda es inextensible-).




Figura 1: Máquina de Atwood

La aceleraciones son constantes y obviamente dependientes de los valores de las masas y . Con base en esto se puede afirmar que la polea gira con MCUV y que las masas se desplazanrectilíneamente con MUV, es decir la posición angular para el giro de la polea cumple,

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y la posición de la masa cumple,

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En estas ecuaciones: (posición angular), (posición angular inicial), (velocidad angular inicial), (aceleración angular), (posición), (posición inicial), (velocidad inicial), (aceleración lineal) y (tiempo).Adicionalmente la aceleración tangencial de los puntos del borde de la polea (Figura 2) cumple,


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en donde corresponde al radio de la polea.




Figura 2: Aceleraciones


Si la cuerda es inextensible y no se desliza sobre la polea, se cumple que la magnitud de la aceleración tangencial de los puntos del borde de la polea y la magnitud de la aceleración lineal de la masason iguales,

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TRABAJO PRÁCTICO:

 El montaje básico se ilustra en la Figura 3: la masa corresponde a una regla-cebra.

 Medir las masas , (estos dos datos se necesitarán para la práctica de laboratorio sobre dinámica en el movimiento rectilíneo):









PARTE A: Medida de la aceleración lineal de la masa

 Ubicar la fotocompuerta de talforma que el haz de luz sea interrumpido por la regla-cebra al caer ésta, Figura 4.



Figura 3: Observar la ubicación de la fotocompuerta para medir la aceleración lineal de la masa

 Al caer la regla-cebra a través de la fotocompuerta se desplegará en el sonoscopio virtual una señal similar a la de la Figura 4: los picos son el resultado de las repetidas interrupciones que hace laregla-cebra al haz de luz de la fotocompuerta. Esta señal permite medir los instantes para diferentes posiciones del centro de masa de la regla.



Figura 4: Señal desplegada en el sonoscopio debido a las interrupciones del haz de luz de la fotocompuerta al ser atravesada por la regla-cebra

 Definir como marco de referencia el laboratorio y como sistema de coordenadas el eje Y apuntando haciaabajo. Considerar que el instante corresponde al momento en el cual la regla-cebra comienza a atravesar el haz de luz y la posición de su centro de masa en ese instante es el origen de coordenadas ( ). Por lo tanto, la posición del centro de masa en cualquier instante se expresa como,

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siendo la velocidad inicial del centro de masa y la aceleración lineal de descenso dela regla.
 Dejar caer la regla-cebra a través de la fotocompuerta y observar la señal correspondiente en el sonoscopio (el software da la opción de guardar los datos por si es necesario un análisis posterior de los mismos). Mediante un análisis de ésta, obtener los datos para llenar las dos primeras columnas en blanco de la tabla 1. Repetir la caída de la regla-cebra (garantizar que se dejo...