Proyecto Movimiento Circular fisica (Experimento)

LABORATORIO DE FÍSICA 1

PRÁCTICA INDIVIDUAL No. 2
MOVIMIENTO CIRCULAR UNIFORME
En este experimento aprenderá…

 A utilizar el sensor de movimiento rotacional.

 A medir el coeficiente de fricción estática entre superficies.
 Calcular la velocidad angular de un objeto utilizando la Segunda
Ley de Newton.

INTRODUCCIÓN
Desde tiempo de Aristóteles y Ptolomeo el movimiento circular yuniforme, se asoció principalmente a la perfección e inmutabilidad, del
mundo celeste. Más adelante en el siglo XVII con la formulación de las
teorías newtonianas, se supera esta etapa, y se formulan leyes de
carácter universal.
Además de su interés histórico, el estudio del movimiento circular,
en particular el movimiento circular uniforme, tiene diversas
aplicaciones. Por ser unmovimiento periódico se utiliza para medir
tiempo, otros aparatos en cambio aprovechan el movimiento circular,
utilizando plataformas o discos giratorios. Si prestamos atención las
aplicaciones del movimiento circular forman parte de nuestro diario
vivir, desde la licuadora y la lavadora utilizadas en nuestros hogares
hasta una centrifugadora o el timón de un automóvil.

LA TEORÍA DETRÁS DELEXPERIMENTO
Cuando una partícula se mueve en un círculo con rapidez
constante, ésta describe un movimiento circular uniforme. En este tipo
de movimiento la velocidad cambia de dirección y la aceleración es
constante y apunta siempre al centro, es decir es una aceleración radial
o centrípeta. La fuerza que provoca esta aceleración puede ser, la
tensión de una cuerda o la fricción entre lasuperficie y el objeto en
movimiento y por supuesto apuntará siempre al centro.

LABORATORIO DE FÍSICA 1

Figura No. 1: Movimiento Circular Uniforme.

Tomado de Física Universitaria con permiso de Editorial Pearson

La magnitud de la aceleración centrípeta instantánea en cualquier
punto viene dada por:
(1)

Para analizar la magnitud de la fuerza que causa esta aceleración
es necesarioaplicar la Segunda Ley de Newton.
El sistema que estudiaremos esta semana durante la práctica está
formado por una varilla y dos cilindros pequeños que girarán alrededor
de un eje vertical, como lo muestra la Figura No. 2.

FIGURA NO. 2: EL SISTEMA DE ESTUDIO

LABORATORIO DE FÍSICA 1

Para aplicar la Segunda Ley de Newton definiremos el cilindro de
la derecha como nuestro sistema. Al realizarel DCL del cilindro se
obtienen las ecuaciones siguientes:
(2)
(3)
Usted sabe que la fuerza de fricción queda definida por:
(4)
Al sustituir las ecuaciones (1), (3) y (4) en (2) se obtiene:
(5)

Expresión que puede escribirse también de la forma:
(6)
En donde

es la velocidad angular en rad/s.

EJERCICIO DE PREPARACIÓN
Debido a que desconocemos el coeficiente de fricción estáticaμs analizamos el sistema horizontalmente pero sin hacerlo girar,
simplemente inclinándolo un ángulo θ con la horizontal hasta que el
cilindro comience a deslizarse.
Debe demostrar que, si se incrementa el ángulo
que el bloque comience a deslizarse, en ese momento:

hasta conseguir

Para ello haga un diagrama de cuerpo libre del sistema, aplique
las Leyes de Newton y resuelva para elcoeficiente de fricción.

LABORATORIO DE FÍSICA 1

INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN Y MATERIALES
a)
b)
c)
d)
e)
f)
g)

Sensor de Movimiento Rotacional PASCO
Varilla liviana PASCO
Dos cilindros PASCO
Un soporte universal
Una varilla
Una nuez
Una regla plástica de 30 centímetros

OBJETIVO DEL EXPERIMENTO

Calcular la velocidad angular de un sistema que describe un
movimiento circularuniforme, aplicando la segunda ley de
Newton.

DISTRIBUCIÓN DE ROLES
Rol

Funciones a desarrollar

1

Registrador

Tomará nota de todas las mediciones que se hagan durante el
experimento en una hoja en Excel. Será el responsable de hacer
girar la varilla para obtener el valor del ángulo θ. (Segunda Parte)

2

Técnico

Estará a cargo del equipo PASCO.

3

Verificador

4...