RUEDA DE MAXWELL

RUEDA DE MAXWELL
Laboratorio de mecánica II.
Facultad de ciencias exactas y naturales
Universidad surcolombiana – Neiva
Septiembre 15 2015
RESUMEN
En este laboratorio experimental, la toma de datos se realizó teniendo en cuenta el tiempo que tarda descender la rueda que en su centro lleva una barra delgada, y que a sus extremos está sujeta con dos hilos amarrados fijamente en la parte superiordel montaje. La rueda con ayuda de los hilos se enrollo y se deja caer a determinadas alturas.
Durante la realización del laboratorio de la rueda de Maxwell se utilizaron los principios de la energía para determinar la inercia de un cuerpo, el cual consistió  en medir el tiempo que tarda la rueda de maxwell en pasar por el sensor a una altura determinada, registrando 5 tiempos; este procedimientose realizó ocho veces variando las alturas cada 5 cm. En este experimento se puede calcular la aceleración, el momento de inercia, la energía potencial y la cinética a partir de la medida del tiempo que tarda en descender la rueda con ocho alturas diferentes. Al hacer la gráfica podremos comprobar el principio de la conservación de la energía.


INTRODUCCION:
La energía total del sistema estadada por:

E = Ep + Et + Er (4.1)

Donde Ep, Et y Er son las energías potencial, traslacional y rotacional respectivamente. Así :




Siendo m y J la masa y el momento de inercia, respectivamente, de la rueda, h
su altura, v y w las respectivas velocidades lineal y angular y g la aceleración de la Gravedad.
Partiendo del reposo, esto es en t = 0, h0 = 0, v0 = 0 y !0 = 0 y con el movimiento
haciaabajo, se obtiene de (4.2)



donde se observa que la energía cinética está dada por la suma de los términos del lado derecho de la igualdad.
También se tiene que:



Siendo r el radio del eje y v la rapidez de desplazamiento de la rueda.
Por lo tanto, reemplazando (4.4) en (4.3) se tiene:




La velocidad final v está dada por:



donde d es el diámetro del eje de la rueda y 4t el tiempo que mide labarrera de luz en la distancia d.



PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
Parte 1. Para este experimento fue necesario medir el tiempo que tarda la rueda en recorrer la altura h , desde su posición inicial hasta
donde se encuentra la barrera de luz.
Se varió la altura h desde 15cm hasta 50cm, en intervalos de 5cm.
Luego se procedió a registrar este tiempo en cada altura mediante la barrera de luz en laentrada F del contador y los dos cables en las entradas de E. Se activa el contador en el botón START y en el instante que la rueda comience su movimiento toque entre se los dos cables conectados para iniciar el conteo del tiempo. Esto para cada altura h. Los datos se registraron en las tablas.

Parte 2. Para esta segunda parte, se midió el tiempo 4t que empleo la rueda en recorre el diámetro deleje.
Con este resultado y la longitud del diámetro d se determinó la magnitud
de la velocidad para cada altura medida. Datos consignados en la tabla de resultados.

Para poder registrar el tiempo 4t se conectó la barrera de luz en él toma E del contador. Se presionó el botón Start y el conteo se obtuvo cuando el haz de luz se interrumpió por el paso del eje.
Se procedió luego de esto a graficarla posición y la velocidad en función del tiempo. Con la pendiente se determinó la aceleración.
Una segunda grafica se elaboró a partir de los valores de las energías mencionadas en la teoría en función del tiempo.




RESULTADOS:

Parte UNO :

h (cm)
T (s)
(s)
V (m/s)
J ()
15
1,6392
1.6393
0,09150
0.02802
20
2,4628
2.4630
0.08120
0.03941
25
2,8054
2.8055
0.08911
0.04929
30
3,2794
3.2794
0.091480.05612
35
3,6136
3.6127
0.09688
0.05836
40
3,941
9.9412
0.10149
0.06081
45
4,4038
4.4039
0.10218
0.06264
48
4,6304
4.6305
0.10366
0.06834


PARTE DOS
h (cm)
T (s)
(s)
V (m/s)
J ()
15

4.90E-6
85.71

20

6.28E-6
66.87

25

7.76E-6
54.12

30

8.82E-6
47.61

35

9.80E-6
42.86

40

10.7E-6
39.25

45

11.5E-6
36.52

48

12.1E-6
34.71


ANALISIS DE RESULTADOS

Como se muestra en las grafica...