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FI1A2 - SISTEMAS NEWTONIANOS
Semestre 2008-1
Profesores: Hugo Arellano, Diego Mardones y Nicol´s Mujica
a
Departamento de F´
ısica
Facultad de Ciencias F´
ısicas y Matem´ticas
a
Universidad de Chile

Guia Pr´ctica
a
Unidad 4D: Rotaciones III - Rodadura sobre plano inclinado.
A. Objetivos
1. Visualizar la rodadura de un cuerpo como composici´n de rotaci´n y traslaci´n.
o
o
o
2.Reconocer la influencia de los cambios de geometr´ en la velocidad de traslaci´n y rotaci´n
ıa
o
o
de un cuerpo
3. Verificar las predicciones de la din´mica plana de un cuerpo r´
a
ıgido en rodadura perfecta.

B1. Materiales:
Tubos de PVC para formar tres anillos de igual di´metro y espesor de paredes.
a
Barras de plasticina (diferentes colores) de igual masa
Plano inclinado

B2.Soporte te´rico
o
Para esta experiencia usted debe leer y entender los conceptos incluidos en el Material Te´rico,
o
Rotaciones III. En especial, Ud. deber´ poder:
ıa
reconocer y caracterizar una rodadura perfecta (sin resbalar)
plantear las ecuaciones de la din´mica de la rodadura perfecta: torques y movimiento del
a
centro de masas
plantear ecuaciones de energ´ de la rodadura perfecta
ıareconocer cuando aplicar el Teorema de Steiner en la descripci´n de rotaciones de s´lidos
o
o

Sistemas Newtonianos - Sistemas Extendidos

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C1. Preparaci´n de la experiencia
o
Tome cada uno de los tres anillos de PVC y distribuya la plasticina en su interior en forma
sim´trica respecto al eje que pasa por el centro del cilindro. Se trata de generar geometr´
e
ıas
simples para lascuales sea posible estimar su momento de inercia. En un caso distribuya la
plasticina sobre el borde externo del anillo, en otro distribuya la plasticina formando un disco y
construya un tercer caso intermedio.

Cuide que la distribuci´n de masa garantice que se cumplan de mejor forma los supuestos de
o
la descripci´n te´rica de una rueda rodando (material te´rico). En particular, que elcentro de
o
o
o
masas coincida con el eje del cilindro. Adem´s, que la distribuci´n de masa sea sim´trica con
a
o
e
respecto al eje de simetr´ del cilindro. De no ser as´ lo m´s probable es que el cilindro tienda
ıa
ı,
a
a desestabilizarce a medida que incrementa su velocidad. De los tres ejemplos ilustrados en la
figura de abajo, la configuraci´n de la izquierda es aceptable. La delmedio es dudosa y la de la
o
derecha es inaceptable.

Apoye la c´mara web en la superficie de la mesa y disponga el plano inclinado frente a la c´mara,
a
a
a unos 0.5-1.0 m de ella. El eje de la c´mara debe ser perpendicular con el plano sobre el cual
a
ocurre el movimiento sobre el plano inclinado
Mida la inclinaci´n del plano con respecto a la horizontal. Ello se infiere de su ´ngulo con lao
a
vertical, definida por la direcci´n de una plomada que Ud. puede construir o implementar. La
o
inclinaci´n ideal del plano debiera estar en el rango 10-15o .
o
¡Aseg´rese de mantener esta configuraci´n (anillos, plano, camara) inalterada durante toda la
u
o
experiencia!

Universidad de Chile

∂f ι

fcfm

Sistemas Newtonianos - Sistemas Extendidos

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C2. Registros
Posandouno de los anillos sobre el plano inclinado, en su extremos superior, comience a grabar
una pel´
ıcula y suelte el anillo para que ruede cuesta abajo.
Detenga la grabaci´n una vez que el anillo llegue al extremo inferior del plano. Cuide que el
o
anillo baje derecho sobre el plano. Si se desv´ deseche esa pelicula. Repita esta grabaci´n 3-4
ıa,
o
veces.
Repita lo anterior para las otrosdos anillos (produzca 3-4 pel´
ıculas cada vez).
C3. An´lisis
a
Cargue ImageJ e importe cada una de sus pel´
ıculas.
ImageJ tiene una herramienta para medir distancias. La medici´n esta en pixeles, as´ que eso
ı
tablezca la relaci´n entre pixeles y metros midiendo con ImageJ la banda negra en el borde del
o
plano inclinado (0.1 m).
Luego mida y tabule en su cuaderno la posici´n del...