Cinemática Rotacional

Introducción



La cinemática es la parte de la mecánica clásica que estudia las leyes del movimiento de los cuerpos sin tener en cuenta las causas que lo producen, limitándose esencialmente, al estudio de la trayectoria en función del tiempo. Cinemática deriva de la palabra griega κινεω (kineo) que significa mover.
En la cinemática se utiliza un sistema de coordenadas para describir lastrayectorias y se le llama sistema de referencia. La velocidad es el ritmo con que cambia la posición. La aceleración es el ritmo con que cambia la velocidad. La velocidad y la aceleración son las dos principales cantidades que describen cómo cambia la posición en función del tiempo.
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Esta práctica trata sobre la Cinemática del Movimiento Circular Uniformemente Variado, obtendremos datosde laboratorio al girar un disco a medida que cae una masa unida a el por medio de un hilo (ángulo recorrido en función del tiempo) y presentaremos resultados para demostrar que la aceleración angular de un disco es de naturaleza constante.

Objetivos



Visualizar las cantidades cinemáticas del movimiento de un disco, que gira a medida que cae una masa unida a él por medio de un hilo.Demostrar que el movimiento del disco es con aceleración angular constante.

Poder predecir el radio del disco (que enrolla al hilo), y compararlo con la medida experimental.






Hipótesis



Midiendo la posición angular θ en función del tiempo t del movimiento de un disco, que gira a medida que cae una masa unida a él por medio de un hilo, podemos obtener la velocidad angular ω ydemostrar que la aceleración angular α es constante, así como la aceleración lineal a.

Adicionalmente si medimos la distancia lineal recorrida por la masa unida al disco por medio de un hilo, podemos determinar el radio del disco donde se enrolla ya que tenemos los datos suficientes para calcular la aceleración angular y la aceleración lineal.

Marco Teórico


Los movimientos circulares son untipo común de movimientos, tal como experimentan las partículas de un disco, o una piedra de molino al girar alrededor de su eje. En el caso del disco que gira, sus partículas describen trayectorias circulares, realizando un número de vueltas en un cierto espacio de tiempo. En vez de distancia, es mejor hablar de ángulos recorridos, pues ellos son los mismos independientemente de la posición dela partícula respecto del centro de giro en el disco. La distancia recorrida por una partícula del disco depende de su posición y es igual al producto del ángulo recorrido por la distancia al eje de giro. La velocidad angular es la variación en el tiempo del desplazamiento angular de la partícula, y la aceleración angular es la variación en el tiempo de la velocidad angular.
La velocidad lineal deun punto es la razón entre el espacio recorrido y el tiempo, que depende de la posición de la partícula en el disco, siendo igual a la velocidad angular multiplicada por la distancia al eje de giro. La velocidad lineal instantánea está en la dirección tangente a la trayectoria circular.
La aceleración instantánea es la variación en el tiempo de la velocidad lineal instantánea (v). En general setienen dos componentes de aceleración, la aceleración tangencial a la trayectoria y la normal a ésta. La aceleración tangencial es la que causa la variación del módulo de la velocidad lineal respecto del tiempo, mientras que la aceleración normal es la responsable del cambio de dirección de la velocidad. Su valor depende de la variación en la distancia al eje de giro. Las dos componentes juntasson las que provocan una aceleración total capaz de hacer que un objeto rote en torno a un centro.

Movimiento circular uniformemente variado

Se caracteriza por tener una velocidad angular constante por lo que la aceleración angular es nula. La velocidad lineal de la partícula no varía en módulo, pero sí en dirección. La aceleración tangencial es nula; pero existe aceleración centrípeta (la...