Determinacion de momentos de inercia

DETERMINACION DE MOMENTOS DE INERCIA

Laboratorio Física I Universidad Autónoma de Occidente
Cali – Valle del Cauca

Resumen
Cuando un cuerpo rígido está sometido a fuerzas y torques, el movimiento rotacional resultante depende no sólo de su masa, sino también de cómo está distribuida, éste hecho da origen al concepto de momento de inercia (I), que es a su vez es una medida de laresistencia de un objeto a experimentar cambios en su movimiento de rotación respecto a un eje. En el laboratorio se logró realizar un montaje con un sensor de movimiento rotacional que permito analizar el movimiento de un cuerpo con diferentes masas y aplicar fuerzas sobre él una fuerza externa para calcular su inercia a partir de su movimiento de rotación, se compararon los resultados con losobtenidos a partir de análisis teóricos.

INTRODUCCION
En esta sesión estudiaremos el movimiento de un cuerpo rígido que rota alrededor de un eje fijo. En general se utiliza un cuerpo sólido ideal no puntual e indeformable denominado sólido rígido como ejemplo básico para estudiar los movimientos de rotación de los cuerpos. La velocidad de rotación está relacionada con el momento angular. Paraproducir una variación en el momento angular es necesario actuar sobre el sistema con fuerzas que ejerzan un momento de fuerza. La relación entre el momento de las fuerzas que actúan sobre el cuerpo y la aceleración angular se conoce como momento de inercia (I) y representa la inercia o resistencia del cuerpo a alterar su movimiento de rotación
El momento de inercia o inercia rotacional es unamagnitud que da cuenta de cómo es la distribución de masas de un cuerpo o un sistema de partículas al rededor de uno de sus puntos. Este concepto, desempeña en el movimiento de rotación un papel análogo al de la masa inercial en el caso del movimiento rectilíneo y uniforme
En nuestro caso particular, la rotación del objeto alrededor de dicho centro, está
Relacionado con el movimiento de traslaciónde otro objeto con el que se encuentra unido por medio de una cuerda. Los métodos energéticos serán claves para analizar el movimiento del cuerpo en rotación y hallar así su momento de inercia

METODO

Para el desarrollo de la práctica se utilizó un soporte marca PHYWE verificando con un nivel su posición, de forma que quedara perfectamente horizontal. Sobre éste soporte se montó un sensorde movimiento rotacional Como se observa en la figura 1.
En el borde de la mesa se montó una barra de acero en la cual se instaló una polea de baja fricción maraca PHYWEl. Se utilizó un tramo de hilo para sujetar en uno des sus extremos un porta pesas y el otro extremo se ató al sensor de movimiento rotacional.

[pic]

Figura 1 Montaje realizado

Se hizo pasar el hilo sobre la polea debaja fricción verificando que el porta pesas no tocara el suelo y que la polea quedara alineada con el sensor de movimiento.
El sensor de movimiento rotacional se conectó a la interfaz PASCO Science Workshop 750 y en el software DataStudio se configuró la adquisición de datos (posición y velocidad vs. Tiempo).
Los ensayos realizados consistieron en enrollar el hilo sobre el sensor demovimiento, colocando en el porta pesas diferentes masas, luego al mismo tiempo se soltó la polea y se activaron las mediciones en el software DataStudio.
Se realizaron 3 ensayos para cada peso.

Resultados
Los datos obtenidos se registraron en las siguientes tabas.

|Sistema |sensibilidad |Frecuencia de muestreo en hz |Rango de masas suspendidas |Numerode ensayos |
|Polea |Baja |50 |7 |3 |
|Polea disco |Baja |20 |15 |4 |
|Polea disco aro |Baja |20 |40...