ENERGIA

MOVIMIENTO CIRCULAR UNIFORME

I. OBJETIVOS
1. Analizar el movimiento circular uniforme.
2. Medir la fuerza centrípeta que actúa sobre una masa describe un movimiento circular uniforme.

II. EQUIPOS Y MATERIALES
- Equipo completo de movimiento circular.
- Juego de pesas
- Portapesas
- Regla
- Balanza
- Cronómetro.

III. FUNDAMENTO TEÓRICO
Se dice que el movimiento es circularuniforme cuando el movimiento es periódico y =cte.
Algunos conceptos:
- Período (T): Es el tiempo requerido para realizar una vuelta completa o revolución.
- Frecuencia (f): Es el número de revoluciones por unidad de tiempo, es decir: f = .
La frecuencia se expresa en s-1 unidad denominada Hertz (Hz), también se acostumbra expresar en rps (revoluciones por segundo) rpm (revoluciones por minuto).Por otra parte como, =cte, entonces integrando la ecuación :
, se tiene:  = o + (t-to)
Usualmente o = o, to = 0, con esto la ecuación anterior queda así:
 = t
Para una revolución completa, =2 y t=T, resultando que :
- Fuerza Centrípeta: es la fuerza resultante de todas las fuerzas en dirección radia que actúan sobre un cuerpo en movimiento circular, es la responsable delcambio de velocidad en dirección y (sentido).
-
Cuando una masa M se mueve describiendo un movimiento circular uniforme, sobre esta actúa una fuerza dirigida hacia el centro de curvatura llamada fuerza centrípeta. Por la Segunda Ley de Newton, la magnitud de es, donde ac es la aceleración dirigida también hacia el centro de curvatura, siendo esta aceleración la responsable del cambio dedirección de la velocidad. Frecuentemente a esta aceleración se le llama aceleración centrípeta.

Donde v es la rapidez (constante) y R es el radio de la trayectoria circular.
De otro lado, la magnitud de la aceleración centrípeta es ac= 2R=42f2R
Donde  es la velocidad angular y f es la frecuencia.
Luego, la fuerza centrípeta se expresa también como:
Fc= 42f2RM

IV. PROCEDIMIENTORecomendación cada caso corresponde a un radio determinado de giro, por lo que debe hacer las medidas para cada parte del procedimiento sin variar el radio.

PRIMERA PARTE: Determinación del valor de la fuerza centrípeta a partir de medidas de la frecuencia f, del radio R y de la masas M del móvil.

1. Antes de operar el equipo determine el valor de la masa M haciendo uso de la balanza.
2.Desconecte el resorte de la masa. Elija un radio de giro mediante el indicador. Ajuste los tornillos que aseguren la base del indicador. Con la regla mida dicho radio.
3. Corra el eje del cual pende la masa M (móvil), hasta que el indicador coincida con la punta del extremo inferior de esta masa. Ajuste el tornillo en dicha posición.
4. Corra el contrapeso hasta que lo ubique aproximadamente a lamisma distancia del eje vertical como lo esté la masa M hasta lograr el equilibrio y luego ajuste el tornillo del contrapeso en dicha posición.
5. Vuelva a conectar el resorte a la masa M.
6. Haga rotar el eje vertical y aumente la velocidad de giro de la masa M hasta que la punta de ésta pase exactamente por encima del indicador del radio de giro. Trate de mantener esta posición dándole suavesimpulsos al eje vertical, de esta manera la masa M estará describiendo muy aproximadamente un movimiento circular uniforme en un plano horizontal. Observe la Figura 1.



Figura 1

7. Utilice el cronómetro para medir el tiempo t que demora la masa M en realizar 10, 20 ó 50 revoluciones.
El valor de la frecuencia f es igual al número de revoluciones (10, 20 ó 50) dividido entre el tiempo t quetarda la masa en realizar estas revoluciones.
Es decir,
8. Repita cinco veces el proceso de medición de la frecuencia y calcule el valor promedio.
9. A partir de la ecuación de la Fuerza centrípeta obtenga el valor respectivo. Fc.

SEGUNDA PARTE: Determinación del valor de la Fuerza centrípeta en condiciones estáticas.
1. Observe la figura Nº2 y coloque el equipo tal como se ve,...