Esteban



MOVIMIENTO DE RODADURA


Cristian Zambrano, Diego Rodríguez, Camilo Baquero, Juan Fonseca
Facultad Ciencias Básicas, Departamento de Física
UMNG
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I. OBJETIVOS
Objetivo general
Caracterizar experimentalmente el movimiento de rodadura sin deslizamiento de cuerposrígidos (esferas, cilindros, aros, discos) a lo largo de un plano inclinado y mirar su dependencia con la masa, radio, momento de inercia y la geometría en su movimiento trasnacional y rotacional.

II. MARCO TEORICO
Movimiento rotacional de cuerpo rígido: Un cuerpo rígido es aquel que no cambia de forma ni de volumen mientras se mueve. Estos cuerpos se pueden considerar como un conglomerado departículas ubicadas en posiciones fijas, una respecto a otras. Se considera el movimiento rígido cuando uno de los puntos se encuentra fijo sobre un eje en el espacio. El resto de puntos se mantendrán a una distancia constante y fija entre ellos con respecto al punto de rotación.

Fig. 1. Un plano rotando en el eje X,Y y se mantiene perpendicular sobre el plano Z.
Torque: Se denomina torque omomento de una fuerza a la capacidad de dicha relación entre la aceleración y la masa, para producir una rotación alrededor de un punto. Un claro ejemplo de dicho concepto es el momento en el que se abre una puerta o se gira, experimentando un movimiento rotacional y se está aplicando una fuerza necesaria para iniciar el movimiento, llamada torque.


Fig 2. Torque
M= F* d donde M es el momentoo torque, F es la fuerza aplicada y d es la distancia al eje de giro. El torque se expresa en unidades de fuerza- distancia, clasificándose en el SI como Newton por metro (Nm).
Momento de inercia: Cuando un cuerpo gira entorno a uno de los ejes, la inercia rotacional puede ser representada como una magnitud escalar, y en el caso general la inercia se representa por un conjunto de puntos omomentos de inercia, este refleja la distribución de masa de un cuerpo o de un sistema de partículas en rotación, respecto a un eje de giro. El momento de inercia va a depender de la geometría del cuerpo y la posición del eje, siendo independiente de las fuerzas que intervienen en el eje de giro.
Rodadura sin deslizamiento: Se considera como la capacidad de los cuerpos (que debido a su geometría),tienen la capacidad de rodar (como lo es una esfera, un aro o un disco) sin alterar la velocidad tangencial de caída. El cuerpo esta sobre el plano y rueda con velocidad v=Rw, sin deslizamiento, tratándose entonces de un movimiento de rotación entorno a un eje que pasa por el punto de contacto con la superficie del plano. Este punto se encuentra instantáneamente en reposo. En una rodadura lafuerza de rozamiento no disipa la energía.

Fig 3. Rodadura sin deslizar
Velocidad Lineal: Es la rapidez con que se mueve un punto a lo largo de una trayectoria circular. Esta velocidad se puede representar por un vector tangente a la circunferencia descrita y esta dado por la longitud de arco dado por el movimiento con respecto al tiempo empleado para el movimiento.


Fig 4. Representaciónde velocidad lineal
Velocidad Angular: La velocidad angular es la medida de la velocidad de rotación, y se define como el Angulo girado o barrido, por unidad de tiempo y se designa por la letra W del alfabeto griego. Las unidades comúnmente empleadas para su representación son radianes sobre segundo. Para un objeto que gira alrededor de un eje, cada punto del objeto tiene la misma velocidadangular. La velocidad tangencial de cualquier punto es proporcional a la distancia del eje de rotación.

Fig 5. Representación de la velocidad angular
Aceleración Lineal: La aceleración lineal es el cambio que tiene la velocidad en una unidad de tiempo. Como la velocidad es un vector, un cambio en la velocidad es también un vector. Se tiene que la aceleración a= (Vf - Vi )/dt. 
De la...