Fisica(Movimiento Circular Uniforme)

MECÁNICA

MOVIMIENTO CIRCULAR UNIFORME
1. OBJETIVOS:
* Estudiar el movimiento circular uniforme.
* Medición del tiempo t requerido por un cuerpo para cubrir una trayectoria circular.
* Determinar el periodo de un cuerpo en movimiento circular
* Calcular el módulo de la velocidad angular de un cuerpo con trayectoria circular.
* Aprender técnicas matemáticas para deducir unaecuación empírica a partir de datos experimentales.

2. EQUIPOS Y MATERIALES:
* Un (01) modulo de movimiento circular
* Un (01) Juego de masas (10, 20, 50, 100 y 150 g)
* Un (01) porta pesa
* Una (01) Balanza de tres brazos marca Ohaus
* Un (01) Cronómetro digital, hh, mm, ss, cc.
* Una (01) regla de metal de 100 cm.

3. FUNDAMENTO TEORICO:
El Movimiento Circular escomún en la naturaleza y en nuestra experiencia diaria. La Tierra gira en una órbita casi circular alrededor del Sol; la Luna alrededor de la Tierra. Las ruedas giran en círculos, los coches describen arcos circulares cada vez que doblan una esquina, etc.
El movimiento Circular se da cuando el móvil describe una trayectoria circunferencial.

En la figura Nº 1 se observa que el ángulo θ subtiendeun arco s recorrido por el móvil en un tiempo t, entonces la velocidad lineal V esta dada por:

(1)

Y de la relación trigonométrica s =θ.r reemplazando en la ecuación (1), tenemos:

Entonces a la relación:

Se le define como la Velocidad Angular (ω) y está dada por la relación entre el desplazamiento angular ( θ) ocurrido en un tiempo ( t ) dado.
La relación entre la velocidad linealtangencial y la velocidad angular es:

(4)

De la relación (3), si el ángulo barrido es 2 π entonces el tiempo empleado para esa revolución es el periodo T y la ecuación (3) queda:



En el lenguaje común diríamos que si el módulo de la velocidad lineal es constante, no existe aceleración, pero como la velocidad no sólo posee módulo, sino dirección, en este caso cuando uncuerpo describe una trayectoria circunferencial, la dirección está variando constantemente, y debido a esto la partícula también sufre aceleración.
Newton fue uno de los primeros en reconocer la importancia del movimiento circular. El demostró que cuando una partícula se mueve con velocidad constante “v” según un círculo de radio “r”, posee una aceleración dirigida hacia el centro del círculo. Estaaceleración se llama Aceleración Centrípeta es decir:
(6)

Como esta aceleración actúa sobre la masa “M” de la partícula, tendremos LA FUERZA CENTRIPETA

(7)

Reemplazando las ecuaciones (4) en (6) y luego en (7), tenemos:

Lo cual implica, si conociendo la fuerza centrípeta la masa y el radio de giro podemos conocer la velocidad angular.

4. PROCEDIMIENTO
1. Disponga el sistemaexperimental como se muestra en la Figura Nº 2
2. Mediante la balanza mida la masa M, anótelo.
M = ________
3. Usando la varilla delgada con su base como indicador del dispositivo mecánico, elija un radio r, mida este y anote su valor. Ajuste los tornillos de sujeción.
r = ________
Este experimento lo realizaremos en dos partes:
4. Determinación de la magnitud de la Velocidad Angularefectuando mediciones de tiempo: y revoluciones completas

1. Desajuste el tornillo del eje de soporte y deslice la varilla de soporte de la masa M, hasta que el indicador coincida con el extremo inferior de la masa que termina en punta. Ajuste el tornillo.
2. En la misma varilla de soporte de la masa M, existe un contrapeso, deslícelo hasta que se ubique a la misma distancia de la masa,respecto al eje de soporte, con la finalidad de lograr equilibrio al momento de rotación. Ajuste el tornillo del contrapeso.
3. El eje del soporte también posee un resorte, el cual debe conectarse a la masa M, conecte el resorte a la masa.
4. Usando el eje de soporte, haga girar la masa M hasta lograr que coincidan el indicador y el extremo inferior de la masa, manténgalo girando...