Fisica

1. Objetivos:

* Recolectar datos de la aceleración angular para objetos sujetados a un torque.
* Determinar una expresión para el torque aplicado a un sistema de rotación.
* Determinar la relación entre torque y aceleración angular.
* Relacionar la pendiente de una gráfica linealizada a los parámetros del sistema.
* Hacer y demostrar predicciones sobre el efecto de loscambios en los parámetros del sistema en la constante de proporcionalidad.

2. Fundamento Teórico:

3.1. Rotación

Movimiento que obliga a todos los puntos de un sólido rígido a describir arcos de igual amplitud pertenecientes a circunferencias cuyos centros se hallan en una misma recta o eje de giro, que puede ocupar cualquier posición en el espacio.

Para estudiar la dinámica de loscuerpos en rotación se introduce el concepto de sólido rígido o cuerpos formados por un conjunto de puntos materiales cuyas distancias mutuas permanecen invariables. Un sólido rígido está animado de un movimiento de rotación cuando se mueve ligado a dos puntos fijos que pueden ser interiores o exteriores él. La línea que une dicho puntos fijos es el eje de giro, los puntos del sólido en sumovimiento describen circunferencias en un plano perpendicular al eje de giro, y cuyos centros se encuentran sobre dicho eje.

Cuando un objeto real gira alrededor de algún eje, su movimiento no se puede analizar como si fuera una partícula, porque en cualquier instante, diferentes partes del cuerpo tienen velocidades y aceleraciones distintas.

Por esto, es conveniente considerar al objeto realcomo un gran número de partículas, cada una con su propia velocidad, aceleración. El análisis se simplifica si se considera al objeto real como un cuerpo rígido.

3.2. Energía Cinética de Rotación

Para un cuerpo rígido formado por una colección de partículas que gira alrededor del eje z fijo con velocidad angular ω, cada partícula del cuerpo rígido tiene energía cinética de traslación. Sila partícula de masa mi, se mueve con velocidad vi, su energía cinética es:

Cada partícula del cuerpo rígido tiene la misma velocidad angular ω, pero distintas velocidades lineales, porque estas dependen de la distancia r al eje de rotación, y se relacionan por vi = ω ri. Entonces la energía cinética de la partícula i es:



La energía cinética total del cuerpo rígido en rotación es lasuma de las energías cinéticas de cada partícula individual, esto es:

Donde se factorizó ω2 porque es la misma para todo el cuerpo rígido. A la cantidad entre paréntesis en la ecuación anterior se la define como el momento de inercia, I, del cuerpo rígido:

De la definición momento de inercia, sus unidades de medida en el SI son kg·m2. Con esta definición, se puede escribir la energía cinéticade rotación de un cuerpo rígido como:

La energía cinética de rotación no es una nueva forma de energía, sino que es el equivalente rotacional de la energía cinética de traslación, se dedujo a partir de esa forma de energía. La analogía entre ambas energías ½ mv2 y ½ Iω2 es directa, las cantidades I y ω del movimiento de rotación son análogas a m y v del movimiento lineal, por lo tanto I es elequivalente rotacional de m (algo así como la masa de rotación), y siempre se considera como una cantidad conocida, igual que m, por lo que generalmente se da como un dato. Pero existen técnicas del cálculo integral para calcular I.

3. Materiales e Instrumentos

a. 01 Computadora
b. 01 interface Vernier
c. Programa Logger Pro
d. Anillo de soporte
e.Suspensión de masa ligera
f. 01 Sensor de movimiento rotatorio
g. 01 Kit de Accesorio de Movimiento Rotatorio
h. 01 Sensor de Movimiento Rotacional
i. Balanza
j. Masas perforadas o ranuradas

| Imagen Nº1:Observamos el equipo a usar en esta oportunidad que tiene como función trabajar la dinámica rotacional. |
Imagen Nº2:Observamos el Interfaz de Vernier con el...