Fuerza centrípeta

“Fuerza Centrípeta”

Resumen
El presente informe trata sobre el estudio de la Fuerza Centrípeta en un movimiento
circunferencial uniforme, donde se realizaron dos actividades, en la primera se midió mediante un
sensor de fuerza y una fotopuerta la velocidad para diferentes masas que se hacían oscilar desde
un mismo ángulo respecto a la vertical, de donde se obtuvo un error de 10% al momentode
comparar el valor teórico con el valor experimental de la pendiente del ajuste lineal para tensión
en función de la masa.
En la segunda actividad se midió la tensión y velocidad para una sola masa que se hacía
oscilar desde diferentes ángulos respecto a la vertical, en este caso se realizó un ajuste lineal para
la tensión en función de la velocidad al cuadrado donde, en la pendiente, quecorresponde al valor
experimental, al compararlo con el teórico se tuvo un error de 49% un error bastante grande que
se debe en gran parte a la sensibilidad del sensor de fuerza, y en el intercepto se calculó “g” y se
comparó con el teórico y dio un error bastante bajo de tan solo 1%, lo que nos deja claro que el
error de la pendiente se debe a la mala medición de “r”, y una posible descalibración de los
instrumentos de medición.

Introducción
Las leyes de Newton nos permiten el estudio de diferentes situaciones, como por ejemplo
movimientos lineales uniformes y no uniformes, y también un movimiento que tiene una
particularidad especial, el movimiento circunferencial uniforme, y nos cabe preguntar ¿Qué
fuerzas actúan sobre este movimiento?, ¿Cómo aplicamos las Leyes de Newtonen este caso?, y
nos damos el caso de un objeto con una masa constante, atado a una cuerda de un largo conocido,
girando a una rapidez constante en torno a un extremo de la cuerda, ¿Cómo es posible que el
objeto describa un movimiento circunferencial?, esto se debe a la fuerza que ejerce la cuerda
sobre el objeto que le genera una aceleración hacia ella impidiendo que escape, y obliga al objetoa realizar un movimiento circunferencial, esta fuerza es la Fuerza Centrípeta, pero ¿Qué ocurre si
el objeto varia su masa?, ¿Qué ocurre con su velocidad?, ¿Qué cambios se aprecian en la Fuerza
Centrípeta?, estas interrogantes son las que se pretenden responder con el siguiente laboratorio,
mediante el estudio de un movimiento circunferencial vertical, analizando las fuerzas que actúan
sobreel objeto, permitiendo el estudio de la Fuerza Centrípeta.

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Esta aceleración tangencial es la que produce
que la velocidad vaya variando en el tiempo
ya que:

Marco Teórico

(3)

Ahora tenemos que las fuerzas radiales sobre
el péndulo será igual a:
(4)

∑

Aplicando la segunda Ley de Newton en
dirección radial hacia el centro se tiene:
(5)

∑
Y se tiene que:

(6)Figura 1. Fuerzas que actúan sobre un
péndulo.
En la Figura 1 .se tiene un objeto de
masa , que está atado a una cuerda de
masa despreciable de largo , que está atada
a un soporte fijo, el objeto está formando un
ángulo
respecto a la vertical, con este
ángulo respectivo se considerará su posición
de equilibrio. Desde esta posición se hará
oscilar el péndulo.
Analizando las fuerzas sobreel objeto
tenemos que:

(7)

de (6) tenemos que:
(8)

Lo que es equivalente a:
[

Tangencialmente se tiene que:
∑

La fuerza radial es igual a la fuerza
centrípeta, ahora podemos igualar, (4) y (5)
que es:

(1)

De esto tenemos que:

]

(9)

En este caso sólo se analizará la tensión
cuando sea igual a cero, lo que nos reduce
a:

(2)

[

]

(10)

3

Con estopodremos analizar el
comportamiento de la Fuerza Centrípeta que
depende de dos variables (se tomará un largo
constante) la tensión y la velocidad.

Procedimiento Experimental

Para realizar la primera actividad, se
eligió cilindros con diferentes masas (que se
pueden ver en la Tabla I.), las cuales fueron
masadas con una balanza que tenía una
imprecisión de 0.01 [g], se escogieron...