Fuerza centripeta

Escuela de Física

Laboratorio de Física General I FS-0211

Fuerza Centrípeta

Fecha de entrega: 20 de mayo.

I Semestre,2011

Objetivos

* Estudiar la dependencia de la fuerza centrípeta con el radio, la velocidad angular y la masa del cuerpo en rotación.
* Comprender el significado de una fuerza centrípeta.

Marco teórico

La fuerza que hace que un cuerpo siga unmovimiento circular se llama fuerza centrípeta. La ecuación que describe esta fuerza es:
F=ma=mω2R (1)
Es decir que la aceleración angular es
a= ω2R (2)
Con la ecuación (1) se puede deducir la dependencia que tiene la fuerza centrípeta de la masa, la velocidad angular y el radio.
Para un mejor entendimiento se puede usar como ejemplo un hombre que tenga en su mano una cuerda lacual amarra una bola, el hombre a darle vueltas hace que la la describa una fuerza centrípeta.
Elementos que afectan la fuerza centrípeta:
Periodo: es el tiempo que tarda un objeto en dar una vuelta y se mide en segundos
T=2πrv (3)
Radio: es la distancia del centro del equipo, a la posición del objeto.
Velocidad angular: es la velocidad que lleva la partícula.
ω=2πT (4)Procedimiento
Se utilizo el equipo, que estaba armado en la mesa de trabajo. Este estaba formado por un dinamómetro, una foto celda conectada a un contador, y un carrito amarrado al dinamómetro.
Parte I. Dependencia de la fuerza centrípeta de la masa.
1. Se hizo girar el sistema con una velocidad angular baja. Se leyó el valor de la fuerza en el dinamómetro.
2. Se desplazó el carrito hastaque el dinamómetro de la lectura leída en el paso 1, y se marco indicando el radio que describía el carrito.
3. Se colocó una masa de 20g sobre el carrito y se hizo girar con la misma velocidad del paso 1. Se ajusto el radio desplazando el dinamómetro para arriba o abajo.
4. Se varió la masa de 20 en 20g y se anotaron las lecturas.
5. Se graficó la fuerza en función de la masa,donde K=m ω2.
6. Se calculó el porcentaje de diferencia entre k y m ω2
Parte II. Dependencia de la fuerza centrípeta de velocidad angular.
1. Se procedió de la misma forma que en la parte I solo que ahora se mantuvo constante la masa del carrito (40g) y el radio de la órbita que describe el carrito y se varió la velocidad angular.
2. Se graficó la fuerza en función de ω2. La pendientede esta línea, debe ser el producto de la masa total y el radio de la órbita.
3. Se calculó el porcentaje de diferencia entre K y el producto mR.
Parte III. Dependencia de la fuerza centrípeta del radio.
1. En esta parte se mantuvo constante el periodo de la revolución y la masa del carrito con su masa adicional.
2. Se graficó la fuerza en función de R, se obtuvo la pendiente y secomparo con los valores de m ω2.
Cuestionario.
1. Comente sobre los orígenes de las fuentes de error en cada una de las tres partes de la práctica.
2. Emita el concepto de fuerza centrípeta y de dos ejemplos de fuerzas de la naturaleza que se consideran centrípetas.
3. Desde sus resultados se puede concluir entonces que:
F=ma=m ω2 R

Resultados
Cuadro I. Dependencia de la fuerzacentrípeta de la masa.
Fuerza (N) | Radio (m) | Masa (kg) | Periodo (s) | Velocidad angular | rw^2 | K |
0,1 | 0,2 | 0,055 | 2,072 | 3,031 | 1,84 | 1,81818182 |
0,15 | 0,2 | 0,075 | 2,076 | 3,025 | 1,83 | 2 |
0,2 | 0,2 | 0,095 | 2,072 | 3,031 | 1,84 | 2,10526316 |
0,2 | 0,2 | 0,115 | 2,044 | 3,072 | 1,89 | 1,73913043 |
0,25 | 0,2 | 0,135 | 2,076 | 3,025 | 1,83 | 1,85185185 |

Figura 1.Fuerza en función de la masa.

Cuadro II. Dependencia de la fuerza centrípeta de velocidad angular.
Fuerza (N) | Radio (m) | Masa (kg) | Periodo (s) | Velocidad angular | ω2 | mR | K |
0,05 | 0,2 | 0,09 | 3,698 | 1,698 | 2,88 | 0,018 | 0,0173 |
0,1 | 0,2 | 0,09 | 2,6 | 2,415 | 5,83 | 0,018 | 0,0171 |
0,2 | 0,2 | 0,09 | 1,897 | 3,3105 | 10,96 | 0,018 | 0,0223 |
0,25 | 0,2 | 0,09 |...