Física de Materiales

RUEDA DE MAXWELL
Pineda Herrera Carolina
Santana Trujillo Andrés Sebastián
Valdés Uribe Juan David
Cuesta Rojas Jaime Andrés

PALABRAS CLAVE:
Momento de inercia, movimiento, rotación, energía.
ABSTRACT:
Practice Maxwell wheel consists in measuring the time taken for lowering a wheel whose radius passing a thin bar. To this they are attached two wires at their ends, that will make you totallyunwind and rolled back like a yo-yo. You can calculate acceleration, moment of inertia, potential and kinetic energy from the measurement of time it takes to descend different distances, as there is a linear relationship between time and distance squared fall. To represent the data in a graph you can check the principle of conservation of mechanical energy, objective of this experiment.
RESUMEN:
Lapráctica de la rueda de Maxwell consiste en medir el tiempo que tarda en descender una rueda por cuyo radio pasa una barra delgada. A ésta están unidos dos hilos en sus extremos, que harán que se desenrolle totalmente y vuelve a enrollarse como un yo-yo. Se puede calcular la aceleración, el momento de inercia, la energía potencial y la cinética a partir de la medida del tiempo que tarda endescender distintas distancias, pues hay una dependencia lineal entre el tiempo al cuadrado y la distancia de caída. Al representar los datos en una gráfica se puede comprobar el principio de la conservación de la energía mecánica, objetivo de éste experimento.

MARCO TEÓRICO

I. Momento de inercia:
El momento de inercia es cuando un objeto gira sobre su eje rotacional de inercia, en un sólido, ésteviene dado por:

Lo cual significa que siempre dependerá del radio del objeto sobre el cual esté trabajando. Un sólido está constituido por un número determinado de partículas, por lo cual, en lugar de analizársele como un sistema discreto, se le analizará como un sistema continuo; por lo tanto, la fórmula anterior se sustituye por la siguiente integral, donde “dm” es el diferencial de masa:

Eldiferencial de masa está relacionado con la densida del objeto (ρ), y si éste es homogéneo, al sustituir dm en la expresión del momento de inercia se puede sacar la densidad de la integral:


Donde dV es el diferencial de volumen del sólido a trabajar y, para calcular el momento de inercia de un sólido homogéneo, es necesario resolver la segunda ecuación. [1]
Calcular un momento de inercia:
La mayoríade los sólidos cuentan con una composición diferente en su estructura, por ende, para hallar el momento de inercia de un sólido en particular, se debe tener en cuenta su ecuación:

II. Principio de la conservación de la energía:
Éste principio indica que la energía no se crea ni se destruye, sólo se transforma, y que en éstas transformaciones la cantidad de energía permanece constante; o sea, laenergía total es la misma antes y después de cada transformación.
Para esto, hay que tener en cuenta que “se presentan tres métodos para almacenar energía en un sistema: energía cinética, asociada con el movimiento de los integrantes del sistema; energía potencial, determinada por la configuración del sistema y energía interna, que se relaciona con la temperatura del sistema.” [2]
La sumatoria dela energía cinética y potencial de un sistema, es igual a su energía mecánica:

“Si fuerzas no conservativas actúan en un sistema aislado, la energía total del sistema se conserva aunque no la energía mecánica. En este caso, la conservación de energía del sistema se expresa como:[2]”

El enunciado más general que describe el comportamiento de un sistema no aislado es la ecuación de conservaciónde energía:

En un sistema en el que interactúan dos objetos, una colisión elástica es aquella en la cual la energía mecánica y total se conservan después de la colisión; al contrario, en una colisión inelástica, la energía cinética total del sistema no es la misma ni antes ni después de la colisión.
III. Movimiento rotacional:
Es el cambio de movimiento de orientación de un cuerpo con respecto a...