Informe De Laboratorio Movimiento Circular
Páginas: 9 (2192 palabras)
Publicado: 14 de octubre de 2012
UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA SEDE MEDELLÍN
ESCUELA DE FÍSICA
LABORATORIO DE FÍSICA MECÁNICA
PRÁCTICA: MOVIMIENTO CIRCULAR
–RELACIÓN ENTRE LAS ACELERACIONES TANGENCIAL, LINEAL Y ANGULAR-
FUNDAMENTO TEÓRICO:
• Marco de referencia y sistema de coordenadas.
• Movimiento Circular Uniformemente Variado (MCUV).
• Movimiento Rectilíneo Uniformemente Variado (MUV).
•Aceleración angular, aceleración tangencial y aceleración lineal.
TRABAJO ANALÍTICO
En la figura 1 se ilustra la denominada Máquina de Atwood, la cual es empleada para verificar la segunda ley de Newton. En esta práctica se hace un análisis cinemático de las aceleraciones involucradas en este sistema mecánico: aceleración angular de la polea, aceleración tangencial de los puntos de la periferiade la misma y la aceleración lineal con la que desciende la masa [pic] (que es igual en magnitud a la aceleración lineal con la que asciende [pic] -debido a que la cuerda es inextensible-).
[pic]
Figura 1: Máquina de Atwood
La aceleraciones son constantes y obviamente dependientes de los valores de las masas [pic] y [pic]. Con base en esto se puede afirmar que la polea gira con MCUV yque las masas se desplazan rectilíneamente con MUV, es decir la posición angular [pic] para el giro de la polea cumple,
[pic] [1]
y la posición [pic]de la masa [pic] cumple,
[pic] [2]
En estas ecuaciones: [pic] (posición angular), [pic] (posición angular inicial), [pic] (velocidad angular inicial), [pic] (aceleración angular), [pic] (posición), [pic] (posicióninicial), [pic] (velocidad inicial), [pic] (aceleración lineal) y [pic] (tiempo).
Adicionalmente la aceleración tangencial [pic] de los puntos del borde de la polea (Figura 2) cumple,
[pic] [3]
en donde [pic] corresponde al radio de la polea.
[pic]
Figura 2: Aceleraciones
Si la cuerda es inextensible y no se desliza sobre la polea, se cumple que la magnitud de laaceleración tangencial de los puntos del borde de la polea y la magnitud de la aceleración lineal de la masa [pic] son iguales,
[pic] [4]
TRABAJO PRÁCTICO:
➢ El montaje básico se ilustra en la Figura 3: la masa [pic] corresponde a una regla-cebra.
PARTE A: Medida de la aceleración lineal de la masa [pic]
➢ Ubicar la fotocompuerta de tal forma que el haz de luz seainterrumpido por la regla-cebra al caer ésta, Figura 4.
[pic]
Figura 3: Observar la ubicación de la fotocompuerta para medir la aceleración lineal de la masa [pic]
➢ Al caer la regla-cebra a través de la fotocompuerta se desplegará en el sonoscopio virtual una señal similar a la de la Figura 4: los picos son el resultado de las repetidas interrupciones que hace la regla-cebra alhaz de luz de la fotocompuerta. Esta señal permite medir los instantes para diferentes posiciones del centro de masa de la regla.
[pic]
Figura 4: Señal desplegada en el sonoscopio debido a las interrupciones del haz de luz de la fotocompuerta al ser atravesada por la regla-cebra
➢ Definir como marco de referencia el laboratorio y como sistema de coordenadas el eje Y apuntandohacia abajo. Considerar que el instante [pic] corresponde al momento en el cual la regla-cebra comienza a atravesar el haz de luz y la posición de su centro de masa en ese instante es el origen de coordenadas ([pic]). Por lo tanto, la posición del centro de masa en cualquier instante se expresa como,
[pic] [2]
siendo [pic] la velocidad inicial del centro de masa y [pic] laaceleración lineal de descenso de la regla.
➢ Dejar caer la regla-cebra a través de la fotocompuerta y observar la señal correspondiente en el sonoscopio (el software da la opción de guardar los datos por si es necesario un análisis posterior de los mismos). Mediante un análisis de ésta, obtener los datos para llenar las dos primeras columnas en blanco de la tabla 1. Repetir la caída de la...
ESCUELA DE FÍSICA
LABORATORIO DE FÍSICA MECÁNICA
PRÁCTICA: MOVIMIENTO CIRCULAR
–RELACIÓN ENTRE LAS ACELERACIONES TANGENCIAL, LINEAL Y ANGULAR-
FUNDAMENTO TEÓRICO:
• Marco de referencia y sistema de coordenadas.
• Movimiento Circular Uniformemente Variado (MCUV).
• Movimiento Rectilíneo Uniformemente Variado (MUV).
•Aceleración angular, aceleración tangencial y aceleración lineal.
TRABAJO ANALÍTICO
En la figura 1 se ilustra la denominada Máquina de Atwood, la cual es empleada para verificar la segunda ley de Newton. En esta práctica se hace un análisis cinemático de las aceleraciones involucradas en este sistema mecánico: aceleración angular de la polea, aceleración tangencial de los puntos de la periferiade la misma y la aceleración lineal con la que desciende la masa [pic] (que es igual en magnitud a la aceleración lineal con la que asciende [pic] -debido a que la cuerda es inextensible-).
[pic]
Figura 1: Máquina de Atwood
La aceleraciones son constantes y obviamente dependientes de los valores de las masas [pic] y [pic]. Con base en esto se puede afirmar que la polea gira con MCUV yque las masas se desplazan rectilíneamente con MUV, es decir la posición angular [pic] para el giro de la polea cumple,
[pic] [1]
y la posición [pic]de la masa [pic] cumple,
[pic] [2]
En estas ecuaciones: [pic] (posición angular), [pic] (posición angular inicial), [pic] (velocidad angular inicial), [pic] (aceleración angular), [pic] (posición), [pic] (posicióninicial), [pic] (velocidad inicial), [pic] (aceleración lineal) y [pic] (tiempo).
Adicionalmente la aceleración tangencial [pic] de los puntos del borde de la polea (Figura 2) cumple,
[pic] [3]
en donde [pic] corresponde al radio de la polea.
[pic]
Figura 2: Aceleraciones
Si la cuerda es inextensible y no se desliza sobre la polea, se cumple que la magnitud de laaceleración tangencial de los puntos del borde de la polea y la magnitud de la aceleración lineal de la masa [pic] son iguales,
[pic] [4]
TRABAJO PRÁCTICO:
➢ El montaje básico se ilustra en la Figura 3: la masa [pic] corresponde a una regla-cebra.
PARTE A: Medida de la aceleración lineal de la masa [pic]
➢ Ubicar la fotocompuerta de tal forma que el haz de luz seainterrumpido por la regla-cebra al caer ésta, Figura 4.
[pic]
Figura 3: Observar la ubicación de la fotocompuerta para medir la aceleración lineal de la masa [pic]
➢ Al caer la regla-cebra a través de la fotocompuerta se desplegará en el sonoscopio virtual una señal similar a la de la Figura 4: los picos son el resultado de las repetidas interrupciones que hace la regla-cebra alhaz de luz de la fotocompuerta. Esta señal permite medir los instantes para diferentes posiciones del centro de masa de la regla.
[pic]
Figura 4: Señal desplegada en el sonoscopio debido a las interrupciones del haz de luz de la fotocompuerta al ser atravesada por la regla-cebra
➢ Definir como marco de referencia el laboratorio y como sistema de coordenadas el eje Y apuntandohacia abajo. Considerar que el instante [pic] corresponde al momento en el cual la regla-cebra comienza a atravesar el haz de luz y la posición de su centro de masa en ese instante es el origen de coordenadas ([pic]). Por lo tanto, la posición del centro de masa en cualquier instante se expresa como,
[pic] [2]
siendo [pic] la velocidad inicial del centro de masa y [pic] laaceleración lineal de descenso de la regla.
➢ Dejar caer la regla-cebra a través de la fotocompuerta y observar la señal correspondiente en el sonoscopio (el software da la opción de guardar los datos por si es necesario un análisis posterior de los mismos). Mediante un análisis de ésta, obtener los datos para llenar las dos primeras columnas en blanco de la tabla 1. Repetir la caída de la...
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