Informe fisica dinamica de rotacion

DINÁMICA DE ROTACIÓN

1º OBJETIVOS:

* Estudio del cuerpo rígido calculando experimentalmente el momento de inercia (con respecto al eje de simetría), utilizando para ello una rueda de maxwell.

2º MATERIALES:

* Un par de rieles paralelos (como plano inclinado).
* Una rueda de Maxwell
* Un pie de rey
* Unas regla milimetrada
* Una balanza
* Un cronómetro

3ºFUNDAMENTO TEÓRICO:

a) LA CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA MECÁNICA:
La energía se conserva, es decir, ni se crea ni se destruye. Para sistemas abiertos formados por partículas que interactúan mediante fuerzas puramente mecánicas o campos conservativos la energía se mantiene constante con el tiempo:
.
Donde:
, es la energía cinética del sistema.
, es la energía potencial gravitacional delsistema.
, es la energía potencial elástica del sistema.
Es importante notar que la energía mecánica así definida permanece constante si únicamente actúan fuerzas conservativas sobre las partículas. Sin embargo existen ejemplos de sistemas de partículas donde la energía mecánica no se conserva:

b) DESCOMPOSICION DE LA ENERGÍA CINÉTICA:
Un cuerpo no solo posee energía cinética por su velocidadlineal de traslación, si no que también posee energía debido a su movimiento de rotación con respecto a su centro de masas. Por lo tanto, su energía cinética total será la suma algebraica de ambas ya que el movimiento de un sólido rígido siempre se puede descomponer en un movimiento de traslación de su centro de masas y otro de rotación del cuerpo con respecto al centro de masas:

4ºPROCEDIMIENTOS DEL EXPERIMENTO:

* El equipo usado en el experimento se armó de la siguiente manera:

Los rieles paralelos están en una posición inclinada, haciendo que la rueda de maxwell gire. Como los efectos producidos por la fricción por rodadura y deslizamiento son despreciables solo en caso de cuerpos rígidos.

* Para empezar el análisis debemos de señalar puntos equidistantes (A0, A1,A2, A3, A4) ubicados en los rieles donde se analizara el cuerpo en instantes determinados. También se deben de medir las alturas de dichos puntos con respecto del nivel de referencia, que en este caso será la parte superior del soporte de los rieles.
* Con ayuda del cronometro registraremos el tiempo que se demora la rueda en bajar sobre los rieles. Las mediciones estarán de acuerdo a los puntosequidistantes ya mencionados.
* Con ayuda del pie de rey mediremos la rueda, cada uno de sus partes. Luego pesaremos la rueda.
* Cambiaremos la inclinación de los rieles, registraremos la variación de las alturas del punto inicial y del punto final. Mediremos el tiempo que le toma a la rueda bajar los rieles desde el punto A0 hasta A4

Después de realizar todos los procedimientos,realizaremos los cálculos correspondientes:

5º PRESENTACION Y ANALISIS DE DATOS:
* La distancia entre los puntos A0A1, A0A2, A0A3, A0A4 es igual a 10 cm, 20 cm, 30 cm, 40 cm respectivamente.
* Los tiempos registrados cuando las ruega gira por primera vez son:
DISTANCIA | 1° | 2° | 3° |
A0A1 | 8.72 | 8.56 | 8.86 |
A0A2 | 12.53 | 12.27 | 12.67 |
A0A3 | 15.29 | 15.22 | 15.62 |
A0A4 |18.09 | 17.61 | 18.05 |

Para el tiempo 4 se tomo intervalos adicionales:

DISTANCIA | 4° | 5° | 6° | 7° | 8° | 9° | 10° |
A0A4 | 18.09 | 18.13 | 18.27 | 18.23 | 18.38 | 18.00 | 17.66 |

Calculamos el promedio de estos tiempos y obtenemos:

DISTANCIA | TIEMPO |
A0A1 | 0.1 m | 8.71333 |
A0A2 | 0.2 m | 12.49 |
A0A3 | 0.3 m | 15.37667 |
A0A4 | 0.4 m | 18.051 |
El graficocorrespondiente es:

Como podemos observar, el movimiento que describe la rueda sobre los ejes es un M.R.U.V.

* Sabemos que cuando la rueda gira, su centro instantáneo de rotación no es el centro de masa de la rueda, sino su punto de contacto con los rieles. La aceleración del C.M. de la rueda será la aceleración que tenga el cuerpo. La cual podemos hallar de la siguiente manera:
Como V0 es...