Informe Mcu

Movimiento circular uniforme

Laboratorio de Física I – Informe VII

Introducción:

El movimiento circular uniforme (MCU), que un cuerpo de masa cualquiera adquiera una trayectoria circular con rapidez y radio constante.

Sobre este cuerpo actúa una fuerza radial que comúnmente se le llama fuerza centrípeta la cual como su nombre lo dice apunta hacia el radio y por segunda ley de newtonesta fuerza produce una aceleración centrípeta la cual mantiene al cuerpo en una órbita circular.

Resumen:

En la presente experiencia trataremos de hallar la fuerza centrípeta de diversas formas, una de ellas es mediante la obtención de la frecuencia de giro, el radio y la masa del cuerpo que se someterán a una fórmula en la cual hallaremos la fuerza; el otro método es mediante la estática,trataremos de encontrar el equilibrio y así determinaremos dicha fuerza.

Objetivos:

* Analizar el movimiento circular uniforme

* Medir la fuerza centrípeta que actúa sobre una masa de describe un movimiento circular uniforme.

Fundamento teórico:

Cuando una masa M se mueve describiendo un movimiento circular uniforme, sobre ésta actúa una fuerza dirigida hacia el centro de lacurvatura llamada “fuerza centrípeta”. Por la segunda le de Newton, la magnitud de Fc está dada por la siguiente relación:

Fc=mac

Donde es la aceleración dirigida también hacia el centro de la curvatura, siendo esta la aceleración responsable del cambio de dirección de la velocidad. Frecuentemente a esta aceleración se la llama “aceleración centrípeta”.

ac=v2R

Donde v es la rapidez(constante) y R es el radio de la trayectoria circular. De otro lado, la magnitud de la aceleración centrípeta es:

ac=ω2R=4π2f2R

Donde ω es la velocidad angular y f es la frecuencia. Luego, la fuerza centrípeta se expresa también como:

Fc=m4π2f2R

Procedimiento:

Primera parte: Determinación del valor de la fuerza centrípeta a partir de medidas de la frecuencia f, del radio R y de la masam del móvil.

1. Antes de operar el equipo determine el valor de la masa m haciendo uso de la balanza.

2. Desconecte el resorte de la masa. Elija un radio de giro mediante el indicador. Ajuste los tornillos que aseguren la base del indicador. Con la regla mida dicho radio.

3. Corra el eje del cual pende la masa m (móvil), hasta que el indicador coincida con la punta del extremoinferior de esta masa. Ajuste el tornillo en dicha posición.

4. Corra el contrapeso hasta que lo ubique aproximadamente a la misma distancia del eje vertical como lo esté la masa m hasta lograr el equilibrio y luego ajuste el tornillo del contrapeso en dicha posición.

5. Vuelva a conectar el resorte a la masa m.

6. Haga rotar el eje vertical y aumente la velocidad de giro de lamasa m hasta que la punta de esta pase exactamente por encima del indicador del radio de giro. Trate de mantener esta posición dándole suaves impulsos al eje vertical, de esta manera la masa m estará describiendo muy aproximadamente un movimiento circular uniforme en un plano horizontal.

7. Utilice el cronómetro para medir el tiempo t que demora la masa m en realizar 10 revoluciones.
El valorde la frecuencia f es igual al número de revoluciones (10) dividido entre el tiempo t que tarda la masa en realizar estas revoluciones.
f=N° revolucionestiempo (s)

8. Repita cinco veces el proceso de medición de la frecuencia y calcule el valor promedio.
9. A partir de la ecuación (3) obtenga el valor de la fuerza centrípeta Fc.

Segunda parte: Determinación de la fuerza centrípeta encondiciones estáticas.

1. Observe la figura y coloque el equipo tal como se ve, teniendo en cuenta que las masas en el portapesas son el dato m’ cuyo efecto es llevar al móvil de masa m hasta que la punta de su extremo inferior coincida con el indicador de radios.

2. Observe la siguiente figura. Como se trata de usar el diagrama de cuerpo libre se puede demostrar que:

T1+T2+mg=Fr...