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Laboratorio Física II
Guía Nº 5:
Dinámica de
Rotación













OBJETIVOS.

Estudiar el movimiento de rotación de un cuerpo sólido que gira en torno a un eje por efecto de una fuerza constante, fuerzas diferentes y radios diferentes.

Aplicar las relaciones deducidas en el laboratorio anterior y llegar a determinar el
Momento de inercia del cuerpo sólido.Determinar el trabajo hecho por el torque aplicado y el aumento de la energía
Cinética de rotación.

Verificar el principio de conservación de la energía.
Introducción.

En el estudio de la dinámica de un cuerpo “sólido rígido”, la segunda ley de Newton describe la relación entre fuerza, masa y aceleración de este. La idea de “sólido rígido” constituye el Tratamiento de un cuerpo, no como unapartícula sino como el conjunto de ellas donde la distancia entre estas no varía (es indeformable), la velocidad angular será igual para todos los punto, pero no así la velocidad lineal ya que cada punto tendrá una distancia diferente respeto al eje, así el punto más lejano describirá un recorrido más largo que un punto mas cercano al eje en el mismo tiempo.
Por eso es que diremos que de igualforma que la segunda ley de Newton relaciona fuerza, masa y aceleración lineal, existe una relación análoga que da la ley de movimiento para la rotación de un cuerpo alrededor de un eje fijo: que relaciona el momento de las fuerzas aplicadas, con el momento de inercia del Cuerpo alrededor de ese eje y su aceleración angular.
A lo largo de esta experiencia encontraremos distintos momentos deinercias, que se presentaran determinados por las magnitudes y sus condiciones.
Marco teórico.
Ecuaciones a ocupar y sus respectivas relaciones:
Las ecuaciones de cinemática se cumplen para movimiento rotacional sustituyendo x por θ, v por ω, a por α. De esta forma si ω = ω0 y θ = θ0 en t0 = 0 se tiene:

Velocidad angular en función de la aceleración angular y el tiempo.Posición angular.
Velocidad angular en función a la distancia angular recorrida y su aceleración angular.

Otras ecuaciones relacionadas con el moví. Rotacional:

Relación entre velocidad tangencial con la velocidad angular
Relación entre aceleración centrípeta y velocidad angular

Esta muestra explícitamente la relación entre las dos ecuaciones anteriores.
Ecuación que relacionala fuerza ejercida sobre un objeto con la masa del objeto y la aceleración lineal () (2° ley newton).
Ecuación que relaciona la aceleración tangencial (lineal), con la angular .


Torque total es igual al momento de inercia por la aceleración angular
Momento de inercia del objeto
Producto cruz que relaciona el torque a la distancia “” (desde el punto de aplicación de la fuerza aleje de rotación) con la fuerza
Consecuencia directa de esta expresión es que el torque tiene igual dirección que la aceleración angular
Ecuación que relaciona el torque con el momento de inercia del cuerpo y la aceleración angular



Desarrollo Experimental Actividad N°1
MATERIALES:
1 varilla de 1 m. 1 nuez doble
1 prensa de mesa 1 celda fotoeléctrica (sin reloj)
1interfase C500 1 huincha de medir
1 hélice 1 computador con software IDS
1 pie de metro Trozo de hilo.
1 porta pesas con 2 masas de 50 gr. y 4. de 10 gr.
1.1.- Arme el esquema de la fig. N°1 y enrolle una cuerda en una de las poleas de la
hélice; en el otro extremo ate un porta pesas con aproximadamente 60 gr. Anote los
siguientes datos:
d =5.8 (cm)
h = 133(cm)
m = 73.6(gr)
r = 2.9(cm)
d:diámetro de la polea utilizado.
h: altura inicial del porta pesas con respecto al suelo.
m: masa del porta pesas









1.2.- Agregue una foto puerta para controlar el tiempo que tarda la hélice en girar "π" radianes.

1.3.- Si la interface a usar es de la serie C500, encienda computador y active el programa
SCIENCE WORKSHOOP.

1.4.- Suelte la hélice y detenga la toma de...