Laboratorio de momentos de inercia

Introducción

Plantear la primera ley de Newton para el movimiento Rotatorio.
Comparar los momentos de inercia determinados experimentalmente con los que plantea la teoría.

Equipo:
Vernier.
Pie cónico.
Cojinete de aire.
Disco de rotación con diafragma.
Porta masas.
Barrera foto eléctrica.
Polea de precisión.
Soplador.
2 contadores digitales.
Balanza.

Abstract
Elequivalente rotatorio a la primera ley de Newton afirma que un cuerpo en reposo continuará en ese estado y un cuerpo en movimiento giratorio uniforme también, siempre y cuando no actúe sobre el un par de torsión. Para que un cuerpo este en equilibrio debe cumplirse que ∑▒〖F=0〗 y que ∑▒τ=0. El par de torsión es el que cambia el movimiento rotativo y la inercia es la resistencia de un objeto alcambio, comprendida en la masa.
La inercia rotacional depende tanto de la masa como de su distribución respecto al eje de rotación. Si una partícula de masa m se mueve con una aceleración tangencial, entonces: F = mat o F = mαr; a partir de estas ecuaciones se obtiene: τ0 = rF = mr2α. Se puede evaluar el momento de inercia de un cuerpo rígido imaginándolo como si estuviera dividido en elementos devolumen, cada uno con una masa Δm; entonces ∑▒〖τ=(∑▒mr〗^2) α.
PROCEDIMIENTO:
Revise que su equipo de laboratorio este armado como se indica en la figura 3, recuerde nivelar el disco.

Conecte a un contador dos foto celdas, de forma tal que se inicie el conteo del tiempo al iniciarse el movimiento del disco al ser liberado (lugar donde se coloca la primer fotocelda, F1), y que se detenga alfinal de recorrer un ángulo cita, lugar donde este colocada la otra foto celda F2, este tiempo le llamamos t.

Conecte también la foto celda F2 al otro contador, de manera que se pueda medir el tiempo que demora en pasar el diafragma por ella, este tiempo le llamaremos delta t

Mida 10 veces el tiempo t y el tiempo delta t, para cada masa seleccionada y mantenga el radio de aplicaciónconstante, al igual que el ángulo entre las dos barreras foto electrónicas.

Repita lo anterior para siete valores de masa diferentes. Anote sus resultados en la tabla 1. (recuerde que el radio de aplicación es el mismo, al igual que el ángulo)

Presentación de resultados
I.1. CUADROS
Tabla 7. Resumen del laboratorio
Radio de
aplicación
r (m) Ángulo
q
(rad) Masa
m
(kg) Inverso de
masa1/m
(1/kg) Tiempo promedio
Tprom(s) Tiempo
promedio
δTprom(ms) Velocidad
angular final
wf (rad/s) Aceleración
angular final
a (rad/s) Inverso de
aceleración
1/a (s/rad)
0,017 m π/12 50x10-3 20 1,294 204,8 1,274 0,984 1,016
100 x10-3 10 0,923 141,4 1,758 1,904 0,525
120,4x10-3 8,3 0,858 125,5 2,079 2,438 0,41
144,9 x10-3 6,9 0,781 114,6 2,277 2,915 0,343
164,9 x10-3 5,920,715 105,6 2,47 3,459 0,316
0,033 m π/12 50 x10-3 20 0,935 136,3 1,9414 2,0481 0,488
100 x10-3 10 0,663 97,68 2,474 4,004 0,249
120,4 x10-3 8,3 0,600 88,55 2,949 4,911 0,203
144,9 x10-3 6,9 0,553 81,30 3,21 5,807 0,172
164,9 x10-3 5,92 0,510 75,21 3,47 6,807 0,146
0,045 m π/12 50 x10-3 20 0,744 107,1 2,436 3,274 0,305
100 x10-3 10 0,596 82,61 3,159 5,3 0,188
120,4 x10-3 8,30,513 70,53 3,7 7,212 0,14
144,9 x10-3 6,9 0,439 62,27 4,196 9,55 0,104
164,9 x10-3 5,92 0,431 59,70 4,371 10,141 0,099


Tabla 8. Valores para el momento de inercia del disco
Procedencia Aceleración de la gravedad
g (m/s) Momento de Inercia
I (kg*m)
Valor de g % de error Valor de I % de error
Teórico 9,78 0,0281
radio 1 33,42 241 % 0,0081 71,17 %
radio 2 34,89 256 % 0,077 72,59%
radio 3 37,73 285 % 0,0071 74,73 %

I.2. GRAFICAS

Gráfica 1: Inverso de la aceleración en función del inverso de la masa, r = 0,017m.


Gráfica 2: Inverso de la aceleración en función del inverso de la masa,r = 0,033m.



Gráfica 3: Inverso de la aceleración en función del inverso de la masa, r = 0,075m


I.3. CALCULOS:

Cálculos velocidad angular.

La velocidad...