labo 8 fisica

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UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

LABORATORIO DE FISICA

“Año de la Promoción de la Industria Responsable y del Compromiso Climático”

Laboratorio de Física

Informe Nº 08

MOVIMIENTO CIRCULAR UNIFORME

INTEGRANTES:

o JARA POMA FREDDY ORLANDO

o OSORIO JAVIER KENYOU BRANDOM

o ROJAS ANTON JAVIER OSWALDO

o ZAVALA CASTRO JEFFREY JARED

2014INDICE

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I. Objetivos 3

II. Materiales 3

III. Fundamento teórico 5

IV. Procedimiento 9

V. Aplicaciones 10

VI. Conclusiones 37

Bibliografía 38

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EXPERIENCIA N° 8

I. Objetivos

Comprender y explicar el movimiento circular uniforme.

Aprender a hallar la fuerza centrípeta en un sistema con una cierta masa M.

Interpretación científica de la fuerza centrípeta Fc.

II. Materiales

Equipo completo de movimiento circular.

Juego de pesas.

Porta pesas.

Regla.

Balanza.

Cronometro.

Nivel de burbuja.

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

F c=M .ac

Donde aces 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”.

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ac=V 2

R

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=ω2 .R=4 π2 . f 2.R

ω=Velocidad angularf= frecuencia

Donde la frecuencia es:

f= Numeroderevolucionestiempo(segundos)

Por lo tanto la fuerza centrípeta es:

F c=4 π2 . f 2 .R . M

IV. Cuestionario1. En el sistema mostrado en la figura, el periodo con

que gira el sistema para conseguir un radio de 28cm, es 1,5 s. Encontrar el valor de la constante “k”, del resorte.

Siendo un sistema en equilibrio se procede a aplicar la 3ra ley de Newton - Acción y reacción.

En el eje horizontal ejercen dos únicas fuerzas opuestas las cuales se procede a igualarlas:

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F elástica=F centrípeta

xdeformación=0,18m

f recuencia=1015

. 1seg2

Radio=0,28m

Peso=1Kg

K . x=4 π2 . f 2 .R . M

K .0,18=4 π2 .( 1015 )

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. (0,28 ) .(1)

K=27,29 Nm

2. Marcar V o F según corresponda:

a) En el movimiento circular uniforme la velocidad v de un cuerpo cambia constantemente de dirección. (V)

Explicación:Aunque la rapidez del objeto es constante, su velocidad no lo es. La velocidad es una magnitud vectorial, tangente a la trayectoria, en cada instante cambia de dirección. Esta circunstancia implica la existencia de una aceleración que, si bien en este caso no varía al módulo de la velocidad, sí varía su dirección.

b) La fuerza centrípeta realiza trabajo sobre el cuerpo de masa m. (F)

Explicación:Al pasar un tiempo “t” la fuerza centrípeta no hace variar la distancia del movimiento circular uniforme, haciendo q su trabajo sea nulo.

c) Si el movimiento circular es uniforme no existe aceleración. (V)

Explicación:El movimiento circular uniforme se caracteriza por poseer una velocidad constante. En el caso de que existiera una aceleración, la velocidad cambiaria con el tiempo, dejando así de ser una movimiento uniforme.

d) Si un cuerpo no está acelerándose, no debe existir ninguna fuerza actuando sobre él. (F)

Explicación:Un cuerpo que no presenta aceleración puede presentarse que no existe fuerza alguna actuando sobre él o que las sumatoria de fuerzas ejercidas sobre el cuerpo sea 0.

http://es.wikipedia.org/wiki/Aceleraci%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Velocidad

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3. Dibujar los vectores ω α v el cuerpo gira en un plano paralelo al XY. Matemáticamente ¿cómo lo explicaría?

Como se trata de un Movimiento Circunferencial, la trayectoria será una circunferencia, por lo tanto dicha trayectoria se realizara sobre un solo plano:

Como nos piden un plano paralelo al Plano XY, trasladamos el plano XY, luego dibujamos los vectores ω⃗, v⃗ y α⃗ :

4. ¿La fuerza centrípeta sobre qué masa actúa?La Fuerza centrípeta actúa sobre el cuerpo de masa M=452g

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Según la Segunda Ley de Newton Cuando sobre un cuerpo actúa una fuerza neta resultante, sobre este mismo cuerpo, y en la misma dirección de la fuerza, se desarrolla una aceleración:

Dicha aceleración se rige por la siguiente ley:

a⃗= F⃗M

Para nuestra experiencia, hacemos el D.C.L. para el cuerpo de masa M=452g

Como esta las fuerzas M .g y T se equilibran, solo nos queda la F e y esta fuerza será nuestra fuerza resultante. Por la Segunda Ley de Newton, sobre ese cuerpo se presenta una aceleración y está definido por:

a⃗=F⃗ e

M

Pero este cuerpo describe un movimiento circular, entonces la fuerza F e apunta al centro de la circunferencia de radio R, a dicha fuerza la denominaremos “FUERZA CENTRIPETA” ( F⃗ c ), entonces la aceleración que esta fuerza resultante produzca la denominaremos “ACELERACION CENTRIPETA”

a⃗c=F⃗ c

M

Además:

a⃗c=v2

R

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5. ¿Quién ejerce la fuerza centrípeta durante el movimiento?

La fuerza centrípeta es ejercida por el resorte que se encuentra de un lado unido al eje de giro y del otro a la masa, este resorte al momento del giro presenta un estiramiento, la cual genera una fuerza elástica, que en nuestro caso particular vendría a ser la fuerza centrípeta.

6. ¿Cómo operó para mantener el móvil con

movimiento circular uniforme?

Para que el móvil consiguiera una un movimiento circular uniforme, se hizo girar suavemente el eje hasta que la punta de la masa pase por el indicador de radio, luego de esto se le dio giros suaves con tal que mantenga el mismo radio, para que así el móvil consiguiera una velocidad constante y por ende un movimiento circular uniforme.

7. ¿Cuáles han sido las causas de los errores

cometidos en la primera parte de la experiencia?La descoordinación en cronometrar.La falta de exactitud en contar las diez oscilaciones pedidas en el manual.Y por último el error cometido es que la velocidad de giro de la masa M no era contante ya que no paso exactamente por encima del indicador del radio de giro.

8. Dé alternativas para medir la fuerza centrípeta. ¿Cuáles de ellas ofrecería mayor grado de confianza?

Las alternativas para la fuerza centrípeta son las siguientes:

Siendo: v=ωr → Fc=mrv2 ˄ Fc=mrω2 , de estas la que ofrece

mayor grado de confianza es Fc=mrv2 , ya que notamos que la fuerza

centrípeta es proporcional al cuadrado de la velocidad, con lo que doblando la velocidad necesitaría cuatro veces la fuerza centrípeta para mantener el movimiento en un círculo. La fuerza centrípeta la tiene que proporcionar la fricción a lo largo de la curva. Si esta fricción es insuficiente un incremento de la velocidad nos puede llevar a un derrape inesperado.

V. Conclusiones

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Interpretación de la fuerza centrípeta.

Un análisis al movimiento circular uniforme.

Uso algunas leyes de newton para obtener algunas incógnitas al momento de realizar el movimiento circular uniforme, como por ejemplo: la constante del resorte y la frecuencia.

El movimiento circular uniforme es aquel que tiene como constante la velocidad angular, para que el cuerpo mantenga uniforme en el aire. A demás que es un movimiento periódico, por lo que toma como referencias primordiales el periodo y la frecuencia; sin embargo no son los únicos datos que se verifican y hallan en este movimiento, pues también se puede calcular el desplazamiento, la velocidad angular, la velocidad tangencial, la aceleración centrípeta y la masa de la pesa, esta es la fuerza centrípeta.

Durante la práctica se pudo observar que al tomar el radio en el movimiento circular uniforme varias veces, la cantidad de fuerza requerida era mayor, a pesar de que la masa también era constante; y además de que durante el tiempo del movimiento la persona que desarrollaba la parte de crear y mantener el cuerpo en movimiento, debía tratar de llevar una velocidad constate no muy alta, demo que la persona que llevara la cuenta pudiera hacerlo sin mayor dificultad.

VII.VIII.

IX.X.

XI.

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