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Rotación y Traslación




Enviado por Agustín Garrido


Partes: 1, 2

    1. Objetivos
    2. Materiales
    3. Introducción
    4. Esquema
      experimental
    5. Procedimiento
      Experimental
    6. Procesamiento de
      Datos
    7. Análisis y
      Conclusiones

    Síntesis

    El tema del trabajo a
    tratar es rotación y traslación. Para hacer esta
    experiencia se necesitó de diversos elementos
    tecnológicos como una polea inteligente y un software necesario para
    plasmar diversos gráficos de la experiencia. Se analizaron
    tres casos diferentes variando las masas y la distribución de las pesas. Después
    de los correspondientes análisis se pudo saber que el momento de
    inercia depende de la distribución de las masas y la masa
    es independiente  en sí.

    Objetivos:

    Los objetivos del
    trabajo son obtener el momento de inercia de un cuerpo
    rígido, estudiar la influencia de la masa colgante en las
    aceleraciones, estudiar la influencia de los cambios de la
    distribución de las masas en el momento de inercia y en
    las aceleraciones lineal y angular y determinar el momento de
    fuerza de
    rozamiento, que actúa sobre un cuerpo rígido en
    rotación.

    Materiales

                 
    Durante toda la experiencia utilizamos: una cinta métrica,
    un volante, pesas, una polea inteligente, una cuerda de nylon
    inextensible, un calibre, una computadora
    con el Software "Science Workshop" e Interfaz.

    Introducción:

    Para comprender este trabajo es necesario saber algunos
    elementos teóricos.

       
            Si en el sistema
    actúan fuerzas no conservativas, como en nuestro caso la
    fuerza de rozamiento, podemos calcularla utilizando la siguiente
    ecuación: AEm= Lfnc.

               
    Para realizar más adelante un diagrama de
    cuerpo libre, es necesario tener en cuenta la siguiente ley de Newton:   Σ F = m. a

               
    Mf = F.d.       

               
    Donde Mf es el momento de fuerza, f es la fuerza y d el brazo del
    momento.

               
    Lfr= – ‌‌‌‌‌‌|M
    fr‌‌‌‌‌‌| . α

               
    Lfr es el trabajo de
    la fuerza de rozamiento, Mfr el momento de la fuerza de
    rozamiento y α la aceleración angular

               
    α = 2.n. π   donde "α" es la
    aceleración angular y "n" el número de vueltas

    Esquema
    experimental

    Para el desarrollo de
    este trabajo práctico, fue menester el empleo de un
    inerciómetro, al cual le calculamos el diámetro
    utilizando un calibre o vernier, y a
    ese resultado lo dividimos por dos para obtener el radio. El
    inerciómetro es un instrumento compuesto por cuatro
    varillas puestas sobre un eje que gira libremente. Sobre las
    cuatros varillas, existen masas de igual peso (las que llamaremos
    a partir de ahora "tuercas"), cuya distancia al centro del
    volante puede ser modificada. En el eje se encuentra un carretel
    en donde se enrolla un hilo de nylon (que es inextensible), el
    cual esta sujeto ( en uno de sus extremos) en el eje y el otro
    extremo al brazo (elemento del cual se colgarán distintas
    pesas de distintos pesos a lo largo del trabajo
    práctico).

               
    Hace falta recordar que a este sistema se le asocia un
    dispositivo de alta tecnología 
    denominado "polea inteligente". Este dispositivo esta compuesto
    por una polea con bajo rozamiento  que lleva asociado
    consigo un sensor óptico que registra los movimientos
    rotacionales de la polea. El sensor óptico emite un rayo
    infrarrojo a partir de un emisor, así como también
    cuenta con un detector; ambos elementos montados en una estructura en
    forma de U que se encuentra rodeando a la polea. El rayo
    infrarrojo (emitido por el emisor) es recibido por el detector.
    Cuando el haz infrarrojo es interrumpido por el movimiento
    rotacional de la polea (mejor dicho, los rayos de la polea son
    los que cortan el rayo infrarrojo), la polea envía una
    señal a la interfaz (a la cual esta conectada). Paso
    seguido, la interfaz enviará el dato al computador,
    quien lo registrará. Esos datos
    serán grabados en un diskette. 

    Procedimiento
    Experimental

               
    Para determinar el momento de la fuerza de rozamiento se
    cometieron los siguientes actos:

               
    Como mencionamos anteriormente, nos fue necesario medir (para
    comenzar con nuestro práctico) el radio del eje del
    inerciómetro para luego poder calcular
    el momento de inercia (J0). El valor de dicho
    radio fue (0,0078 ± 0,003) m.

    Utilizando el metro, se tomaron ciertos puntos de referencia
    para nuestras mediciones, los cuales eran h1': punto desde el
    cual se soltaba el brazo con las pesas para comenzar la medición; h2: punto en el que se encontraba
    el mismo brazo cuando el hilo estaba totalmente desenrollado; y
    h3': punto más alto alcanzado por el brazo luego de haber
    superado el primer descenso. Luego, le restamos h2 a h1' y a
    h3'  ya que tomamos como "0"  la energía
    potencial de h2 (para simplificar los cálculos), y de esta
    manera obtenemos h1 y h3. Esto se realizó para cada
    instancia del experimento (los datos correspondientes se
    encuentran en las tablas I, II y III).

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