MOVIMIENTO Circular UNIFORME- Octava Experiencia

7/23/2019 MOVIMIENTO Circular UNIFORME- Octava Experiencia

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Octavo Informe de Laboratorio deFsica I

Profesor: Vctor Quiones Avedao

Periodo Acadmico: 2012-1

EAP: Fsica

Integrantes:

-Luis Camacho (12130075)

-Alejandro Condori (12130080)

-Jos Centeno (12130078)

-Gerson Puruguaya (12130101)

-Renzo Rueda (12130026)

2012 / 06 /21

Lima - Per


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Universidad Nacional Mayor de San Marcos

Facultad de Ciencias Fsicas

Octavo informe de Laboratorio de Fsica Pgina 2

MOVIMIENTO RECTILINEO UNIFORME

I. OBJETIVO1. Comprender y explicar el movimiento circular uniforme.

2. Interpretar fsicamente que significa la Fc (Fuerza centrpeta).

3. Medir la fuerza centrpeta que acta sobre un cuerpo de masa M que describe un

movimiento circular uniforme.

II. INSTRUMENTOS Y MATERIALES- Equipo completo de movimiento circular.

- Juego de pesas.

- Portapesas.

- Regla.

- Balanza.

- Cronmetro.

-Nivel de burbuja.

III. FUNDAMENTO TERICOCuando una masa M se mueve describiendo un movimiento circular uniforme,

sobre sta acta una fuerza dirigida hacia el centro de la curvatura llamada fuerza

centrpeta. Por la segunda ley de Newton, la magnitud de Fc esta dada por la

siguiente relacin:

donde a es la aceleracin dirigida tambin hacia el centro de la curvatura, siendo

esta la aceleracin responsable del cambio de direccin de la velocidad.Frecuentemente a esta aceleracin se la llama aceleracin centrpeta.

Donde v es la rapidez (constante) y R es el radio de la trayectoria circular.

De otro lado, la magnitud de la aceleracin centrpeta es:

Donde es la velocidad angular y f es la frecuencia.

Luego, la fuerza centrpeta se expresa tambin como:


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IV. PROCEDIMIENTO

Recomendacin: cada caso corresponde a un radio determinado de giro, por lo que

se debe hacer las medidas para cada parte del procedimiento sin variar el radio.

Primera Parte: Determinacin del valor de la fuerza centrpeta a partir de lasmedidas de frecuenciaf, del radio R y de la masa M 1. Antes de operar el equipo determine el valor de la masa M haciendo uso de la

balanza.2. Desconecta la masa del resorte. Elija un radio de giro mediante el indicador.

Desplace el indicador hasta el radio de giro elegido. Ajuste los tornillos que

aseguran la base del indicador. Mida el radio con la regla.3. Corra el eje del cual pende la masa M (mvil), hasta que el indicador coincida con la

punta del extremo inferior de la masa. Ajuste el tornillo en dicha posicin.

4. Corra el contrapeso hasta que lo ubique aproximadamente a la misma distancia del

eje vertical al igual como este la masa M hasta lograr el equilibrio y luego ajuste eltornillo del contrapeso en dicha posicin.

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

6. Haga rotar el eje vertical y aumente la velocidad de giro de la masa M hasta que la

punta de sta pase exactamente por encima del indicador del radio de giro. Trate demantener esta posicin dndole suaves impulsos al eje vertical, de esta manera la

masa M estar describiendo muy aproximadamente un movimiento circular

uniforme en un plano horizontal. Observe la Fig. 1.

Figura 1


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7. Utilice el cronmetro para medir el tiempo t que demora la masa M en realizar 20

ms revoluciones.

El valor de la frecuenciafes igual al nmero de revoluciones (20 el numerode revoluciones elegido) dividido entre el tiempo t que tarda la masa en

realizar estas revoluciones.

8. Repita cinco veces el proceso de medicin de la frecuencia y calcule el valor

promedio.

9. A partir de la ecuacin obtenga el valor de la fuerza centrpeta Fc.

Segunda Parte:1. Observe la figura 2 y coloque el equipo tal y como se ve, teniendo en cuenta que las

masa en el portapesas son el dato m cuyo efecto es llevar al mvil de masa Mhasta que la punta de su extremo inferior coincida con el indicador de radios.

Figura 2

2. observe la figura 3. Como se trata de usar el diagrama de cuerpo libre se puededemostrar que:

De donde se concluye que el mdulo de la fuerza del resorte Frtiene la misma

magnitud que la fuerza centrpeta Fc responsable del movimiento circular.


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3. La magnitud de la fuerza F, se determina colocando masas en el portapesas; mg es

el peso necesario para que la punta del mvil de masa M pueda estar sobre la varilla

del indicador de radio R.

Figura 3

Tercera Parte: En el cuestionario que sigue la pregunta debe ser evaluada

experimentalmente y analticamente

1. Sin retirar las pesas del portapesas observe que sucede cuando se coloca una masa

de 200g sobre el mvil. Calcule el periodo de giro T.

Importante:

Consulte con su profesor para realizar la experiencia del mvil con masa (M+ 200)g .

Esta comprobacin experimental se recomienda hacerla para un tercer

radio. Conviene sujetar las masas de 200g con cinta maskingtape.

2. Proceda a trazar un nuevo diagrama de fuerzas para responder a esta observacin.

3. Sujetando los 200g sobre el mvil gire el eje vertical y calcule el periodo de giro T.

Compare los valores cinemticos del mvil (para f y Fc), cuando esta con la masa M

y luego con la masa (M + 200)g.


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Tabla 1

V. 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.

k=0.27

CasosR

(m)

R

(m)

M

(kg)

M

(m)

f

(s-1

)

f

(s-1

)

Fc

(N)

Fc

(N)m

Fr

(N)Er%

0.20 0.451 1.34 6.39

5.98

6.86%

15.05%0.84%

0.20 0.451 1.39 6.88

0.20 0.451 1.29 5.93

Resultados

0.18 0.451 1.35 5.84

5.48

6.57%

17.15%

7.12%

0.18 0.451 1.19 5.74

0.18 0.451 1.26 5.09

Resultados

0.16 0.451 1.17 4.59

3.822

20%

19.63%

26%

0.16 0.451 1.12 4.57

0.16 0.451 1.30 4.81

Resultados


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2. Marcar V o F segn corresponda:

I. En el movimiento circular uniforme la velocidad v de un cuerpo cambia

constantemente de direccin. (V)II. La fuerza centrpeta realiza trabajo sobre el cuerpo de masa m. (V )

III. Si el movimiento circular es uniforme no existe aceleracin. (F)

IV. Si un cuerpo no est acelerndose, no debe existir ninguna fuerza actuandosobre l (F)

3. Dibujar los vectores r, vry r. El cuerpo gira en un plano paralelo al XY.Matemticamente como lo explicara.

4. La fuerza centrpeta sobre qu masa acta?

Actua sobre la plomada negra.

5. Quin ejerce la fuerza centrpeta durante el movimiento?

El resorte

6. Cmo oper para mantener el mvil con movimiento circular uniforme?

Tratamos de mantener la velocidad constante.

7. Cules han sido las causas de los errores cometidos en la primera parte de la

experiencia?

Realizar las mediciones, controlar el tiempo y para mantener el MCU.

w

v a


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8. De alternativas para medir la fuerza centrpeta. Cules de ellas ofrecera mayor

grado de confianza?

Reemplazar el resorte por un dinammetro.

9. Verifique analticamente el paso anterior.

Marca el valor de la fuerza producida por el movimiento circular sobre la masa M

*Es mas eficiente calcular la aceleracin centrpeta utilizando el dinammetro, que calcular

la misma media mediante pesas.

10. Para la tercera parte (3), determine los valores cinemticos de frecuencia,

periodo, velocidad lineal (tangencial) y aceleracin centrpeta.

VI. CONCLUCIONESAprendemos una nueva forma de ver el tema de MCU en forma experimentalaplicados ala vida real. Vemos como funciona la fuerza centrpeta, elstica y potencial.resorte podemos calcular la aceleracin centrpeta, atreves de un resorte y un portapesas sin necesidad de poner en movimiento el porta pesas.

VII. RECOMENDACIONES

.Asegurar bien los soportes, para eliminar en lo mas posible las desviaciones al

momento de manipular la rampa.

Soltar la bola suavemente cuidando de no darle una velocidad inical mayor a cero.

Un alumno debe ponerse en frente del camino de la bola para que esta no rebote por el

laboratorio, lo cual puede causar accidentes.

Asegurar bien el papel blanco a la mesa para que este no s e mueva ni cause medidas

errneas.

Ubicar correctamente los instrumentos a utilizar.

VIII. BIBLIOGRAFA

Manual de Laboratorio de Fsica General 7ma Edicin

Fsica para la ciencia y la tecnologa Tipler-Mosca Editorial Revert 6ta

Edicin

Fsica: Ciencia e Ingeniera Serway-Jewett Editorial Cengage 7ma

Edicin

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