Dinamica De Rotacion

EXPERIENCIA Nº 6

“Dinámica de rotación”

Nombres: Maximiliano Negrete (Ingeniería civil en minas)

Claudia Parra Montecino (Ingeniería civil en metalurgia)

Belén Sáez Sandoval (Ingeniería civil en minas)

Curso: Laboratorio Física II

Código laboratorio: 10109-0-L-7

Profesora: Myriam Morales R.

1- Resumen:

Esta experiencia trata del estudio de la dinámica de rotación, en el cual se analizara la rotación de una hélice que se hará girar mediante una polea y el torque que ahí se produce, así observar cómo afecta la distribución de la masas respecto de un eje de rotación en la aceleración y en el momento de inercia de la hélice con los discos, y por ultimo analizar cómo actúa el torque neto con la aceleración angular y como estos influyen en la dinámica de rotación

2-Objetivos:

Objetivo general:

* Calcular el momento de inercia de un sólido (hélice) respecto de un eje de giro por medio de rotación. Objetivos específicos:

* Estudiar la relación entre torque neto y aceleración angular.

*Analizar el efecto de la distribución de masa respecto de un eje de rotación.

3- Desarrollo experimental.

Para el experimento es necesario implementar el montaje que se observa en la imagen (3.1.1)

En el cual al soltar la masa m, la hélice con las masas M en sus extremos comienzan a girar y mediante el programa graficado logger pro se obtiene el grafico velocidad (rad/s2) v/s tiempo (seg). Como se muestra en la imagen (3.1.2).

A partir de este grafico se obtiene la () con la cual se podrá calcular la aceleración tangencial, la tensión de la cuerda que provoca que la hélice rote , el torque neto y finalmente el momento de inercia. Con esto se pretende analizar el efecto de la distribución de masa respecto de un eje de rotación. En una primera instancia las masas de las hélices permanecerán a una cierta distancia del eje de rotación solo se irá variando las masa m que irá aumentando, luego se cambiaran las masas de la hélice acercándolas al eje de rotación y además se irá aumentando m.

Tabla 1

Representa los datos obtenidos en la primera parte de la experiencia. AL hacer girar el sistema con cuerpos de distintas masas. La aceleración angular se obtuvo de la pendiente del gráfico de cada ensayo luego de la rectificación, luego se calcular la aceleración tangencial para obtener la tensión de la cuerda, con la tensión se calcula el torque neto y por último el momento de inercia. Como ya se tenían el valor de las masas y del radio del disco que siempre será constante (), a partir de estos datos se puede calcular lo solicitado a partir de las siguientes fórmulas:

* Aceleración angular (α)

*aceleración tangencial…………….. at (m/s2) = α(rad/s2)* r (m)

*Tension……………………………….T (N) = m (kg)*r (m)* at (m/s2)

*Torque neto………………………….. to(N*m)= T (N)* r (m) *momento de inercia…………………...I (kg*m2)= (to(N*m))/(α(rad/s2))

*ΔI =(Imayor-Imenor)/2

m (kg) r (m) at (m/s2) α(rad/s2) T (N) to(N*m) I (kg*m2)

0.500 0.168 0.358 2.134 0.030 5.040*10-3 2.362*10-3

0.595 0.168 0.441 2.625 0.044 7.392*10-3 2.816*10-3

0.672 0.168 0.495 2.947 0.056 9.408*10-3 3.192*10-3

0.798 0.168 0.571 3.399 0.076 1.277*10-2 3.760*10-3

A partir de la tabla de datos anterior se puede obtener el valor promedio del momento de inercia de la hélice respecto a un eje de giro:

I =(3.032*10-3 ± 1.398*10-3) kg*m2

Tabla 2: Corresponde a los datos obtenidos en la segunda parte de la experiencia donde se utilizó el montaje del experimento anterior, se cambia la posición de las masitas M, las cuales se encontraban en los extremos de la barra, ahora se encuentran a una distancia R muy distinta, pasando desde R=0.168m a R=0.045m

m (kg) r (m) at (m/s2) α(rad/s2) T (N) to(N*m) I (kg*m2)

0.500 0.045 0.543 12.070 0.012 5.400*10-4 4.474*10-5

0.595 0.045 0.639 14.200 0.017 7.650*10-4 5.387*10-5

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