EXPERIMENTO N°4 DINÁMICA DE ROTACIÓN. Analizar el movimiento de un cuerpo rígido y aplicar conceptos de dinámica energía en una rueda Maxwell en traslación y rotación.
Enviado por carlos-fcm • 31 de Octubre de 2016 • Informes • 4.152 Palabras (17 Páginas) • 1.311 Visitas
EXPERIMENTO N°4
DINÁMICA DE ROTACIÓN
Objetivo Temático
Analizar el movimiento de un cuerpo rígido y aplicar conceptos de dinámica energía en una rueda Maxwell en traslación y rotación.
Objetivo Especifico
- Encontrar experimentalmente la relación entre la energía potencial y la energía cinética de traslación y de rotación de un cuerpo que inicia su movimiento partiendo del reposo sobre un plano inclinado constituido por dos ejes. El movimiento por rodadura y por consiguiente una de las componentes energéticas del modelo matemático será rotacional, cuyo momento de inercia respecto al eje de giro se calculara indirectamente.
- Calcular de manera directa los valores de los momentos de inercia de cada componente, sumándolos y comparándolos con el resultado anterior.
Materiales
[pic 2]
Tablero con rieles
[pic 3][pic 4]
[pic 5][pic 6]
Rueda maxwell Cronómetro
[pic 7][pic 8]
Regla milimetrada balanza
Procedimiento
- Se nivela la base del tablero con rieles.
- El ángulo de inclinación de las varillas no debe exceder el límite que haga que la rueda de Maxwell se deslice en lugar de que gire.
- Se segmenta los rieles del tablero separando los puntos en A0, A1, A2, A3, A4, A5 con 7 cm de separación entre puntos consecutivos. Luego, se utiliza el cronómetro para tomar las medidas de tiempo que toma al centro de la rueda en rodar desde el punto A0, hasta A1, se repite el procedimiento para los demás puntos.
- Se mide las alturas del centro de la rueda en los puntos A0, A1, A2, A3, A4, A5, respecto a la base del tablero.
- Hallamos con la balanza la masa de la rueda.
- Se toman las dimensiones de todas las partes de la rueda con el vernier, de modo que se puedas hallar el momento de inercia, se considera la rueda externa, la rueda interna, las barras que se encuentran entre ambas ruedas y el eje cilíndrico del medio. Estas 4 secciones, forman la rueda de Maxwell.
[pic 9]
Fundamento teórico
Energía cinética y momento de inercia
La energía cinética de un sistema (cuerpo rígido) es la suma de la energía cinética de traslación y de rotación de cada partícula que lo conforma. Para una mayor comprensión, se superponen estos movimientos (traslación y rotación).
- Energía cinética de traslación (traslación pura)
[pic 10][pic 11][pic 12][pic 13][pic 14]
[pic 15]
[pic 16]
[pic 17][pic 18][pic 19]
[pic 20][pic 21][pic 22]
La energía cinética de traslación del sistema (cuerpo rígido) está dada por:
[pic 23]
Donde es la velocidad lineal del centro de masa y M es la masa del sistema.[pic 24]
- Energía cinética de rotación (rotación pura)
Cuando un sólido rígido gira en torno a un eje que pasa por su centro de masas las partículas describen un movimiento circular en torno a dicho eje con una velocidad lineal distinta según sea la distancia de la partícula al eje de giro pero todas giran con la misma velocidad angular ω, ya que en caso contrario el sólido se deformaría.
[pic 26][pic 25]
[pic 27][pic 28][pic 29]
i
[pic 30]
[pic 31]
j [pic 32]
La energía cinética del sólido causada por el movimiento de rotación será:
[pic 33]
Donde es el momento de inercia del sólido con respecto al eje de rotación, resistencia que un cuerpo en rotación opone al cambio de su velocidad de giro, luego:[pic 34]
...