Informe Fisica 11

INFORME DE FISICA

RODADURA

UNIVERSIDAD DE LA SABANA

FACULTAD DE INGENIERIA

SEMESTRE: 2

David Castañeda Matiz 201413902

Sebastián Esquivel García 201411896

Jernard Ducon Cardona 201411989

Sebastian Gomez Parra 201411656

Objetivo general

Verificar si la aceleración con que ruedan varios cuerpos rígidos sobre una superficie inclinada y determinar si coincide con su predicción teórica.

Objetivos específicos

Entender y acoger los términos de aceleración dinámica, leyes de newton relacionados con la dinámica, rodadura y demás utilizados en el laboratorio para su desarrollo en este y en sus estudios pertinentes.

Entender el concepto de aceleración dinámica y la manera de hallarlo

experimentalmente y teóricamente.

Introducción

Se pretende posicionar varios cuerpos rígidos circulares que se dejan rodar sobre una superficie inclinada y se calcula su aceleración en términos de la distancia x y el tiempo t que tarda en recorrerla. Se deja rodar sobre una superficie horizontal inclinada un ángulo, este tendrá una aceleración dinámica que depende del momento de inercia, del ángulo de inclinación de la superficie y de la aceleración del la gravedad g. Se obtendrá la aceleración a partir de las relaciones dinámicas dadas por las leyes de Newton para, una esfera maciza, una esfera hueca, un cilindro macizo, un cilindro hueco.

Materiales

Soporte metálico

Tabla

Cronómetro

Metro

Una esfera maciza.

Una esfera hueca.

Un cilindro macizo.

Un cilindro hueco.

Marco teórico

Aceleración dinámica

El concepto de dinámica es la parte de la física que estudia la relación existente entre las fuerzas que actúan sobre un cuerpo y los efectos que se producirán sobre el movimiento de ese cuerpo.

Los antiguos pensadores griegos creían que la velocidad y la constancia del movimiento en la línea recta de un cuerpo (fenómeno descripto años más tarde como movimiento rectilíneo uniforme o MRU) estaban proporcionalmente relacionadas con una fuerza constante. Por extensión, se creía que la caída de un cuerpo pertenecía a esa categoría, por lo que se suponía que caería más rápido el cuerpo que más pesara. Luego, Galileo Galilei entendió que la caída de los cuerpos no podía ser un movimiento uniforme, y que desde una misma altura, dos cuerpos de distinto peso tardan lo mismo en caer. Este contexto fue lo que posibilitó que algunos años después, Isaac Newton estableciera las tres leyes fundamentales de la dinámica, que explicaban las pautas fundamentales del comportamiento de los cuerpos.

Leyes de Newton

El principio de inercia: que indica que cuando un cuerpo está en reposo, o describe un movimiento de las características de MRU, las fuerzas que se aplican sobre él tiene una resultante nula. Hay que tener mucho cuidado en este caso, ya que influyen, por ejemplo, la fuerza de rozamiento. Cuando las fuerzas se equilibren realmente podrá darse el MRU.

La fuerza es igual a la masa por la aceleración: Esta es la fórmula fundamental de la dinámica, y llega a partir de suponer un cuerpo en reposo sobre una superficie horizontal, que es sujeto a una fuerza paralela a esa superficie, pudiéndose prescindir del rozamiento: veremos que el cuerpo se pone en movimiento a una aceleración constante. Si se le aplica otra fuerza de mayor intensidad, la aceleración variará proporcionalmente. De este modo se llega a esa fórmula, y se puede establecer la unidad internacional de fuerza, el Newton (N), definida como la fuerza que impulsa a una masa de un kilogramo con una aceleración de un metro por segundo al cuadrado.

Ley de acción y reacción: Siempre que un cuerpo ejerza una fuerza sobre otro, este segundo ejerce una contraria de igual intensidad y dirección pero sentido contrario sobre el primero. El primer ejemplo es el de un cuerpo que pese sobre una superficie, que recibirá de esa la acción de una fuerza que opone a la de atracción que la tierra ejerce sobre él. Estas leyes son las fundamentales de la dinámica, que aplican fundamentalmente sobre el movimiento rectilíneo uniforme. Sin embargo, también existe una dinámica del movimiento circular, que sucede cuando se puede mantener la fuerza que se aplica sobre un cuerpo constantemente en módulo, perpendicular a la dirección del movimiento. Esto se produce, por ejemplo, en el caso de la fuerza de atracción constante del Sol sobre un planeta, lo que evita que este ejerza un movimiento rectilíneo en vez de la órbita.

Momento de inercia

Es una medida de la inercia rotacional de un cuerpo. Cuando un cuerpo gira en torno a uno de los ejes principales de inercia, la inercia rotacional puede ser representada como una magnitud de escalar llamada momento de inercia. Sin embargo, en el caso más general posible la inercia rotacional debe representarse por medio de un conjunto de momentos de inercia y componentes que forman el llamado tensor de inercia. La descripción tensorial es necesaria para el análisis de sistemas complejos, como por ejemplo en movimientos giroscopios.

El momento de inercia refleja la distribución de masa de un cuerpo o de un sistema de partículas en rotación, respecto a un eje de giro. El momento de inercia sólo depende de la geometría del cuerpo y de la posición del eje de giro; pero no depende de las fuerzas que intervienen en el movimiento.

El momento de inercia desempeña un papel análogo al de la masa inercial en el caso del movimiento rectilíneo y uniforme. Es el valor escalar del momento angular longitudinal de un sólido rígido.

Constantes de inercia (KI)

...