Laboratorio de física

FÍSICA 1

(MA-466)

FORMATO DE INFORME DE LABORATORIO

Sobre la calificación del Informe

El informe tiene cinco rubros generales:

Presentación: Sobre la presentación del informe (formato establecido) (2,0 puntos)

Marco Teórico: Objetivos y fundamento teórico (y bibliografía) (1,5 puntos)

Procedimiento experimental: Materiales y procedimiento experimental (1,5 puntos)

Análisis de resultados: Datos experimentales y análisis de datos (5,0 puntos)

Conclusiones: Conclusiones y sugerencias (3,0 puntos)

DATOS GENERALES DEL INFORME

Responsable del equipo de laboratorio: Brandon L. Rios Soria

Integrantes del equipo:

Integrante Nº1: Brandon L. Rios Soria

Integrante Nº2: Percy Ortiz Ccalluco

Integrante Nº3: Emma Ramos Valle

Integrante Nº4: Carolina Chipana Castro

Título del laboratorio:

INERCIA ROTACIONAL DE UN DISCO Y ANILLO

MARCO TEÓRICO

Objetivos generales

Estudiar y obtener el momento de inercia rotacional de un disco y anillo, usando métodos dinámicos.

Fundamento teórico

1.2.1. TORQUE:

Sabemos que las fuerzas que actúan sobre un cuerpo pueden afectar su movimiento de traslación. La magnitud y dirección de la fuerza son importantes para modificar el movimiento rotacional pero también lo es la posición del punto de aplicación (Young, 2009, pág. 24).

-Fuerza cercana al eje de rotación: no es muy eficaz.

-Fuerza alejada del eje de rotación: más eficaz.

-Fuerza dirigida hacia el eje de rotación: no tiene efecto

Figura 01. Torque

Fuente:http://fis.ucv.cl/docs/fis-133/textos/Fisica-Universitaria-Sears-Zemansky-12va-Edicion-Vol1.pdf

1.2.3. Momento de inercia

El momento de inercia es una medida de la inercia rotacional de un cuerpo. Es similar a la inercia sólo que se aplica en rotación más que en un movimiento que sea lineal y puede pensarse como masa rotacional. Por el contrario de la inercia, el momento de inercia depende de la distribución de la masa en un cuerpo. Lo que quiere decir que a mayor distancia de la masa al centro de rotación mayor será el momento de inercia. Esto es en base a ejes principales de inercia, que se reflejan distributivamente en su masa en torno a un eje de giro.

Es la magnitud angular que nos indica la resistencia que tiene un objeto determinado a rotar, y el torque del cuerpo producirá un movimiento rotacional, que es necesario para producir el movimiento.

El momento de inercia depende entonces de la geometría del cuerpo y posición del eje, 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 (CASIOPEA, 2018, párr. 3).

Dependiendo entonces de:

Su forma

Distribución de su masa

Posición del eje de rotación

Geometría del cuerpo

Calcular el momento de inercia de una masa puntual en torno a un eje:

I=Mr2; en donde:

I = Movimiento de Inercia (unidades de masa longitud)

M = masa del elemento (unidad de masa)

R = distancia de la masa puntual al eje de referencia

El momento de inercia puede ser distinto considerando ejes de rotación ubicados en distintas posiciones:

Desde lo que se concluye que un mismo objeto puede tener distintos momentos de inercia, dependiendo del eje de rotación.

Mientras hay más masa lejos del eje de rotación mayor es el momento de inercia

Las unidades de medida son en Kg m2

Figura 02. Momento de inercia y energía cinética rotacional

Fuente:http://fis.ucv.cl/docs/fis-133/textos/Fisica-Universitaria-Sears-Zemansky-12va-Edicion-Vol1.pdf l

Figura 03. Ecuaciones de momento de inercia

Fuente:http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/inecon.html

Momento de inercia de un sistema disco-anillo

Para calcular el momento de inercia de un disco de masa M y radio R respecto de un eje perpendicular al plano del disco y que pasa por su centro tomamos un elemento de masa que dista x del eje de rotación. El elemento es un anillo de radio x y de anchura dx (Figura 04). Si recortamos el anillo y lo extendemos, se convierte en un rectángulo de longitud 2πx y anchura dx (García, 2010, párr. 4).

La masa del disco es es:

dm=MR22πxdx=2MR2xdx

El momento de inercia del disco es:

IC=0R2MR2x3dx=12MR2

Figura 04. Momento de inercia de un disco.

Fuente: http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/solido/din_rotacion/inercia/inercia.htm

Momento de inercia para distintos cuerpos

Figura 05. Ecuaciones de momento de inercia para distintos cuerpos

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