ANÍBALCADENA E. PRÁCTICAS DE LABORATORIO UNIVERSIDAD TÉCNICA DEL NORTE INFORME DE LABORATORIO DE FÍSICA II NOMBRE: SEMESTRE: CURSO: FECHA: LABORATORIO Nº 1 MOVIMIENTO CIRCULAR UNIFORME (MCU) Objetivos: 1. Al finalizar la práctica de laboratorio los alumnos estarán en capacidad de: Determinar las características generales del MCU 2. Determinar la magnitud de la velocidad lineal o tangencial en un MCU. Generalizar algunas características propias de la velocidad angular (ω) en el MCU. 3. Comprobar la dependencia de los conceptos como velocidad línea, velocidad angular, aceleración centrípeta, el período y radio de la trayectoria circular. Fundamento Teórico: Conceptos a investigar: Velocidad angular (ω) Período (Ƭ) Frecuencia (f) Velocidad tangencial (V) y aceleración centrípeta (ac) Materiales necesarios: Aro de Müller con sus accesorios (proporcionado en el laboratorio) Cronómetro. Base triangular (proporcionado en el laboratorio) Varilla (proporcionado en el laboratorio) Pesas de diferente gramaje (proporcionado en el laboratorio) Regla Papel milimetrado (3 hojas) Computador portátil Esquema: Es necesario para el desarrollo de la práctica, que los estudiantes repasen los conceptos y asistan con un portátil por grupo para simular lo visto en la experiencia. ANÍBALCADENA E. PRÁCTICAS DE LABORATORIO Procedimiento: 1. Realice el montaje del aro de Müller como lo indica la figura. Imprima al tambor un movimiento de rotación con la mano, con el fin de comprobar que existe rozamiento mínimo (el tambor debe girar sin dificultad alguna). 2. Luego coloque la pesa en el extremo de la cuerda, ubique un punto de referencia en el aro y suelte la pesa muy despacio, deje que la pesa toque el piso, aísle el sistema de la masa y deje que gire un par de vueltas y luego tome el tiempo para una vuelta, repita la operación para 2, 3, 4,5 vueltas consignando los datos en la siguiente tabla: Tabla 1 Número de vueltas (n) Intento 1 Intento 2 Intento 3 Intento 4 Intento 5 Promedio Período (T) 1 2 3 4 5 3. Determine el radio del aro de Müller en metros: ______ 4. Determine el promedio de cada medición que realizó y determine el período (recuerde T = tiempo que tarda la partícula en realizar una vuelta o revolución) 5. Muestre en el espacio correspondiente el procedimiento que emplearía para encontrar la velocidad angular y la velocidad lineal. ANÍBALCADENA E. 6. PRÁCTICAS DE LABORATORIO Complete la tabla N° 2 Tabla 2 Número de vueltas (n) 1 2 3 4 5 Período (Ƭ) Frecuencia (f) Vueltas Segundos vueltas/s Velocidad angular (ω) Velocidad tangencial (V) Aceleración Centrípeta (Ac) Rad/s m/s m/s2 7. En su computador, tome alguno de los siguientes simuladores y realice el experimento considerando los datos del montaje http://www.walter-fendt.de/ph14s/circmotion_s.htm http://www.xtec.cat/~ocasella/applets/movcirc/appletsol.htm Tenga en cuenta que debe tomar una foto de la simulación e incluirla en su informe final de laboratorio. Utilice la tecla Print screen o impr pant según sea el caso. 8. Realice en el papel milimetrado las siguientes graficas: a) N vs. Ƭ b) Ƭ vs. V c) Ac vs. Ƭ 9. Realice el análisis de cada gráfica: Observaciones y conclusiones: ¿Qué conclusiones puede inferir con respecto a la velocidad angular y la velocidad tangencial? ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ Mencione tres ejemplos de movimiento circular uniforme, como el estudiado en este experimento. ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ ANÍBALCADENA E. PRÁCTICAS DE LABORATORIO ¿Si varía la pesa que coloca en el cordel variaran los datos? ¿Porque si o porque no? ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ Reafirma tus conocimientos - Resuelve los siguientes ejercicios: Una rueda de 50 cm de radio gira a 180 r.p.m. Calcular: a) El módulo de la velocidad angular en rad/s b) El módulo de la velocidad lineal de su borde. Resultado: c) Su frecuencia. Resultado: Teniendo en cuenta que la Tierra gira alrededor del Sol en 365.25 días y que el radio de giro medio es de 1.5 1011 m, calcula (suponiendo que se mueve en un movimiento circular uniforme): a) El módulo de la velocidad angular en rad/día b) El módulo de la velocidad a que viaja alrededor del Sol c) El ángulo que recorrerá en 30 días. d) El módulo de la aceleración centrípeta provocada por el Sol. Calcular cuánto tiempo pasa entre dos momentos e n que Marte y Júpiter estén sobre el mismo radio de sus orbitas (suponiendo que ambos se mueven con un movimiento circular uniforme). Periodos de sus orbitas alrededor del Sol: Marte: 687.0 días Júpiter: 11.86 años. Un piloto de avión bien entrenado aguanta aceleraciones de hasta 8 veces la de la gravedad, durante tiempos breves, sin perder el conocimiento. Para un avión que vuela a 2300 km/h, ¿Cuál será el radio de giro mínimo que puede soportar? Tenemos un cubo con agua atado al final de una cuerda de 0.5 m y lo hacemos girar verticalmente. Calcular: a) El módulo de la velocidad lineal que debe adquirir para que la aceleración centrípeta sea igual a la gravedad. b) El módulo de la velocidad angular que llevara en ese caso. La Estación Espacial Internacional gira con velocidad angular constante alrededor de la Tierra cada 90 minutos en una órbita a 300 km de altura sobre la superficie terrestre (por tanto, el radio de la órbita es de 6670 km). a) Calcular la velocidad angular w b) Calcular la velocidad lineal v c) ¿Tiene aceleración? En caso afirmativo, indicar sus características y, en caso negativo, explicar las razones de que no exista. Bibliografía http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/sedes/manizales/4070002/contenido/capitulo2_5.html#uniforme Simuladores: http://perso.wanadoo.es/cpalacio/mcu2.htm http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/sedes/manizales/4070002/laboratorios/mov_circular.html http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/dinamica/circular1/circular1.htm