Laboratorio de Fuerza Centrípeta Nombre

Laboratorio de Fuerza Centrípeta
Nombre____________________________
PSI Física
Objetivos:
 Verificar que la fuerza centrípeta es proporcional a v 2
 Aplicar la segunda ley de Newton para encontrar la masa del objeto giratorio
Materiales:
 Tubo de plástico de 10 cm a 20 cm de largo, 1 cm de diámetro exterior (pulido en
ambos extremos)
 Hilo de Nylon de 1.0 m
 Regla
 Tapón de goma (masa desconocida)
 Arandelas (todas del mismo tamaño) o pesas
 Tapón
 Cronómetro
 Gafas de Seguridad
Marco teórico:
La fuerza centrípeta es una fuerza neta que siempre apunta hacia el centro del círculo,
mientras que un objeto se mueve en MC. Utilizarán la fuerza centrípeta para verificar que es
directamente proporcional a la velocidad al cuadrado y luego, calcularán la masa del tapón.
Nota: ¡introducir todos los datos y resultados de los cálculos en la tabla al final de este folleto!
Preparación:
1. Pasen el extremo libre de la cuerda de nylon a través del tubo de plástico y ajustar de
modo que el radio de la trayectoria circular del tapón será de unos 40 - 60 cm. Anoten
este radio = ___________ metros en la columna 2 de la tabla. Coloquen la cinta (en
lugar de un clip, como se muestra en el diagrama) algo por debajo del extremo del tubo
2. Aten el tapón de goma a un extremo de la cuerda de nylon y cuelguen un peso en el
otro extremo. Si los pesos son arandelas:
a. Pesen todas las arandelas que van a utilizar
b. Aten un clip parcialmente desplegado al final de la cuerda
c. Deslicen las arandelas sobre el clip en la cuerda
d. Como alternativa a un clip, pueden atar un perno en la cuerda. Luego, deslicen
las arandelas dentro y fuera, asegurándolas con el perno de acompañamiento.
3. Practiquen girando el tapón en una trayectoria horizontal circular por encima de su
cabeza. Asegúrese de que gire el tapón de goma con una velocidad correcta. Si la
cinta se queda un poco por debajo del tubo de plástico, entonces está girando con una
buena velocidad. Si la cinta se mueve hacia arriba contra el tubo, el tapón está
girando demasiado rápido. Si la cinta comienza a bajar el tapón gira muy lento.
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Procedimiento de medición:
Para cada uno de 4 pesos diferentes que cuelgan en el final de la cuerda:
1. Registren el peso en newtons (tabla columna 1).
2. Asegúrense de que el radio de su círculo sea el mismo.
3. Cuando el tapón se mueva a la velocidad de rotación deseada, uno de los alumnos
debe cronometrar el tiempo que tarda para completar 20 vueltas, y registrarlo (tabla
columna 3)
Análisis de Datos:
1. En la tabla de datos:
 Calculen el tiempo para una revolución T= t / 20. (tabla columna 4)
 Calculen la circunferencia, 2πr (π=3.14). (tabla columna 5)
 Calculen la velocidad del tapón v = 2πr/T. (tabla columna 6)
 Calculen v 2 . (tabla columna 7)
 Calculen la aceleración centrípeta v 2 /r. (tabla columna 8)
2. Tracen la Fuerza centrípeta, FC vs. aceleración radial v 2 /𝑟 en la grilla de la derecha.
 Incluyan el origen (0,0) como un punto en su línea.
 Dibujen la recta de mejor ajuste pasando por el origen.
a) ¿Cuál es la
pendiente de esta
recta?
b) ¿Cuáles son las
unidades de la
pendiente?
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Aplicaciones:
1. Se realizó el mismo experimento. Esta vez se conoce que la masa de los tapones es m
= 0.05 kg, el radio de la cadena es 0.4 m y el período es de 0.25 s. ¿Cuál es el peso de
la masa suspendida?
2. Cuando un auto se mueve en un círculo, la fuerza que le permite seguir moviéndose en
un círculo es la fricción estática. Si un auto de 1.000 kg se mueve a 45 m / s alrededor
de un lazo con un radio de 60 m, ¿Qué fuerza de fricción estática está experimentando?
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Laboratorio de Fuerza centrípeta y análisis de la Tabla de datos
Ens
ayo
(1)
Peso de
Masas
suspendidas
(N)
𝐅𝐂
(2)
Radio (m)
(igual para
todos)
(3)
Tiempo
durante 20
revoluciones
(s)
(4)
Periodo (s)
(5)
Circunferencia (m)
(igual para todos)
T=t/20
2πr
r
(6)
Velocidad
(m/s)
(7)
Velocidad2
(m/s)2
v=2πr/T
v2
(8)
Aceleración
Centrípeta
(m/s2)
v2 /r
t
1
2
3
4
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