INSTITUTO ORIENTE DE PUEBLA, A.C. LABORATORIO DE FÍSICA BÁSICA SEXTO DE BACHILLERATO

INSTITUTO ORIENTE DE PUEBLA, A.C.
LABORATORIO DE FÍSICA BÁSICA
SEXTO DE BACHILLERATO
CICLO ESCOLAR 2014-2015
PRÁCTICA # 6: DESCRIBIENDO CÍRCULOS
Objetivo:
 Demostrar que no solo la cantidad de la masa que tiene un cuerpo es importante, sino también la distribución de
dicha masa, cuando dicho objeto se encuentra en rotación y esta ejerciendo un torque dado.
Contexto:
 Las bicicletas de carrera que se utilizan en las competencias son hechas con aleaciones muy ligeras, y muy a
menudo, llegan a pesar menos de 20 libras (9.1 kg). Las bicicletas usadas para grandes velocidades, sobre todo
en las competencias de pista, son todavía mas ligeras que las bicicletas de carrera, pesando solamente entre 11 y
15 libras (5.0 – 6.8 kg). A pesar de que es importante minimizar el peso de la bicicleta completa, es
particularmente importante minimizar el peso de las partes móviles. Todas las partes de la bicicleta contribuyen a
su inercia lineal, pero las partes movibles tambien contribuyen a su inercia rotacional. Los competidores por lo
tanto, están interesados sobre todo en las nuevas aleaciones o materiales sintéticos que hacen posible minimizar
el peso de los rines y de los engranes de la estrella. Entre menos masa tengan las partes que rotan, los
competidores podrán acelerar mas rápido.
 Como su nombre lo indica, la inercia rotacional es la propiedad que tienen los cuerpos a resistirse al cambio
durante el movimiento rotacional. Si la inercia rotacional de un cuerpo en reposos es grande, será muy difícil
ponerlo a girar. Si la inercia rotacional de un objeto que gira es grande, será tambien muy difícil hacer que se
detenga. Entre mas grande sea la inercia rotacional, mayor será la fuerza necesaria para hacerlo rotar.
 La inercia rotacional, no solo depende de la masa “m” de un objeto, sino que tambien depende de la distribución
de dicha masa con respecto al eje de rotación. La distancia con respecto a dicho eje es el mayor contribuyente a
incrementar la inercia rotacional, ya que el momento de inercia es proporcional a la masa y al cuadrado de la
distancia “r” a la que se encuentra dicha masa con respecto al eje de rotación.
Material:
 2 canicas de diferente diámetro *
 2 pelotas de esponja de diferente diámetro. *
 2 monedas de diferente diámetro. *
 2 discos sólidos de metal o de madera de
diferente diámetro (pedazos de una varilla, de
un palo de madera). *
 2 arillos de plástico diferente diámetro
(empaques, pedazos de manguera) *
 Libros gruesos o mochilas para inclinar el plano.
*
 1 lata de atún llena y la otra vacía (sin las 2
tapas). *
 1 plano inclinado
 3 botellas de plástico de fondo plano
 Aceite de bebé *
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Alcohol (puro, no desnaturalizado) *
1 trapo de cocina o franela *
1 pinza de ropa (tendedero) *
Colorante
Hilo delgado y resistente (hilaza)*
Tijeras *
2 Cronómetro (celulares)*
2 Calculadoras *
2 flexómetros, cintas métricas o reglas *
Masking tape o diurex *
2 soportes universales
1 varilla de soporte universal
2 pinzas para sujetar varilla
1 báscula digital
Parte #1: Energía cinética rotacional:
1. ¿Todos los objetos ruedan (rotan) a la misma velocidad?
2. Coloca dos esferas sólidas del mismo material pero de diferente radio (diferente masa) al mismo nivel sobre un
plano inclinado en un 10% (la altura del plano corresponde al 10% de su longitud), déjalas rodar y mide el
tiempo necesario para que cada una de las esferas llegue al final del plano inclinado.
3. Repite la misma actividad, usando otro objeto esférico con diferentes radios y diferente composición (balines,
canicas, pesos de pescar, etc.)
4. ¿Todas las esferas aceleran al mismo ritmo?
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5. Repite la actividad usando una gran variedad de discos (cilindros sólidos como monedas, secciones de palos de
madera, latas de comida semisólida, y una gran variedad de anillos como pedazos de manguera, latas sin tapas).
¿Todos los discos alcanzan el fondo de la rampa al mismo tiempo? ¿Qué hay de los arillos? ¿Hay alguna
diferencia en el tiempo promedio requerido por los discos, las esferas o los arillos para alcanzar el final de la
rampa?
6. Repite el experimento usando un plano inclinado en un 20%.
Masa
Esferas
Diámetro
Tiempo
Discos
Masa
Diámetro
Tiempo
Plano inclinado 10%
Masa
Aros o anillos
Diámetro
Tiempo
Plano inclinado 20%
Parte #2: Superficies líquidas curvas
1. Llena ¾ partes de una botella con agua de color.
2. Llena una segunda botella con 1/3 parte de agua de color y 1/3 parte con aceite de bebé (puedes agregarle otro colorante
al aceite).
3. Llena una tercer botella con ¼ parte de agua de color, ¼ parte con aceite de bebé y ¼ parte con alcohol.
4. Pasa un cordón por el orificio de cada una de las tapas y amárralo formando un gran nudo por el lado interior de la misma.
Luego fíjalos con masking tape.
5. Tapa las botellas y suspéndelas de la varilla que cuelga de 2 soportes universales.
6. Coloca una pinza de ropa (tendedero) en el hilo junto a las tapas sin aprisionar, para evitar que las botellas se bamboleen
demasiado cuando está girando.
7. Tuerce la cuerda varias veces y luego deja que las botellas gire libremente.
8. Observa cómo se va curveando la superficie a medida que se incrementa la velocidad. ¿Por qué se curva la superficie?
9. ¿Qué sucede si se hace girar a la botella que ahora contiene a dos líquidos que no se mezclan? ¿Por qué sucede esto?
10. ¿Cómo se ve las superficies cuando son 3 líquidos los que giran en la botella?
Cuestionario:
1. Menciona 10 objetos que se muevan describiendo una trayectoria circular.
2. ¿Qué produce la fuerza, es decir, que tipo de fuerza, es la que hace que un objeto se mueva describiendo una trayectoria
circular?
3. ¿Por qué debe existir una fuerza neta, para que el objeto describa un círculo?
4. ¿Qué puedes concluir acerca de la magnitud y dirección de la aceleración obtenida en el acelerómetro sobre la mesa
giratoria?
5. Las figuras A, B, C y D muestran la superficie del líquido en una situación en particular. De acuerdo a lo que observaste
durante el experimento, ¿Qué situación de las que observaste corresponde con las figuras que se muestran a continuación?
ING. MARGARITA ZAGO M.
Prac Lab FB1#6 Describiendo Círculos.doc
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Las cuatro figuras anteriores también muestran un arreglo de flechas diferente, que representan la magnitud y la dirección
de la aceleración en diferentes puntos. ¿Cuál de las figuras en cuanto a dichas flechas, es la correcta? Explica las razones
de tu elección.
Si estas sentado en el asiento trasero de un coche ¿Quién cae en el regazo de quién cuando el coche da vuelta, la persona
más cercana la curva, o la que está del lado más alejado de la curva?
Si un coche toma una curva a altas velocidades, ¿Qué llantas se despegan primero del pavimento? ¿las internas a la curva o
las externas a la curva? ¿Por qué?
¿Por qué puede salir volando una llanta de un coche si ésta se hace girar a altísimas velocidades?
¿Por qué la tierra es achatada en los polos y ensanchada en el ecuador?
¿Qué crees que pasaría con una semilla que se pone a germinar sobre una mesa giratoria durante una semana? ¿La
plántula crecería hacia fuera, hacia adentro o completamente vertical?
Si colocas una caja petri y la pones a girar sobre la mesa giratoria a cierta velocidad y después introduces una goma de tal
modo que toque la pared de la caja petri pero no el fondo, la goma permanece pegada a la pared. ¿Por qué ocurre esto?
¿Qué pone en movimiento a los líquidos dentro de la botella?
Conclusión
Bibliografía
ING. MARGARITA ZAGO M.
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