MOVIMIENTO CIRCULAR. 1. OBJETIVO DE LA PRACTICA. 2. MATERIAL. 3. TEORIA.

LABORATORIO DE MECÁNICA.
DEPARTAMENTO DE FÍSICA. UNIVERSIDAD CARLOS III DE MADRID.
MOVIMIENTO CIRCULAR.
1. OBJETIVO DE LA PRACTICA.
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Estudio del movimiento circular uniforme, uniformemente acelerado y momento de
inercia de una barra.
2. MATERIAL.
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Varilla metálica y eje de rotación.
Cronómetro electrónico y barrera fotoeléctrica.
Polea.
Motor.
Juego de pesas.
3. TEORIA.
En un movimiento circular la velocidad lineal, v, es proporcional a la velocidad angular, ω.
v = ωR
(1)
donde R es la distancia al eje de giro.
La aceleración angular, α, se define como
α=
dω
dt
(2)
con lo que la distancia angular, θ, barrida en un intervalo de tiempo, t, se obtiene integrando
las ecuaciones del movimiento
Z
1
θ = ωdt = αt2
(3)
2
Finalmente, el momento de las fuerzas ejercido sobre un sólido rı́gido de momento de
inercia I le comunica una aceleración angular α.
1
~ = Iα
M
~ = ~r × F~
(4)
4. METODO
EXPERIMENTAL.
4.1. Movimiento circular uniforme.
El montaje experimental se indica en la figura 1.
Figura 1. Movimiento circular uniforme.
Conectar el motor a la fuente de alimentación de corriente continua, 6V y menos de
1.5 A. (No superar estos valores dado que el motor se quemarı́a).
Poner el motor en funcionamiento a bajas revoluciones y esperar a que se estabilice
la velocidad de giro de la varilla.
Se procederá a medir:
a) Velocidad angular:
Mediante la puerta fotoeléctrica medir el tiempo transcurrido en el paso de dos extremos consecutivos de la varilla, lo cual corresponde a un ángulo barrido de 180o .
b) Velocidad lineal:
Medir el tiempo que tarda en pasar un extremo de la varilla por la puerta fotoeléctrica.
Para ello presionar el botón de invert–stop. La velocidad se obtendrá dividiendo el
diámetro de la varilla por este tiempo.
Repetir 3 veces cada una de estas medidas para hallar el valor medio. El proceso
anterior se repetirá 6 veces variando las revoluciones del motor.
4.2. Movimiento circular uniformemente acelerado.
En la figura 2 se indica el montaje experimental.
Al dejar caer la pesa, la varilla comenzará a girar con movimiento uniformemente
acelerado.
Se medirá el tiempo que tarda en pasar el extremo de la varilla por la puerta fotoeléctrica (como en el apartado b de la sección anterior) para 5 ángulos diferentes (π/2,
2
3π/2, 5π/2...).
Figura 2. Movimiento circular uniformemente acelerado.
Medir el grosor de la varilla, distancia de la barrera fotoeléctrica (punto donde se
encuentra el sensor) al eje de giro, el radio del cilindro al cual se encuentra enroscada la
cuerda que pone en movimiento la varilla y la masa del portapesas.
Realizar las medidas anteriores para masas de 10g y 20g sin variar el resto de las
condiciones experimentales.
5. CUESTIONES.
5.1. Movimiento circular uniforme.
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Representar gráficamente la velocidad lineal v frente a la velocidad angular ω, y calcular mediante un ajuste por mı́nimos cuadrados el radio de giro calculando los correspondientes errores.
5.2. Movimiento circular uniformemente acelerado.
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•
•
Calcular para cada ángulo la velocidad lineal. Hallar la expresión que relaciona ambas
magnitudes por medio de la aceleración angular.
Para cada serie de medidas realizadas con una misma masa, representar logarı́tmicamente v frente a θ y calcular mediante un ajuste por mı́nimos cuadrados la aceleración
angular α junto con su correspondiente error.
Calcular el momento de inercia I de la varilla junto con su error para cada una de las
aceleraciones del apartado anterior. Razonar los valores de α e I para cada una de
las masas.
Comentario crı́tico.
3