UNIVERSIDAD TÉCNICA DE MANABÍ FACULTAD DE CIENCIAS BÁSICAS DEPARTAMENTO DE FÍSICA LABORATORIO DE FÍSICA HOJA DE DATOS TÉCNICOS Docente de la asignatura: Nivel: Carrera: Fecha: Apoyo docente en laboratorio: Ing. Mendoza Moreira Erick Robinson Alumno que realiza la práctica: Paralelo: Horario: PRÁCTICA N⁰ 3 TÍTULO DE LA PRÁCTICA: TORQUE, TRABAJO Y POTENCIA EN EL MOVIMIENTO ROTACIONAL DATOS TÉCNICOS Fórmula para la conversión de ángulos de grados a radianes: 𝜃(𝑟𝑎𝑑) = (𝜃)𝑜 ∗(π/180o) Foto-celda 1 Foto-celda 2 Foto-celda 3 Posición 𝜃 1(𝑟𝑎𝑑) = 𝜃 2(𝑟𝑎𝑑) = 𝜃 3(𝑟𝑎𝑑) = Tiempo en Radio 1 𝑡1(𝑠) = 𝑡2(𝑠) = 𝑡3(𝑠) = Tiempo en Radio 2 𝑡1(𝑠) = 𝑡2(𝑠) = 𝑡3(𝑠) = Radio 1 Radio 2 𝑅1 = 0,045 𝑅2 = 0,030 (m) (m) Masa colgante 𝑚𝑐 = (kg) - Llene esta hoja con bolígrafo, no se admiten manchas ni borrones de datos. - El informe de práctica deberá contener, obligatoriamente, esta hoja de datos técnicos. UNIVERSIDAD TÉCNICA DE MANABÍ FACULTAD DE CIENCIAS BÁSICAS DEPARTAMENTO DE FÍSICA LABORATORIO DE FÍSICA HOJA DE REPORTE PRÁCTICA N⁰3 TORQUE, TRABAJO Y POTENCIA EN EL MOVIMIENTO ROTACIONAL 1. OBJETIVOS Comprobar de manera experimental que en el movimiento rotacional el valor de torque aumenta conforme aumenta el radio donde se aplica la fuerza de empuje. Comprobar de manera experimental que en el movimiento rotacional el valor de trabajo y potencia depende de forma proporcional al torque aplicado. 2. MATERIALES Y EQUIPOS Cables de conexión de 100cm de longitud. Soplante. Medidor de displey de 4 tiempos. Pie cónico. Varilla redonda de 50cm de longitud. Doble nuez. Disco graduado. Diafragma. Hilo de 1,75 metros. Porta pesas y masas colgantes. Polea. Abrazadera en C. Trípode. 3. ACTIVIDADES: 1. Realice el montaje respectivo con la ayuda del responsable del laboratorio. UNIVERSIDAD TÉCNICA DE MANABÍ FACULTAD DE CIENCIAS BÁSICAS DEPARTAMENTO DE FÍSICA LABORATORIO DE FÍSICA 2. Escoja el nivel de aire del soplante y no lo cambie durante toda la experimentación. 3. Ubique el display de 4 tiempos en modo de funcionamiento “S” como indica la figura 4. Coloque las barreras fotoeléctricas compacta a las posiciones deseadas, tomando en cuenta que la primera barrera debe estar ubicada por delante del diaframa. 5. En la tabla de datos técnicos registre los ángulos escogidos (𝜃) a las que están ubicadas cada una de las barreras fotoeléctricas compacta (recuerde transformar de grados a radianes). 6. Ubique el diafragma del disco graduado en su posición inicial y encienda el soplante. 7. Observe que el diafragma pase por cada barrera fotoeléctrica compacta. 8. Registre, en la tabla de datos técnicos, los tiempos (𝑡) dados por el displey de 4 tiempos, para cada uno de los ángulos a los que están ubicados las barreras fotoeléctricas compacta. 9. Repita los pasos 6, 7 y 8 con el nuevo radio señalado. 4. TABULACIÓN DE DATOS 1. Determinar la velocidad angular que posee el diafragma en cada una de las fotoceldas, (Aplique la ecuación planteada en la tabla 1). 2. Determinar la aceleración angular calculada y la aceleración angular promedio que lleva el disco en cada uno de sus radios. (Aplique las ecuaciones planteadas en la tabla 1, y con sus cálculos demuestre que para cada radio la aceleración angular calculada es la misma o similar). 3. Determinar la tensión de la cuerda en función de su aceleración angular promedio y su respectivo radio. (Aplique la ecuación planteada en la tabla 1). Nota: Considere el valor de la gravedad (g) como 9,8 m/s2 UNIVERSIDAD TÉCNICA DE MANABÍ FACULTAD DE CIENCIAS BÁSICAS DEPARTAMENTO DE FÍSICA LABORATORIO DE FÍSICA TABLA 1 Masa del cuerpo colgante Radio R (m) 𝒎𝒄 (kg) Fotocelda Posición Tiempo 𝜽 (rad) 𝒕 (s) Aceleración angular calculada 2𝜃 𝑎𝒄 = 𝑎= 𝑡2 (rad/s ) 0,045 0,030 1 2 3 ∑ 𝛼𝑐 3 (rad/s2) 2 1 2 3 Aceleración angular promedio Tensión 𝑻 = 𝑚𝑐(𝑔 − 𝑅𝛼) (N) 4. Determinar el Torque formado en el disco en función de la tensión de la cuerda y su respectivo radio. (Aplique la ecuación planteada en la tabla 2). 5. Determinar el Trabajo realizado por el disco en función del torque y su respectiva posición al pasar por la foto-celda. (Aplique la ecuación planteada en la tabla 2). 6. Determinar la Potencia que posee el disco en función del trabajo que realiza y el tiempo que emplea para llegar a cada foto-celda. (Aplique la ecuación planteada en la tabla 2). TABLA 2 Radio R (m) Tensión Torque 𝑻 (N) 𝑟 = 𝑇𝑅 (N.m) Fotocelda 0,045 1 2 3 0,030 1 2 3 5. GRÁFICAS: Posición Tiempo Trabajo 𝜽 (rad) 𝒕 (s) 𝑾 = 𝑟𝜃 (J) Potencia 𝑷= 𝑊 𝑡 (Watt) UNIVERSIDAD TÉCNICA DE MANABÍ FACULTAD DE CIENCIAS BÁSICAS DEPARTAMENTO DE FÍSICA LABORATORIO DE FÍSICA Empleando los datos obtenidos de la tabla 1, realizar las 2 gráficas de posición en función del tiempo (𝜃 𝑣𝑠 𝑡) mediante el programa Excel, comprobar la ley física del MCUV que menciona que la aceleración angular se mantiene constante en cada instante de tiempo. (presente una gráfica de puntos de dispersión con línea de tendencia y la ecuación de la recta) Empleando los datos obtenidos de la tabla 2, realizar las 2 gráficas de trabajo en función del tiempo (𝑊 𝑣𝑠 𝑡) mediante el programa Excel. (presente una gráfica de puntos de dispersión sin líneas y sin ecuación) Las gráficas indicadas deben ser presentadas en este apartado, mediante una captura de pantalla, pero sin recortarla. 6. CONCLUSIONES En este apartado del informe de la práctica de laboratorio, discuta los resultados obtenidos y si concuerda con la teoría aprendida en clase, indique si se cumplió o no el objetivo inicialmente trazado, además, debe responder las siguientes preguntas e incluirlas en el presente informe. …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………. Preguntas: 1. Sabiendo que: 𝑟 = 𝑇𝑅, entonces, ¿Qué tipo de relación guarda el torque de un disco en movimiento rotacional con el radio de giro? Argumente su respuesta. 2. Además de la fórmula 𝑟 = 𝑇𝑅, identifique cuál de las siguientes fórmulas se utiliza para calcular el torque de un disco en movimiento rotacional. También identifique qué variable representa cada símbolo. 𝑟 = 𝛼/𝐼 𝑟 = 𝐼/𝛼 𝑟 = 𝐼𝛼 𝑟 =……………………., 𝐼 =………………………., 𝛼 =…………………………….. 3. De acuerdo con su respuesta a la pregunta 2, ¿Influye la aceleración angular en el valor de torque del sistema? Argumente su respuesta. UNIVERSIDAD TÉCNICA DE MANABÍ FACULTAD DE CIENCIAS BÁSICAS DEPARTAMENTO DE FÍSICA LABORATORIO DE FÍSICA 4. De acuerdo con el experimento realizado en el laboratorio, ¿Qué fuerza causa el movimiento del sistema? Argumente su respuesta. 5. De acuerdo con el experimento realizado en el laboratorio, ¿Cuál de las siguientes fuerzas se puede considerar como la fuerza tangencial que movió el disco? Argumente su respuesta. Peso de la masa colgante La tensión de la cuerda Peso del disco 6. De acuerdo a lo desarrollado en esta guía, ¿En qué unidades de medida se presenta, los siguientes parámetros? a. El tiempo (t): ………………. b. Torque (𝑟): ……………… c. Trabajo (W): ……………… d. Potencia (P): ……………… 7. ANEXOS Colocar la hoja de datos firmada y al menos dos fotos que evidencie la realización en el laboratorio de la presente práctica.
