Universidad industrial de Santander

Escuela de Física

Laboratorio de Física IExperiencia L4

FUERZA CENTRIPETA

Grupo J3A, Subgrupo # 6

Saúl Sánchez Mantilla

Javier López Ortiz

Realización de la Práctica: Abril 12 de 2007

Entrega del Informe: Mayo 31 de 2007

Bucaramanga Primer semestre de 2007

INTRODUCCION

Este laboratorio permitió analizar el movimiento circular con sus variables, calculando el valor de la fuerza centrípeta y el efecto que produce sobre un cuerpo sometido a ella. En el aparato de fuerza centrípeta se analiza el movimiento circular variando el radio de rotación y la masa del objeto colgante así se observa la fuerza centrípeta y sus variaciones debidas a estos datos. Analizando también sus errores debidos a factores externos

2

DESCRIPCIÓN DEL MONTAJE EXPERIMENTAL / LISTA DEL EQUIPO USADO Y PROCEDIMIENTO DESARROLLADO EN LA PRÁCTICA:

El equipo utilizado para este laboratorio fue el siguiente:

Accesorio de fuerza centrípeta, plataforma rotante, juego de soporte y pesas. Balanza y cronometro. Hilo fuerte.

Este laboratorio se realizo en dos partes:

Parte A

En esta primera parte la fuerza centrípeta y la masa del objeto colgante se mantienen constantes.En primera medida se nivela la base “A” y la plataforma rotante. Luego se toma la masa del objeto colgante y se registra en la tabla 1, este objeto se cuelga desde el poste lateral y se conecta con el hilo al resorte pasando este hilo debajo de la polea del poste central. Después se coloca la polea de pinza al extremo de la plataforma rotante y de allí se hace colgar otra masa (50 a 150 gramos) se ata este objeto por medio de un hilo al objeto colgante. Luego se selecciona un radio alineando la ranura del poste lateral con cualquier posición deseada en la cinta métrica. Estos radios varían, pero el objeto sobre el poste lateral debe colgar verticalmente para esto s alinea la curva del objeto colgante con la ranura del poste lateral. Se alinea el soporte indicador en el poste central con el indicador de color naranja. Se quita polea y la masa suspendida sobre esta.Se hace girar el aparato de manera que el indicador este centrado en la plataforma hueca del poste central manteniendo la velocidad se miden tres veces el tiempo de 10 revolucione con el cronometro. Y se repiten todos los pasos pero variando el radio hasta completar la tabla 1

Parte B

En esta segunda parte el radio de rotación y la masa del objeto colgante deben permanecer constantes.La experiencia es parecida a la anterior solo que en esta parte del laboratorio se varían las masas que se suspenden sobre la polea.Con esta parte se llena la tabla 2 allí se toman cinco masas diferentes con radios constantes.

MARCO TEÓRICO

3

Cuando un objeto de masa “m” se mueve describiendo un circulo horizontal de radio “r” la fuerza centrípeta que actúa sobre la masa es:

Donde “v” es la velocidad tangencial y “w” es la velocidad angular (v = wr). Para medir la velocidad medimos el periodo de rotación, así:

Y la fuerza centrípeta esta dada por:

CALCULOS, RESULTADOS Y ANALISIS

4

Parte A

1. con los datos que tomo llene la siguiente tabla.

Numero de oscilaciones = 10Radios (cm.)

tprom. (s) Periodo T (s)

Error Absoluto

Error Relativo

T2 (s2) Error Absoluto

Error Relativo

6 6,670 0,6670 0,0120 0,0179 0,4400 0,01925 0,04377 6,500 0,6500 0,0700 0,1070 0,4225 0,00906 0,21458 7,103 0,7103 0,0065 0,0091 0,5040 0,00938 0,01869 7,480 0,7480 0,0200 0,0260 0,5590 0,03370 0,0603

10,5 7,700 0,7700 0,0065 0,0100 0,6000 0,01900 0,0310

Para r = 6

Error Absoluto de T =

Error Relativo =

Error Absoluto de T2

5

E. Relativo = 0,0437

2. Realice la grafica de r contra T2, analícela y mediante una regresión lineal calcule la pendiente.

Grafica # 1.

3. Del valor de la pendiente de la regresión anterior, encuentre el valor de la fuerza centrípeta, tome este valor como el valor experimental.

r en función de T2 Luego es la pendiente

4. el peso de la masa suspendida sobre la polea es igual a la fuerza centrípeta aplicada por el resorte. Calcule esta fuerza y tómela como valor teórico de la fuerza centrípeta y compárela con el resultado experimental. Tome g como 9,781 m/s2.

Ahora

6

Parte B

1. Con los datos de la tabla 1 completa la siguiente:

Numero de oscilaciones = 10 Radio = 8 cm.F (dinas) E. Absoluto E. Relativo tprom. (s) Periodo T(s) E. Absoluto E. Relativo

33726,96 903,420 7,9*10-5 8,406 0,841 0,0044 0,005248726,18 5199,56 0,106 7,870 0,787 0,0250 0,031755348,47 3789,01 0,068 7,660 0,766 0,0150 0,020067919,85 2361,04 0,034 7,470 0,747 0,0081 0,010893810,10 23483,0 0,250 7,110 0,711 0,0061 0,0086

para masa = 75,5g

T(s) =

Error Absoluto de T para m=75,5g.

Error Relativo =

Para hallar F necesito T2 y en este ejemplo T2 = 0,707 (s2)

Luego:

Error Absoluto de F

y dependen del aparato de medida (si tiene una escala analógica, se toma como error la mitad de la división mas pequeña de la escala).

= 0,05 y = 0,05

Pero

7

Ahora para T = 0,8041

Si

Y Error Relativo = Error % =

2. Grafique en el papel logarítmico F en función del T, uniendo los puntos graficados mediante una línea recta.

Grafica # 23. Calcule el valor de la pendiente de esta recta y el corte.

4. Encuentre los valores teóricos para las cantidades halladas en el numeral anterior y compare estos.

= -451759,5399 y = 408175,5936

5. Cuando la masa del objeto aumenta la fuerza centrípeta también aumenta porque ésta última es proporcional a la primera.

Se ve claramente en la formula

La masa es directamente proporcional a F

CONCLUSIONES Y OBSERVACIONES

8

Este laboratorio permitió analizar las variaciones que presenta la fuerza centrípeta al hacer cambios en radios de rotación y masa, primero se vio que al aumentar los radios el periodo de rotación aumenta. Y luego que al aumentar la masa del objeto se aumenta la fuerza centrípeta.

Los resultados con errores son debidos a factores de imprecisión tal es el caso de la velocidad de rotación, es muy difícil mantener una velocidad constante para centrar el indicador, esta velocidad varia. Al tomar la medida puede que se corra el periodo es otra imprecisión. El hilo que une las poleas puede que no este atado adecuadamente con la precisión necesaria.

Un cuerpo describe una trayectoria circular cuando esta sometido a una fuerza denominada fuerza centrípeta.

La relación existente entre esta fuerza y la aceleración está especificada por las leyes de movimiento “segunda ley de Newton”.

Al disminuir el radio disminuye el periodo. Pero el periodo es inversamente proporcional a la F. entonces cuando aumenta la fuerza centrípeta es porque el radio o el periodo han disminuido.

La masa del objeto colgante es proporcional a la fuerza centrípeta.

Una formula interesante que permite realizar el laboratorio fue:

La fuerza centrípeta siempre va dirigida hacia el centro del círculo.

BIBLIOGRAFÍA

1. Serway Raymond, “Física” Editorial Mc. Graw Hill, Cuarta edición, México 2. Finn A. , Física Vol. I: Mecánica, México 3. Resnick, Halliday, Krane, “Física”

9