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INFORME DE LABORATORIO DE FSICA I

MOVIMIENTO CIRCULAR UNIFORMEMOVIMIENTO CIRCULAR UNIFORME

I. INTRODUCCIN

En esta experiencia analizamos uno de los temas de la cinemtica que es

movimiento circunferencial uniforme, que es uno de los movimientos ms

simples del movimiento circunferencial.

En donde la partcula realiza recorridos iguales en intervalos de tiempo iguales

en forma circular.

Como es caso por ejemplo de los satlites que orbitan alrededor de la Tierra

realiza movimientos circunferenciales uniformes aproximadamente!.

Tambin analizaremos en esta experiencia, "a otras dos magnitudes que

intervienen en movimiento como es el periodo # la frecuencia. $racias estas

dos magnitudes podemos calcular la el tiempo que realiza dic"a partcula en dar

una vuelta # el numero de vuelta, revoluciones o ciclos que realiza una

partcula por cada unidad de tiempo.

%or ultimo estudiaremos la fuerza centrpeta que se presenta por acci&n de laaceleraci&n centrpeta # la masa del cuerpo que realiza el movimiento

circunferencial uniforme.

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II. EQUIPOS Y MATERIALES

Equipo completo de movimiento circular. 'uego de pesas

%ortapesas

(egla

)alanza

Cron&metro.

III. FUNDAMENTO

TERICO

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Cuando una masa * describe un movimiento circular uniforme, est sometida a una

aceleraci&n que se encuentra en el plano determinado por la tra#ectoria # dirigida

"acia su centro. Esta aceleraci&n es llamada aceleraci&n centrpeta.

+i existe aceleraci&n centrpeta, existe la llamada fuerza centrpeta c. Esta fuerzacentrpeta tambin est dirigida "acia el centro de la tra#ectoria # es responsable del

cambio de direcci&n del vector velocidad -.

a magnitud de la aceleraci&n centrpeta es/

ac 0 -1 ...................... 2!

(

3onde - es la rapidez constante! # ( es el radio de la tra#ectoria circular

a aceleraci&n centrpeta en funci&n de la frecuencia angular es igual a/

ac 0 1( .......... 1!

a aceleraci&n centrpeta en funci&n de la frecuenciaf# el radio de la

tra#ectoria circular ( es igual a/

41f 1( .................... 5!

%or la +egunda e# de 6e7ton, la magnitud de la fuerza centrpeta c ser

de la forma siguiente/

c 0 41f 1(* ................. 4!

IV. PROCEDIMIENTO

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(ecomendaci&n cada caso corresponde a un radio determinado de giro, por lo que

debe "acer las medidas para cada parte del procedimiento sin variar el radio.

PRIMERA PARTE/ 3eterminaci&n del valor de la fuerza centrpeta a partir de

medidas de la frecuenciaf, del radio ( # de la masas * del m&vil.

2. 8ntes de operar el equipo determine el valor de la masa * "aciendo uso de la

balanza.

1. 3esconecte el resorte de la masa. Elija un radio de giro mediante el indicador.

8juste los tornillos que aseguren la base del indicador. Con la regla mida dic"o

radio.

5. Corra el eje del cual pende la masa * m&vil!, "asta que el indicador coincida con

la punta del extremo inferior de esta masa. 8juste el tornillo en dic"a posici&n.

4. Corra el contrapeso "asta que lo ubique aproximadamente a la misma distancia del

eje vertical como lo est la masa * "asta lograr el equilibrio # luego ajuste el

tornillo del contrapeso en dic"a posici&n.

9. -uelva a conectar el resorte a la masa *.

:. ;aga rotar el eje vertical # aumente la velocidad de giro de la masa * "asta que la

punta de sta pase exactamente por encima del indicador del radio de giro. Trate de

mantener esta posici&n dndole suaves impulsos al eje vertical, de esta manera la

masa * estar describiendo mu# aproximadamente un movimiento circular

uniforme en un plano "orizontal.


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M

R

igura 2

=. >tilice el cron&metro para medir el tiempo t que demora la masa * en realizar 2?, 1? &

9? revoluciones.

El valor de la frecuenciafes igual al n@mero de revoluciones 2?, 1? & 9?! dividido entre el

tiempo t que tarda la masa en realizar estas revoluciones.Es decir

A. (epita cinco veces el proceso de medici&n de la frecuencia # calcule el valor promedio.

B. 8 partir de la ecuaci&n de laFuerza centrpetaobtenga el valor respectivo.Fc.

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SEGUNDA PARTE: 3eterminaci&n del valor de la Fuerza centrpeta en condiciones

estticas.

2.


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T1

T2

T r

*g

5. a magnitud de la fuerza se determina colocando masas en el postapesas mD

es el peso necesario para que la punta del m&vil se masa * pueda estar sobre la

varilla del indicado de radio (.

TERCERA PARTE

En el cuestionario que que sigue la pregunta (7) debe ser evaluada experimental yanalticamente.

2. +in retirar las pesas del portapesas observe que sucede cuando se coloca una

masa de 1??g sobre el m&vil. Calcule el periodo de giro T.

1. %rocede a trazar un nuevo diagrama de fuerzas para responder esta observaci&n.

5. Compara los valores del periodo de giro T, primero con la masa * # luego con la

masa * F 1??! g.

4. consulte con su profesor para realizar la experiencia del movil con masa * F

1??! g. eata comprobaci&n experiemtal se recomienda "acerla para un tercer radio.

NOTA: conviene sue!"# $"s %"s"s &e '(( ) con cin!"s %"s*in)!"+e.

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T",$" N-

C"sos R R M / / FC Fc % F# E# 0

1%2 1%2 1*)2 1*)2 1s32 1s32 1N2 1N2 1N22 ?.2:9

?.??9

?.492

?.?9

2.1==

?.?9

4.=B

?.?= ?.4=? 4.9B: 2.411 ?.2:4 ?.492 2.1B9 4.AB

5 ?.2:5 ?.492 2.521 4.BB

4 ?.2:9 ?.492 2.5?9 9.??

+e tom& g 0 B,=A mGs1

c0 41f 1(*

r 0 mg peso necesario para que la punta del m&vil de masa * pueda estar sobre la varilla

del indicador de radio (.

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V. CUESTIONARIO

9.2 En e$ sis!e%" %os!#"&o en $" /i)u#"4 e$ +e#io&o con e$ 5ue )i#" e$ sis!e%"

+"#" conse)ui# un #"&io &e '6c%4 es 47s. encon!#"# e$ v"$o# &e $" cons!"n!e8*94 &e$ #eso#!e

M

R

Como, la fuerza centrpeta se expresa tambin de esta manera/

c0 41f 1(*

(eemplazando valores

T02,9s (0?,1Am *0Hg

F c=4 ( 1

1 ,5)2

x0 ,28x1

F c=4 ,91N

uego de la imagen tambin se deduce/F c=KX uerza elstica!

3e donde/I. ?.2A!04.B2 6 J I0 1=,1A 6Gm

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7.' M"#c"# si es V o F se)n co##es+on&":

K. En movimiento circular uniforme la velocidad de un cuerpo cambia

constantemente de direcci&n. - !KK. a fuerza centrpeta realiza trabajo sobre el cuerpo de masa m. !KKK. +i el movimiento circular es uniforme no existe aceleraci&n. !K-. +i un cuerpo no esta acelerndose, no debe existir ninguna fuerza

actuando sobre el. - !

7.; Di,u"# $os vec!o#es , y . e$ cue#+o )i#" en un +$"no +"#"$e$o +$ic"#?".

-elocidad angular # velocidad tangencial

elocidad angulares la variaci&n del arco respecto al tiempo, se lo seLala con laletra , se define como/

elocidad tangencialde la partcula es la velocidadreal del objeto que efect@a el movimiento circular,puede calcularse a partir de la velocidad angular. +i vtes la velocidad tangencial, a lo largo de lacircunferencia de radio!, se tiene que/

.

+e define la aceleraci&n angularcomo la variaci&n de la velocidad angularporunidad de tiempo # se la representa con la letra/ # se la calcula/

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http://es.wikipedia.org/wiki/Aceleraci%C3%B3n_angularhttp://es.wikipedia.org/wiki/Velocidad_angularhttp://es.wikipedia.org/wiki/Velocidad_angularhttp://es.wikipedia.org/wiki/Aceleraci%C3%B3n_angular


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+i ates la aceleraci&n tangencial, a lo largo de la circunferencia de radio!, setiene que/

El perodo indica el tiempo que tarda un m&vil en dar una vuelta a lacircunferencia que recorre. +u f&rmula principal es/

T=2

a frecuencia es la inversa del periodo, es decir, las vueltas que da un m&vil porunidad de tiempo, usualmente segundos.+e mide en"ercioso sM2

7.@L" /ue#B" cen!#?+e!" so,#e 5ue %"s" "c!"

a fuerza centrpeta act@a sobre la masa *04=?g

T2

*>

*g

FUERA CENTRPETA: Toda aceleraci&n es producida por una fuerza no

equilibrada resultante!, esto quiere decir que la aceleraci&n centrpeta es

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http://es.wikipedia.org/wiki/Segundohttp://es.wikipedia.org/wiki/Segundohttp://es.wikipedia.org/wiki/Hercioshttp://es.wikipedia.org/wiki/Hercioshttp://es.wikipedia.org/wiki/Hercioshttp://es.wikipedia.org/wiki/Segundohttp://es.wikipedia.org/wiki/Hercios


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generada por una fuerza resultante dirigida tambin "acia el centro de la

curvatura a la cual llamamos Nfuerza centrpetaO c 0 maC.

7.7Quin ee#ce $" /ue#B" cen!#?+e!" &u#"n!e e$ %ovi%ien!o

En la experiencia notamos que la fuerza centrpeta esta representada por un

resorte que esta atada al cuerpo que se encuentra en movimiento.

o cual deducimos que la fuerza centrpeta es igual ala fuerza elstica

7. CH%o o+e#H +"#" %"n!ene# e$ %Hvi$ con %ovi%ien!o ci#cu$"# uni/o#%eEsta pregunta corresponde a la primera parte de la experiencia. +e procedi& a

rotar el eje vertical N#O aumentando la velocidad de giro de la masa N*O

"asta que la punta de sta pase exactamente por encima del indicador del

radio de giro. 3espus de conseguido esto se opero de tal manera que los

impulsos al eje vertical describiera mu# aproximadamente a un movimiento

circular uniforme.

7.Cu=$es J"n si&o $"s c"us"s &e $os e##o#es co%e!i&os en $" +#i%e#" +"#!e

&e $" e>+e#ienci"

8l medir el radio con la regla

Errores cometidos por el observador 8l tratar de mantener la masa * con movimiento circular

uniforme. En la medida del tiempo, tanto por parte del operador como del

instrumento en si. Errores originados debido a que la varilla que soporta a la masa

* debe estar unido perpendicularmente al eje en su punto medio. Errores sistemticos / cero de la regla

-alor mnimo de instrumento/(egla, cron&metro, balanza

Errores aleatorios/ *ediciones de las frecuencias.

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Error al girar la masa, al "aber ido "ec"a manualmente, no "ubo

una fuerza constante, al moverse el cuerpo durante todo el tiempo,

consecuentemente "ubo variaciones en la velocidad angular.

7.6 De "$!e#n"!iv"s +"#" %e&i# $" /ue#B" cen!#?+e!". Cu=$es &e e$$"s o/#ece#?"%"Ko# )#"&o &e con/i"nB"

Existen varias formas de calcular la fuerza centrpeta como son/

c 0 41f1(*

c 0 1(*

c 0 aC*

c 0

3e todas las alternativas anteriores para "allar la fuerza centrpeta, cualquiera

ofrece un grado de seguridad alto siempre # cuando que los instrumentos con que

se trabaje se encuentren en &ptimas condiciones puesto que de ellos depende las

mediciones como el radio, masas, etc. En el caso con que "emos trabajado

observamos la r fuerza del resorte! es precisamente la fuerza centrpeta la cual

determinamos colocando masas en el portapesas/ mg.

7. Ve#i/i5ue "n"$?!ic"%en!e e$ +"so "n!e#io#.

3e la f&rmula / c 0 41f1(*

41f21(*2 0 41f11 (*1

*2G *10f11Gf21

P de la f&rmula ac 0 41f 1( se verifica que si la frecuencia disminu#e la

aceleraci&n disminu#e la aceleraci&n disminu#e.

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3onde/-/ (apidez cte!f/ recuencia(/ (adio de la tra#ectoria angular*/ *asa/ -elocidad angularaC/ 8celeraci&n centrpeta


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7.( P"#" $" !e#ce#" +"#!e 1;24 &e!e#%ine $os v"$o#es &e /#ecuenci"s4 +e#io&o4

ve$oci&"& $ine"$ 1!"n)enci"$2 K $" "ce$e#"ciHn cen!#?+e!".

3e la tabla 6Q2 calculamos para un caso cuando

( 0 ?.2:? m * 0 ?.492 Hg

t 0 29.::

f0 1?G29.:: 0 2.1=2 sM2

T 0 2G2.1=2 0 ?.=A:

v 0 ?.491 cmGs

acp 4 2

f2

R=1.277 mGs1

VI. CONCLUSIONES

3e esta prctica se "a podido concluir que en este tipo demovimiento de la partcula es peri&dico, # que la partcula pasa por cada punto de

la circunferencia en intervalos de tiempos iguales.

%or otro lado que toda partcula o punto material que tiene

movimiento circular uniforme, describe reas iguales en tiempos iguales,

respecto de un sistema de referencia ubicado en el centro de la circunferencia.

Tambin que la fuerza centrpeta fuerza resultante! est siempre

dirigida al centro del la curvatura.

Tambin se "a podido concluir que seg@n definiciones la fuerza

centrpeta debera ser igual a la fuerza ejercida por el resorte, pero esto no es as

#a que no coinciden, tal vez por el modo de manipulaci&n de los equipos, para

realizar el experimento.

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VII. ILIOGRAFA

*anual de aboratorio sica K, >6*+*, ima

8. 68-8((

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