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Laboratorio de Tecnicas Experimentales II - 2- Fisica Laboratorio L3 - Mecanica

Practica L3-3

Momento de inercia y aceleracion angular.

Objetivo

1. Determinar de forma experimental el momento de incercia de diversos cuerpos.

Material

Equipo experimental formado por: base con eje de rotacion, plataforma giratoria, masa puntual, disco, anillo, cinta metrica, cronometro y pesas.

Momento de inercia y aceleracion angular.

Introduccion:

La ecuacion general del movimiento de un solido rfgido que gira con respecto a un eje fijo es T =-,

donde T es el torque resultante de las fuerzas externas con respecto al eje de giro y L es el momento

I es el momento de inercia del solido respecto al eje de rotacion, y G es la velocidad angular de rotacion. De estas expresiones resulta T = I G , donde G es la aceleracion angular.

Por tanto, el momento de inercia de un solido rfgido puede determinarse experimentalmente midiendo la aceleracion angular cuando el cuerpo gira alrededor de un eje fijo debido al torque producido por una fuerza conocida.

En el montaje de la flgura 1, el momento de inercia del sistema (plataforma giratoria + masa puntual) viene dado por I = T/ a, donde T = rT es el torque causado por un peso colgado de un hilo que esta enrollado alrededor de la base del aparato (r es el radio del cilindro donde esta enrollado el hilo y T es la tension del hilo cuando el sistema esta girando) y a = a / r es la aceleracion angular del sistema (a es la aceleracion lineal del peso mientras cae).

Aplicando la segunda ley de Newton a la masa que cuelga, m, tenemos: mg - T = ma => T = m(g - a).

Por tanto, midiendo la aceleracion del peso mientras cae puede calcularse el momento de inercia del solido estudiado.

angular, L = IG

plataforma giratoria

Figura 1: Esquema del sistema experimental

base

I

masa , coigante

Experimentos:

Equilibrado de la base:

Para reducir al maximo los errores experimentales es necesario tener perfectamente equilibrada la base y el carril sobre el que vamos a montar los distintos cuerpos. Para asegurarnos de que dicho equilibrado es correcto se procede a montar la masa cuadrada de aproximadamente 300 gramos en uno de los extremos del carril (ver figura 2). Apoyar la base porta-pesos que cuelga del hilo en la mesa para que no influya en el equilibrado de la barra. Una vez hecho esto se pone el carril con la orientacion que muestra la figura 2A y se ajusta el tornillo indicado hasta que el carril no se mueva. Se gira ahora el carril hasta alcanzar la posicion que se muestra en la figura 2B y se procede a ajustar el otro tornillo. Una vez hecho esto volver a la posicion 2A y repetir el proceso hasta que en ambas posiciones el carril se mantenga inmovil.

Figura 2: Posiciones de equilibrado de la base

1) Momento de inercia de una masa puntual:

Pesar la masa cuadrada y medir con un calibre el radio del tambor sobre el que se enrolla el hilo. Fijar la masa cuadrada (masa puntual) en la plataforma giratoria

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