¿CUÁL ES LA RELACIÓN ENTRE EL TIEMPO Y EL DESPLAZAMIENTO ANGULAR PARA QUE SEA UN MOVIMIENTO CIRCULAR UNIFORME?

PRACTICA DE LABORATORIO N°7

MOVIMIENTO CIRCULAR UNIFORME

¿CUÁL ES LA RELACIÓN ENTRE EL TIEMPO Y EL DESPLAZAMIENTO ANGULAR PARA QUE SEA UN MOVIMIENTO CIRCULAR UNIFORME?

NATALE DE JESÚS

COLEGIO 24 DE MAYO

BACHILLERATO INTERNACIONAL

QUITO, 11 DE MAYO DE 2017

RESUMEN

En la presente práctica de experimentación sobre el movimiento circular uniforme se quiere comprobar que en el MCU la gráfica θ = (t) es una línea recta que parte del origen y su pendiente de inclinación es constante. Para poder realizar esta experimentación se utilizó un cuerpo encima de un disco con eje, el cual estaba conectado a un motor universal y un transformador para que de esta manera pueda girar y realizar el movimiento circular

Tras dicha experimentación se comprobó que el desplazamiento angular (θ) es directamente proporcional al tiempo (t) y la pendiente o constante “k” representa a la rapidez angular (w) con una aceleración angular nula, por lo que es un movimiento circular uniforme.

INTRODUCCION

En este trabajo acerca del movimiento circular uniforme también conocido por sus siglas MCU, hemos planteado la pregunta de investigación ¿Cuál es la relación entre el tiempo y el desplazamiento angular para que sea un movimiento circular uniforme? el objetivo de este experimento consistió en comprobar la hipótesis planteada a continuación: “para que se produzca un movimiento circular uniforme la aceleración debe ser nula”

Para comprobar la existencia de una relación tipo lineal entre el desplazamiento angular y el tiempo, es decir que son directamente proporcionales siempre y cuando no haya aceleración angular, se utilizó el método científico para hacer 10 cálculos de cada tiempo en el que se demoraba un cuerpo en desplazarse  90º,180º,270º y 360º

 MARCO TEORICO

El movimiento circular uniforme (m.c.u.) es un movimiento de trayectoria circular en el que la velocidad angular es constante. Esto implica que describe ángulos iguales en tiempos iguales. En él, el vector velocidad no cambia de módulo pero sí de dirección (es tangente en cada punto a la trayectoria). Esto quiere decir que no tiene aceleración tangencial ni aceleración angular,  aunque sí aceleración normal.

Algunas de las principales características del movimiento circular uniforme (m.c.u.) son las siguientes:

1. La velocidad angular es constante (ω = cte)
2. El vector velocidad es tangente en cada punto a la trayectoria y su sentido es el del movimiento. Esto implica que el movimiento cuenta con aceleración normal
3. Tanto la aceleración angular (α) como la aceleración tangencial (at) son nulas, ya que la rapidez o celeridad (módulo del vector velocidad) es constante
4. Existe un periodo (T), que es el tiempo que el cuerpo emplea en dar una vuelta completa. Esto implica que las características del movimiento son las mismas cada T segundos. La expresión para el cálculo del periodo es T=2π/ω y es sólo válida en el caso de los movimientos circulares uniformes (m.c.u.)
5. Existe una frecuencia (f), que es el número de vueltas que da el cuerpo en un segundo. Su valor es el inverso del periodo

Las ecuaciones del movimiento circular uniforme son las siguientes:

θ=θ0+ω⋅t

ω=constante

α=0

Donde:

• θ: Posición angular del cuerpo en el instante estudiado y posición angular del cuerpo en el instante inicial respectivamente. Su unidad de medida en el Sistema Internacional (S.I.) es el radián (rad)
• ω: Velocidad angular del cuerpo. Su unidad de medida en el Sistema Internacional (S.I.) es el radián por segundo (rad/s)
• α: Aceleración angular. Su unidad de medida en el Sistema Internacional (S.I.) es el radián por segundo al cuadrado (rad/s2)

Las fórmulas de la rapidez angular, el tiempo y el desplazamiento son:

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EXPERIMENTACION

Para la realización de la experimentación se hiso uso de las siguientes variables:

• variable independiente

Tiempo (t) en segundos (s)

• variable dependiente

Desplazamiento angular (θ) en grados (º)

• variables controladas

Desplazamiento angular (θ) en grados (º)

MATERIALES

1. transformador o aumentador
2. motor universal
3. disco con eje
4. soporte universal
5. pinza para señalar
6. cuerpo de prueba
7. conectores o cables
8. cronometro 
9. mesa de trabajo

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FOTOGRAFIAS

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METODOLOGIA

Antes de comenzar a realizar las mediciones respectivas de la práctica tuvimos en cuenta algunas prevenciones para evitar la realización de distintos errores, como por ejemplo colocar la pinza en los ángulos correctos para así evitar errores de medida, verificamos que los implementos utilizados  se encuentren en buen estado como por ejemplo que el motos funcione correctamente y que este correctamente conectado para su uso, a pesar de que las medidas  de prevención  puede que hayan existido algunos errores debido a que hay factores que no permiten su perfecta medición como la variación que existe en nuestra vista y también la correcta calibración del cronometro para lograr obtener el tiempo exacto que se demoraba el cuerpo en recorrer cierta distancia angular.

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