Informe de movimiento de rotación y traslación de un cilindro hueco sobre una superficie llana

"Año del buen servicio al ciudadano”

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Facultad de Ingeniería

Tema: Informe de Movimiento de Rotación

Curso: Física General I

Profesor: Manuel Calderón Cabanillas

Integrantes del Grupo:

• Acaro Chambillo Yomira Eloida
• Galarza Pacheco Pedro Adolfo
• Gonzáles Aldana Hayro Fabián
• Gonzáles Oquelis Rafael
• Silva Murillo Alejandra Narda

Sección: C        

Fecha: 30/06/2017

ROTACIÓN

1. RESUMEN

En el laboratorio de Física se trabajó con el movimiento de rotación y traslación de un cilindro hueco sobre una superficie llana. Este trabajo consiste en descartar si al trabajar con ecuaciones de traslación o ecuaciones de rotación las energías resultan ser iguales o distintas al aplicarlas a un mismo cuerpo.

Al realizar el experimento tuvimos acceso al sistema de Pasco con el cuál se encontró la velocidad y la aceleración tangencial lo que nos permitió hallar la energía cinética de traslación, además tuvimos que encontrar la inercia y la velocidad angular para hallar la energía cinética de rotación. Se realizaron dos pruebas con diferentes velocidades lo que nos permitió comprobar que las energías cinéticas tanto de rotación como de traslación resultan ser iguales, pues esto indica que la energía se conserva. El movimiento de un cuerpo también depende de la masa ya que un cuerpo macizo se mueve mucho más rápido que un cuerpo hueco debido a que en un cuerpo macizo las partículas que lo componen están mucho más cerca de su eje de rotación mientras que en un cuerpo hueco su masa se acumula en una delgada capa, que está a una cierta distancia del su eje de rotación.

1. INTRODUCCIÓN

Ámbito:

Sabemos que este movimiento es el cambio de orientación que experimenta un cuerpo. Si un cuerpo se mueve en el espacio al tiempo que gira, su movimiento puede considerarse como la conjunción de un movimiento traslacional del centro de masa y un movimiento rotacional en torno a un eje que pasa por el centro de masa. De esta manera, la energía cinética es la suma de una energía cinética traslacional y una rotacional.

Recordemos que cuando hablamos de la fuerza se dijo que es la causa del movimiento de traslación. Del mismo modo, el torque es la causa del movimiento de rotación. También se sabe que la masa es responsable de la inercia pues esta última se define como la capacidad que tiene un cuerpo de resistir un cambio en su rotación, además el movimiento natural de los cuerpos es el rectilíneo uniforme, caracterizado por tener velocidad constante. Este ocurre por inercia. En el caso de rotación, el movimiento natural es el de velocidad angular constante, como consecuencia del momento de inercia de un cuerpo.

Es importante el estudio de estos movimientos en un cuerpo pues nos permite hallar el momento de inercia que desde el punto de vista de la ingeniería civil esta se utiliza para caracterizar las propiedades elásticas (rigidez) de estructuras tales como las vigas de carga. Consecuencia de esto es muy común escuchar momento de inercia en un contexto no rotacional pues así se logra identificar que tan factible es o no usar un material en alguna construcción.

Objetivos:

• Establecer similitudes o diferencias entre el movimiento de traslación y el movimiento de rotación.
• Medir la posición, velocidad, aceleración tangencial y momento de inercia de un cuerpo al girar o trasladarse sobre una superficie llana.
• Descartar si la masa de un cuerpo influye en su movimiento.

Resultados:

• El momento de inercia no sólo depende de la masa y el radio, sino también de la forma del cuerpo.
• Un cilindro hueco tiene un mayor momento de inercia que un cilindro macizo ya que las distancias de las porciones de masa al eje de rotación están entre 0 y R.
• El movimiento de traslación y el movimiento de rotación resultan no ser iguales debido a que un cuerpo al rotar realiza doble movimiento, gira respecto a su eje y se traslada a la vez, mientras que un cuerpo al trasladarse solo realiza un movimiento, modifica su posición en contraposición a la rotación.
• La energía cinética viene a ser la misma debido a que esta se conserva.

1. CONTENIDO

En la naturaleza y en la cotidianeidad podemos encontrar distintos fenómenos que describen movimientos rotacionales; se trata de un movimiento de cambio de orientación que se produce de forma tal que, dado cualquier punto del mismo, éste permanece a una distancia constante del eje de rotación.

Para estos fenómenos la física ha realizado estudios que permiten entender los mismos, y así establecer una explicación para estos movimientos, es por ello que para la realización del laboratorio se tuvieron en cuenta los siguientes conceptos:[pic 2]

La energía cinética, es la capacidad que tienen los cuerpos de producir transformaciones por el hecho de encontrarse en movimiento. El punto material solo es capaz de trasladarse, pero no de rotar, pues carece de extensión. El sólido rígido, en cambio, puede rotar, y por tanto a la energía cinética de traslación del cuerpo habrá que sumar la contribución de la rotación.

Energía cinética de traslación

Esta energía está definida como el trabajo necesario para acelerar un cuerpo de una masa dada desde el reposo hasta la velocidad que posee. Una vez conseguida esta energía durante la aceleración, el cuerpo mantiene su energía cinética salvo que cambie su rapidez. Para que el cuerpo regrese a su estado de reposo se requiere un trabajo negativo de la misma magnitud que su energía cinética.

Si tenemos un cuerpo de masa m, cuyo centro de masa se mueve con una velocidad v. Su energía cinética de traslación es aquella que posee este cuerpo por el mero hecho de encontrarse su centro de masas en movimiento. Ésta viene dada por la expresión:

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