Informe practicas de laboratorio movimiento circular

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INFORME PRACTICAS DE LABORATORIO

MOVIMIENTO CIRCULAR

PRESENTADO A LA INSTRUCTOR:

GUSTAVO ANTONIO MEJIA CORTES

PRESENTADO POR.

DIEGO LEONARDO CELY SANCHEZ D

CRISTIAN YAMID PÉREZ PEÑA D

JUAN SEBASTIAN TRUJILLO LADINO D

GRACE AMANDA TOLEDO MORENO D7304396

UNIVERSIDAD MILITAR NUEVA GRANADA

FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL A DISTANCIA

2021

OBJETIVO GENERAL

Hallar experimentalmente la relación que existe entre el radio y el periodo de rotación de un movimiento circular uniforme, manteniendo constante la fuerza centrípeta.

OBJETIVO ESPECIFICOS

• Analizar experimentalmente algunas características de las variables físicas en el movimiento circular uniforme descrito por una partícula de masa m, tales como: periodo, frecuencia, rapidez lineal, rapidez angular, aceleración y fuerza centrípeta[pic 2]
• Comprender la dependencia o relación que existe en la fuerza centrípeta y el radio de giro y masa del objeto o partícula.

MARCO TEÓRICO

MOMENTO CIRCULAR UNIFORME (MCU)

A partir de la ilustración I podemos deducir que el movimiento circular uniforme es aquel que presenta un objeto o partícula en su trayectoria la cual debe ser circular, y se caracteriza con  una rapidez constante , el vector velocidad permanentemente esta cambiando de dirección pero su magnitud siempre es constante;  y la  trayectoria circular tiene un radio . [pic 3][pic 4]

        Ilustración I- Movimiento Circular Uniforme – tomada de:

https://darwinsangronis.wordpress.com/2015/03/15/movimiento-circular-uniforme-m-c-u/ 

Cabe señalar que el concepto de periodo  y la frecuencia  están relacionados al MCU; [pic 5][pic 6]

Periodo: T                Cantidad de tiempo que se tarda las partículas en dar una vuelta completa. Su unidad de medida es [seg]. [pic 7]

Frecuencia: f                Es el número de vueltas o revoluciones que realiza la particula en ese segundo o minuto. Su unidad de medida es [Hertz - Hz]. [pic 8]

La representación de unidad de frecuencia es:

[pic 9]

O también puede ser representada en:  [pic 10]

Debemos hacer la conversión del tiempo hasta llevarlo a segundos nuestra frecuencia en  .[pic 11]

Ahora bien periodo y frecuencia son cantidades reciprocas entre sí, su producto es igual a 1. Se explica con la siguiente ecuación:

                                                             [pic 13][pic 14][pic 12]

                                                                        [pic 15][pic 16]

Velocidad Tangencial o lineal (VT): Se denomina tangencial ya que el vector siempre es tangente a la circunferencia. Lo podemos definir por la siguiente ecuación de velocidad:

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Se reemplaza la distancia (d) para hallar el arco (S) ya que el objeto recorre la circunferencia lo podemos representar de la siguiente manera:   [pic 19][pic 18]

Y para hallar la primera expresión de la circunferencia completa  [pic 20]

Podemos cambiar el ,  [pic 21]

Multiplicamos extremos y medios, [pic 22]

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Dándonos como resultado:

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Velocidad Angular (ω): la relación que hay entre el ángulo barrido o el ángulo central recorrido y el tiempo que se emplea en ello.

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La ecuación por una vuelta a la circunferencia es:

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Segunda expresión, reemplazamos T por el reciproco [pic 27]

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Quedando la expresión de la siguiente manera:

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Cabe mencionar que para poder hallar la frecuencia angular (f) debemos conocer primero el valor de la velocidad tangencial (ω).

De lo que llevo dicho debemos destacar que en Movimiento Circula Uniforme  (MCU) si existe una aceleración según lo explican los físicos (Serway & jewett, Jr, 2018)“…cuando un objeto se mueva con rapidez constante en una trayectoria circular, todavía tiene una aceleración. Para ver por qué, considere la ecuación que define la aceleración,  

               [pic 30]

Note que la aceleración depende del cambio de la velocidad. Puesto que la velocidad es una cantidad vectorial, una aceleración puede ocurrir en dos formas, como se mencionó en la sección 4.1: por un cambio en la magnitud de la velocidad y en la dirección de la velocidad. La última situación ocurre para un objeto que se mueve con rapidez constante en una trayectoria del objeto y perpendicular al radio de la trayectoria circular. Por lo tanto, siempre está cambiando la dirección del vector velocidad.”

A partir de la existencia de la aceleración en el movimiento circular uniforme podemos referirnos a la aceleración centrípeta que presenta un cuerpo en trayectoria circular, en donde está siempre se encuentra apuntando hacia el centro de la circunferencia y su dirección cambia a medida que la partícula se mueve. El vector aceleración centrípeta tiene la siguiente magnitud (ver ecuación)

      [pic 31]

La fórmula de velocidad lineal o tangencial es      , de esta podemos obtener otra expresión para hallar el resultado dependiendo de los datos dados.[pic 32]

Remplazamos,

                   Aplicamos propiedad de potenciación [pic 34][pic 35][pic 33]

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Simplificamos un (r), quedando

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 Dando repuesta al siguiente cuestionamiento ¿Es necesaria alguna fuerza centrípeta para mantener un movimiento circular?

Definición Según (Khan Academy, 2021)  “Una fuerza centrípeta es una fuerza neta que actúa sobre un objeto para mantenerlo en movimiento a lo largo de una trayectoria circular.” A partir de esto podemos decir que si necesitamos una fuerza que sea ejercida sobre el objeto o partícula para que esta nos ayude mantener la trayectoria circular, como es mencionada en la 1a Ley de Newton “un objeto va a continuar moviendo en una trayectoria recta a menos que haya fuerzas externas que actúen sobre él.” Según nos explican en (Khan Academy, 2021): “Al empezar con la 2ª Ley de Newton: 

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