Mecanica de suelos y cimentaciones

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Investigación 13B: Conservación del momento angular

Pregunta esencial: ¿Por qué la conservación del momento angular hace que los objetos giren? más rápido o más lento?

Cuando una patinadora sobre hielo ejecuta un giro, generalmente comenzará con los brazos y una pierna extendidos. Mientras gira, dobla sus extremidades, lo que la hace girar más rápido. ¿Por qué pasó esto? En esta investigación, explorarás dos ejemplos similares en los que los objetos que giran se aceleran a medida que disminuye el radio de rotación.

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Parte 1: Girar en una silla de oficina.

1. Siéntese en una silla de oficina giratoria, sosteniendo una pequeña barra (1-3 kg) en cada mano.
2. Gírate con ambos brazos extendidos.
3. Empuje sus brazos hacia su cuerpo.

Preguntas

1. ¿Cómo cambia tu velocidad angular cuando jalas los brazos o los extiendes?

Cuando extiendes los brazos la velocidad es mucho menor en comparación a cuando tienes los brazos pegados al cuerpo en este caso la velocidad aumenta considerablemente.

1. ¿Por qué pasó esto? Consulte una de las leyes de conservación en su respuesta.

Se debe a que se presentan dos momentos de inercia distintos, al tener la masa lejos del eje de giro el momento de inercia será mayor pero su velocidad angular será menor y cuando los brazos están pegados al cuerpo la masa estará más cerca al eje de giro esto produce qué momento de inercia sea menor pero su velocidad angular sea mayor al caso contrario.

Todo esto se debe a la ley de la conservación del momento angular.

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Parte 2: Péndulo cónico

Advertencia de seguridad: mantenga el péndulo alejado de personas y objetos que puedan ser golpeados.

1. Ate una cuerda (de aproximadamente 1 metro de largo) a un péndulo y páselo por el agujero en un extremo de una varilla de metro.[pic 5]
2. Coloque la varilla del medidor en una mesa con este orificio extendido lejos de la mesa. El péndulo debe tener espacio para oscilar justo por encima del nivel del suelo.
3. Coloque un pequeño trozo de cinta adhesiva en la cuerda aproximadamente a 1/3 de la distancia por encima del péndulo.
4. Marque un círculo en el piso centrado debajo del agujero en la regla del metro. Mide y registra su radio.
5. Con cuidado, coloque la bobina en movimiento circular como un péndulo cónico con un radio que

coincida con el círculo. Mida el tiempo para diez revoluciones (utilidad del temporizador, pág. 369) y calcule la velocidad angular ωi.

1. Mientras la bobina aún se está moviendo, rápidamente tire de la cuerda hasta que el marcador de cinta llegue al agujero. Mida el nuevo radio y el tiempo de diez revoluciones. Calcule la velocidad angular ωf.

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CONCLUSIÓN: Tras terminar el proyecto, la conclusión es que, durante jalar la pita, su velocidad aumenta, pero su radio disminuye, esto pasa por querer mantener su momento angular.

Tabla 1: Datos para péndulo cónico masa de bola = 100 gramos= 0.01 Kg

Preguntas

1. ¿Cómo cambia el momento de inercia de la bobina que gira al tirar de la cuerda? ¿Por qué?

Se disminuye, porque durante más jales de la cuerda, más se achica el radio.

1. ¿Cómo cambia la velocidad angular al tirar de la cuerda? ¿Por qué?

Aumenta, porque para mantener la fuerza, debe aumentar la velocidad angular así trayendo como consecuencia la disminución de su radio.

1. ¿Son sus resultados consistentes (aproximadamente) con la ley de conservación del momento angular? Explicar.

Si, su tiempo aproximado es de 2 segundos y su momento angular se mantiene desde el inicio y final.

Aplicar nuevos conocimientos

1. ¿Las cantidades enumeradas a continuación son medidas de momento lineal o momento angular? Base su respuesta en las unidades de cada cantidad.

Blas chavez Ely samuel (0000-0001-9012-9198)

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