Fisica MOVIMIENTO CIRCULAR.

MOVIMIENTO CIRCULAR.
Areiza, J. Cardona, N. Parra, C.

Politécnico Colombiano Jaime Isaza Cadavid, Medellín - Colombia

Facultad de Ciencias básicas, Humanas y Sociales

Consulta previa.

• Consulte las expresiones típicas de un movimiento circular uniforme y de un movimiento circular uniformemente acelerado.

• Consulte dos aplicaciones en su objeto de estudio del movimiento circular uniforme y dos del  movimiento circular uniformemente acelerado.

Movimiento circular uniforme.

• TORNILLO SIN FÍN.

Este mecanismo se compone de un tornillo cilíndrico o hiperbólico y de una rueda (corona) de diente helicoidal cilíndrica o acanalada. Es muy eficiente como reductor de velocidad, dado que una vuelta del tornillo provoca un pequeño giro de la corona. Es un mecanismo que tiene muchas pérdidas por roce entre dientes, esto obliga a utilizar metales de bajo coeficiente de roce y una lubricación abundante, se suele fabricar el tornillo (gusano) de acero y la corona de bronce. En la figura de la derecha se aprecia un ejemplo de este tipo de mecanismo.

• ENGRANAJES

Uno de los problemas principales de la Ingeniería Mecánica es la transmisión de movimiento,  entre un conjunto motor y  máquinas conducidas. Desde épocas muy remotas se han utilizado cuerdas y elementos fabricados de madera para solucionar los problemas de transporte, impulsión, elevación y movimiento.

El inventor de los engranajes en todas sus formas fue Leonardo da Vinci, quien a su muerte en la Francia de 1519, dejó para nosotros sus valiosos dibujos y esquemas de muchas de los mecanismos que hoy utilizamos diariamente.  

La forma más básica de un engrane es una pareja de ruedas, una de ellas provistas de barras cilíndricas y la otra formada por dos ruedas unidas por barras cilíndricas.

Movimiento circular uniformemente acelerado.  

• CAJAS DE REDUCTORES

El problema básico en la industria es reducir la alta velocidad de los motores a una velocidad utilizable por las máquinas. Además de reducir se deben contemplar las posiciones de los ejes de entrada y salida  y la potencia mecánica a transmitir.

Para potencias bajas se utilizan moto-reductores  que son equipos formados por un motor eléctrico y un conjunto reductor integrado. Las herramientas manuales en general (taladros, lijadoras, cepillos, esmeriles, etc) poseen un moto-reductor.

Resumen

En la práctica de movimiento circular realizamos tres experiencias para analizar el movimiento circular uniforme y el movimiento circular uniformemente acelerado, en la primera actividad lo que se hizo fue hacer girar el disco en dos ocasiones la primes vez más rápida que la segunda para analizar como esto afectaba los valores de la velocidad y la posición angular y la gráfica que se obtenía con estos datos que fue una línea recta en ambos impulsos. En la segunda actividad debíamos acelerar el sistema para lograr estos había que agregarle un peso, al acelerar el sistema se obtenía una gráfica diferente a la de la primera actividad en este caso fue una parábola cóncava hacia arriba. Para la tercera actividad debíamos utilizar de nuevo el peso pero esta vez eran dos impulsos con diferentes radios pero tratando de que cada impulso fuera en las mismas condiciones para así comprobar que la velocidad tangencial va ser igual para ambos impulsos.  

1. Objetivos.

• Determinar la relación funcional entre las cantidades físicas posición angular y tiempo de un cuerpo que describe, en una circunferencia, los movimientos: circular uniforme y circular con aceleración constante.

1. Materiales y procedimientos.

Materiales

• Sistema giratorio sobre cojín neumático
• Fotocompuertas
• Sistema de adquisición de datos

Procedimiento

ACTIVIDAD 1

De acuerdo a las instrucciones previas del docente y con la ayuda de él, familiarícese con el sistema giratorio sobre cojín neumático que será empleado para generar movimientos circulares. Utilice además los conceptos y herramientas gráficas de análisis de datos.

Haga girar el disco con las manos y registre datos de Theta en función del tiempo, discuta con su grupo de trabajo que tipo de gráfica es, ajuste la función que usted considere, repita este procedimiento 3 veces impulsando el disco cada vez más lento, discuta los coeficientes de cada una de las funciones ajustadas. ¿Qué tipo de movimiento es: circular uniforme o circular uniformemente acelerado?, ¿Qué significado físico tiene la pendiente de la función ajustada?

ACTIVIDAD 2

Recuerde como generó un movimiento uniformemente acelerado en la práctica de MUR y MUA ¿Cómo podría generar un movimiento de este estilo, pero rotacional?

Registre datos de Theta en función del tiempo, discuta con su grupo de trabajo que tipo de gráfica es. Ajuste la función que usted considere, discuta los coeficientes de la función ajustada. ¿Qué tipo de movimiento es: circular uniforme o circular uniformemente acelerado?, reporte la aceleración angular.

ACTIVIDAD 3

Haga girar el disco de manera uniforme, tome datos de theta vs tiempo pero ahora hágalo a diferentes radios, es decir, para cada círculo de franjas. Este procedimiento debe hacerlo sin detener el disco, para que no cambie las condiciones del experimento.  Analice las gráficas para cada radio. ¿Depende la velocidad angular del radio?  Grafique ahora velocidad tangencial versus tiempo, ¿Depende la velocidad tangencial del radio?

ACTIVIDAD 4

Realice el procedimiento anterior pero para un movimiento circular uniformemente acelerado, ahora analizando la aceleración angular, y la tangencial. Para cada toma de datos debe enrollar el mismo número de vueltas la cuerda. ¿Por qué cree que sea necesaria esta precaución?

1. Datos y Resultados

ACTIVIDAD 1

Grafica # 1[pic 8]

Grafica # 2

[pic 9]

Grafica # 3

[pic 10]

Grafica # 4

[pic 11]

Grafica # 5

[pic 12]

Grafica # 6

[pic 13]

ACTIVIDAD 2

Grafica # 7

[pic 14]

Grafica # 8

[pic 15]

ACTIVIDAD 3

Radio 8 cm

Grafica # 9

[pic 16]

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