GUIAS ÚNICAS DE LABORATORIO DE FÍSICA I EQUILIBRIO ESTÁTICO MOVIMIENTO DE ROTACIÒN Y TRASLACIÒN

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1 GUIAS ÚNICAS DE LABORATORIO DE FÍSICA I EQUILIBRIO ESTÁTICO MOVIMIENTO DE ROTACIÒN Y TRASLACIÒN SANTIAGO DE CALI UNIVERSIDAD SANTIAGO DE CALI DEPARTAMENTO DE LABORATORIOS

2 MOVIMIENTO DE ROTACIÓN Y TRASLACIÓN 1. OBJETIVO Estudiar el movimiento combinado de traslación y de rotación sin deslizamiento de un cuerpo rígido y deducción del momento de inercia. 2. MATERIAL Se utilizarán los siguientes materiales: Dos rieles paralelos. Un cuerpo de revolución. Cronómetro. Regla Balanza. 3. ARREGLO EXPERIMENTAL La figura 1 ilustra en forma esquemática el experimento que vamos a estudiar. Utilizando el plano inclinado se suelta del reposo un cuerpo rígido de masa M el cual rueda sin resbalar una distancia h. 4. FUNDAMENTOS TEORICOS Sea un cuerpo rígido de masa M y de momento de inercia I con respecto a su eje de revolución, que descansa sobre dos rieles paralelos inclinados (ver figura 1). Si el cuerpo, partiendo del reposo, rueda bajando sin resbalar, una distancia vertical h, se tiene:

3 Donde: v es la velocidad lineal del centro de masa en la parte final de su recorrido w es la velocidad angular alrededor del centro de masa en la parte final de su recorrido. Como v= w r(r radio del eje de rotación) se tiene De otro lado, como el movimiento de traslación del centro de masa es un movimiento uniformemente acelerado, se tiene que, s distancia recorrida por el centro de masa en el tiempo t. O sea 5. CHEQUEO INICIAL Y MINIMIZACIÓN DE ERRORES SISTEMATICOS Verifique que los rieles paralelos estén ubicados de acuerdo a la figura 1, sin que resbalen mientras se efectúa el experimento. Trabaje con alturas (h) menores de 50 cm., así obtendrá mejores resultados, ya que el cuerpo que rueda lo hará mas despacio dándole a usted la posibilidad de tomar el tiempo con mayor precisión y evitando que el cuerpo deslice. Ponga cuidado en la ubicación inicial del cuerpo M al momento de soltarlo, para que cuando baje rodando no toque los lados de los rieles y se produzca un frenado del mismo.

4 Tenga en cuenta que la altura h que usted debe medir corresponde a la distancia vertical desde el punto de partida hasta donde usted ubicó su sistema de referencia (posición final) y no necesariamente corresponde a la parte mas baja de los rieles (el piso). No confundir el radio del eje de rotación r con el radio del cuerpo R. 6. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 6.1 Medir la masa M, el radio R del cuerpo y el radio de giro r. 6.2 Para una misma inclinación de los rieles, soltar el objeto desde el mismo punto 3 veces y medir el tiempo de bajada del cuerpo (Registrar el promedio), la distancia s recorrida y la altura h. 6.3 Repita el experimento con otras seis inclinaciones y consigne sus datos en la tabla Realice un gráfico de h en función de v 2, compare con la ecuación (4.2) 6.5 A partir de la pendiente determine I con su incertidumbre. 6.6 Determine I por consideraciones geométricas con su incertidumbre. (Recuerde I = MR 2 /2 ) 6.7 Compare los resultados obtenidos y diga cual de las formas de calcular I cree usted que sea más confiable. Por qué?

5 ANÁLISIS Laboratorio de Movimiento de rotación y traslación Fecha: Profesor: Nombre y código de los integrantes del grupo: Valor de la pendiente y su incertidumbre I y su incertidumbre, a partir de los anteriores resultados: I y su incertidumbre a partir de la configuración geométrica:

6 CONCLUSION: Nota: Anexar los cálculos y gráficas realizadas