LISTA DE APARATOS MONTAJE Y REALIZACIÓN 3B SCIENTIFIC PHYSICS EXPERIMENT

Transcripción

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2 UE Ahoa se pueden fija difeentes cuepos de pueba en el eje de tosión. Paa el tiempo de oscilación T en un peíodo se tiene: En el dinamómeto se leen los valoes paa la fueza necesaia paa la desviación en las distancias coespondiientes. Todos los valoes se anotan en la tabla 1. (3) T J D D: Constante de estitución angula del muelle helicoidal Es deci, el tiempo de oscilación T es mayo mientas mayo sea el momento de inecia J. A pati de (3) se obtiene la ecuación paa la deteminación del momento de inecia: T (4) J D 4 La constante de estitución angula de un muelle helicoidad se puede detemina utilizando un dinamómeto: F (5) D α: Desviación de la posición de equilibio LISTA DE APARATOS 1 Eje de tosión U Pueta fotoeléctica U Contado digital U /3 1 Base con oificio cental, 1000 g U Pie sopote, 3 patas, 185 mm U Dinamómeto de pecisión 1 N U Juego de cuepos de ensayo paa eje de tosión U MONTAJE Y REALIZACIÓN La disposición de medición se monta como se muesta en la Fig. 1. Utilizando el nivel de bubuja y los tonillos de nivelación en el pie sopote se oienta el eje de tosión en la diección hoizontal. La pueta fotoeléctica se conecta en la entada A del contado digital. En el contado digital, el conmutado del selecto de modos de tabajo se ajusta en el símbolo paa la medición de la duación de peíodos de un péndulo. Obsevación: El montaje expeimental se desvía de tal foma que el muelle de acoplamiento siempe se contaiga y no que se estie. Al inicia del poceso de oscilación se ecomienda una desviación de 180 (max. 360 ). Deteminación de la constante de estitución angula D El dinamómeto de esote se engancha en la vailla de haltea secuencialmente en las distancias = 5, 10, 15, 0, 5 y 30 cm del cento del eje de otación y se desvia angulamente en = 180 =. Se debe tene cuidado que el dinamómeto quede siempe oientado pependiculamente a la vailla de haltea. Deteminación del momento de inecia J0 de la vailla de haltea sin masas. La vailla de haltea sin masas acopladas se desvia en 180 y utilizando el contado digital se mide la duación de un peíodo de oscilación T0. Deteminación del momento de inecia J en dependencia con la distancia de las masas al eje de otación. Los dos masas se fijan en la vailla de haltea, secuencialmente a una distancia de = 5, 10, 15, 0, 5 y 30 cm cada vez, siméticamente a la deecha y a la izquieda del cento de otación. Los tonillos en las masas, los cuales pesionan las esfeas de enclavamiento conta la vailla de haltea no se accionan; los tonillos han sido ajustados de tal foma que las masas se dejan desplaza y se sostienen conta la fueza centifugal. La vailla de haltea se desvía en 180º y utilizando el contado digital y cada vez se mide la duación de un peíodo T de oscilación luego se anota en la tabla. Deteminación del momento de inecia J de un disco de madea, de una esfea de madea, de un cilindo macizo y Los cuepos de ensayo se montan secuencialmente en el eje de otación. Paa el cilindo macizo y el hueco se utiliza el plato de alojamiento. Paa la medición de la duación de un peíodo de oscilación, se fija cada vez, en la foma adecuada, una pequeña bandeola de inteupción de papel en el cuepo de ensayo. El disco de madea y la esfea de madea secuencialmente se desvían en 180º y cada vez se mide la duación de un peíodo de oscilación. Los valoes se anotan en la tabla 3. Las macas blancas en los cuepos de ensayo se utilizan como ayudas de oientación en la desviación. El plato de alojamiento se desvía en 180º y se mide la duación de un peíodo de oscilación. El valo se anota en la tabla 3. El cilindo macizo y el hueco se colocan secuencialmente sobe el plato de alojamiennto y se desvían cada vez en 180º midiendo luego la duación de un peíodo de oscilación. Los valoes se anotan en la tabla 3. Las macas blancas en los cuepos de ensayo se utilizan como ayudas de oientación en la desviación. Compobación de la ley de Steine El peno se fija secuencialmente en las pefoacionnes con distancia a = 0,, 4, 6, 8, 10, 1 y 14 cm del cento del disco. El disco, paa las difeentes posiciones del peno, se monta en el eje de otación, se desvía cada vez en 180º y se mide la duación de un peiodo de oscillación. Paa ello se fija en foma adecuada una pequeña bandeola de inteupción de papel en el disco. Los valoes se anotan en la tabla 4. / 5

3 UE EJEMPLO DE MEDICION Deteminación de la constante de estitución angula D Tab. 1: Valoes de medida paa la fueza F a una distancia del cento del eje de otación en una desviación estática de la vailla de haltea en = 180 =. / m F / N 0,05 1,7 0,10 0,86 0,15 0,58 0,0 0,46 0,5 0,3 0,30 0,6 Compobación de la ley de Steine Tab. 4: Duación del peíodo T paa la oscilación del disco al-ededo de difeentes ejes a una distancia a del cento de gavedad. a / cm Deteminación del momento de inecia J0 de la vailla de haltea sin masas. Duación del peíodo de oscilación T0: 460 ms Deteminación del momento de inecia J en dependencia con la distancia de las masas al eje de otación. Tab. : Duación de peíodo T paa la oscilación de la vailla de haltea con las masas acopladas en la vailla de haltea a una distancia. / m 0, , , , , , EVALUACIÓN Deteminación de la constante de estitución angula D De (5) se obtiene: 1 1 (6) F D C con C D Los valoes de medida paa las fuezas F de la tabla 1 se gafican en conta del inveso 1/ de la distancia al eje de gio y se ajusta una ecta ente los puntos de medida. F / N 1 Deteminación del momento de inecia J de un disco de madea, de una esfea de madea, de un cilindo macizo y Tab. 3: Duación de peíodo T paa la oscilación de difeentes cuepos de ensayo. Cuepo de ensayo Disco 1800 Esfea 1880 Plato de alojamiento 51 Cilindo macizo + Plato de alojamiento Cilindo hueco + Plato de alojamiento / m -1 Fig. : Fueza F en dependencia con 1/ el inveso de la distancia de las masas. De la pendiente de la ecta C según (6) se detemina la constante de estitución angula D: C 0,0860 Nm (7) C D D 0,074 Nm. 3 / 5

4 UE Deteminación del momento de inecia J0 de la vailla de haltea sin masas. Paa el momento de inecia de la vailla de haltea sin masas adicionales se obtiene de (4): (8), 460 s 3 J0 0,074 Nm 4,0 10 kgm. 4 Deteminación del momento de inecia J en dependencia con la distancia de las masas al eje de otación. Se detemina el momento de inecia J de la vailla de haltea con masas adicionales, de acuedo con (4) a pati de los valoes en la tabla y se anota en la tabla 5. Se deteminan los momentos de inecia de las masas adicionales de acuedo con (9) Jm J J0 y se anotan en la tabla 5. Tab. 5: Duación del peíodo T, momento de inecia J de la vailla de haltea con masas adicionales y momento de inecia Jm de las masas adicionales paa difeentes distancias al eje de gio. / m T / s J / 10-3 kg m Jm / 10-3 kg m 0,05,85 5,54 1,34 0,10 3,663 9,31 5,11 0,15 4,740 15,6 11,4 0,0 5,96 4,4 0, 0,5 7,170 35,7 31,5 0,30 8,440 49,4 45m Se acuedo con () se tiene: Deteminación del momento de inecia J de un disco de madea, de una esfea de madea, de un cilindo macizo y Se detemina el momento de inecia J paa difeentes cuepos de ensayo, de acuedo con (4) a pati de los valoes de medida en la Tabla 3 y los valoes se anotan en la Tabla 6. Paa la deteminación del momento de inecia del cilindo macizo JMZ y del cilindo hueco JH se debe substae cada vez el mommeto de inecia del plato de alojamiento JPA de los valoes de los momentos de inecia del cilindo macizo + plato de alojamiento y del momento de inecia del cilindo hueco + plato de alojamiento JMZP y JHP: JV JVT JT (11). J J J H HT T Se calculan los momentos de inecia teóicos JTo utilizando los datos del anexo y se anotan en la Tabla 6 y se compaan con los valoes deteminados po medio de las mediciones. Tab. 6: Momentos de inecia J paa difeentes cuepos de ensayo. Cuepo de ensayo T / s J / 10-3 kg m Jth / 10-3 kg m Disco 1,800,5 1 / m =,57 Esfea 1,880,45 /5 m =,54 Plato de alojamiento 0,51 0,18 Cilindo macizo + Plato de alojamiento 0,917 0,58 Cilindo macizo 0,40 1 / m = 0,43 Cilindo hueco + Plato de alojamiento 1,171 0,95 Cilindo hueco 0,77 m = 0,86 (10) J m m Los momentos de inecia Jm de la tabla 5 se gafican conta, los cuadados de las distancias al eje de gio, y se compueba la depedencia lineal de (10) (Fig 3). Los valoes deteminados a pati de la medición aon-cuedan bien con los valoes calculados teóicamente. Compobación de la ley de Steine J m / 10-3 kg m 50 Se deteminan los momentos de inecia Ja paa las difeentes distancias a de acuedo con (4), de los valoes de medida en la Tab. 7 y se anotan los valoes en la Tab / cm Fig. 3: Momento de inecia Jm de las masas adicionales en dependencia con el cuadado de las distancias de las masas. Tab. 7: Momento de inecia Ja del disco oscilando alededo de difeentes ejes a una distancia a del cento de gavedad. a / cm T / s Ja / 10-3 kg m 0,9 5,93,960 6,08 4 3,11 6,76 6 3,37 7,68 8 3,6 9, ,948 10,8 1 4,359 13, 14 4,748 15,6 4 / 5

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