UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA Facultad de Ingeniería Civil Departamento Académico de Ciencias Básicas Ciclo 2014 - 1

Experimento N° 4

Dinámica de Rotación

Objetivo temático

Analizar el movimiento de un cuerpo rígido y aplicar conceptos de dinámica y energía en una Rueda de Maxwell en traslación y rotación.

Objetivo Específico

1. Encontrar experimentalmente la relación entre la energía potencial y la energía cinética de traslación y de rotación de un cuerpo que inicia su movimiento partiendo del reposo sobre un plano inclinado constituido por dos ejes. El movimiento es por rodadura y por consiguiente una de las componentes energéticas del modelo matemático será rotacional, cuyo momento de inercia respecto al eje de giro se calculará indirectamente.

2. Calcular de manera directa los valores de los momentos de inercia de cada componente, sumándolos y comparándolos con el resultado anterior.

Material Un par de rieles paralelos (como plano inclinado) Un nivel Una regla milimetrada Una rueda de Maxwell Una balanza Un cronómetro Un pié de rey Disposición del equipo

G0

A0

Af Hf

H0

Gf

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Procedimiento

1. Nivelar el equipo experimental. 2. Fije la inclinación de los rieles de manera que la rueda avance por rotación pura. 3. Marque los puntos A0 y Af y mida la distancia A0Af. 4. Marque 5 puntos intermedios el tramo A0 y Af y mida sus distancias. 5. Mida con el pié de rey las alturas H0 hasta Hf de los puntos marcados. 6. Mida el radio del eje de rotación de la rueda Maxwell en tres posiciones diferente en cada

lado y obtenga su valor promedio.

Tiempo (s) Distancia (m) Altura (m)

1 A0 A1= H0=

2 A0 A2= H1=

3 A0 A3= H2=

4 A0 A4= H3=

5 A0 A5= H4=

6 A0 Af= Hf=

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Informe del Laboratorio N°4

Dinámica de Rotación

1. Resumen: ___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. Objetivo:

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. Modelo Matemático

Coloque la rueda en reposo en la posición A0, suéltela y simultáneamente mida el tiempo que tarda en recorrer cada tramo marcado entre A0 y Af, incluyendo estos puntos. Repita esta operación unas cinco veces para cada tramo. Con cada medición de tiempo calcule la velocidad desde Ao hasta Af con la expresión V = 2x/t.

Demuestre la ecuación de velocidad indicada:

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Formulación de la conservación de la energía:

Aplique el principio de la conservación de la energía entre las posiciones Ao y Af y con el valor de la velocidad obtenida en el paso anterior calcule el Momento de Inercia de la rueda Maxwell.

𝒗𝟐 =𝟐𝒈

(𝑰

𝑴𝒓𝟐) + 𝟏

∆𝑯

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4. Construya la gráfica: 𝒗𝟐 = 𝒇(∆𝑯) y de la pendiente de la recta obtenga el valor del

momento de inercia de la Rueda de Maxwell.

5. Calculo del momento de Inercia Experimentalmente:

Masa del disco (kg)

Radio del eje (m)

Gravedad (m/s2)

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6. Proceda a tomar datos de la masa y dimensiones de la rueda Maxwell, afín de calcular

separadamente el momento de inercia de cada una con respecto a su eje de rotación, súmelas y compare con el obtenido en el paso anterior.

Cuadro de cálculos:

Item Cuerpo Masa Ieje giro

1

2

3

4

∑𝑝 Rueda de Maxwell

Masa total: IRueda Maxwell:

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Conclusiones:

Observaciones:

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Valora tu aprendizaje: (Las preguntas lo hará el profesor de laboratorio)

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Bibliografia: