Informe Mcu laboratorio de fisica

ESCUELA SUPERIOR DE TECNOLOGÍA SENATIESCUELA SUPERIOR DE TECNOLOGÍA SENATI 6° LAB. FÍSICA6° LAB. FÍSICA

INTRODUCCIÓN

Se define como movimiento circular aquél cuya trayectoria es una circunferencia.

El movimiento circular, llamado también curvilíneo, es otro tipo de movimiento sencillo.

Estamos rodeados por objetos que describen movimientos circulares: un disco compacto durante su reproducción en el equipo de música, las manecillas de un reloj o las ruedas de una motocicleta son ejemplos de movimientos circulares; es decir, de cuerpos que se mueven describiendo una circunferencia.

A veces el movimiento circular no es completo: cuando un coche o cualquier otro vehículo toma una curva realiza un movimiento circular, aunque nunca gira los 360º de la circunferencia.

La experiencia nos dice que todo aquello da vueltas tiene movimiento circular. Si lo que gira da siempre el mismo número de vueltas por segundo, decimos que posee movimiento circular uniforme (MCU).

Ejemplos de cosas que se mueven con movimiento circular uniforme hay muchos:

La tierra es uno de ellos. Siempre da una vuelta sobre su eje cada 24 horas. También gira alrededor del sol y da una vuelta cada 365 días. Un ventilador, un lavarropas o los viejos tocadiscos, la rueda de un auto que viaja con velocidad constante, son otros tantos ejemplos.

Pero no debemos olvidar que también hay objetos que giran con movimiento circular variado, ya sea acelerado o desacelerado.

El movimiento circular del piñón se transforma en movimiento lineal en la cremallera.

RESUMENHUAMANTICA / MONJA / QUISPE / SANCHEZ / VALERAHUAMANTICA / MONJA / QUISPE / SANCHEZ / VALERA 11

http://www.monografias.com/trabajos13/cinemat/cinemat2.shtml#TEORICO

http://www.monografias.com/trabajos11/tierreco/tierreco.shtml

http://www.monografias.com/Arte_y_Cultura/Musica/

http://www.monografias.com/trabajos/reproduccion/reproduccion.shtml

http://www.monografias.com/trabajos15/kinesiologia-biomecanica/kinesiologia-biomecanica.shtml


El presente informe de laboratorio tiene por objeto demostrar el

movimiento circular uniforme. La medición de este parámetro se efectúa,

tomando el número de vueltas, a razón de diferentes radios, para

posteriormente hallar el periodo, frecuencia, de acuerdo a los diferentes

radios tomados, con la obtención de dichos datos se procede a obtener

funcione graficas del voltaje (V) vs Periodo (T), para obtener la ecuación.

HUAMANTICA / MONJA / QUISPE / SANCHEZ / VALERAHUAMANTICA / MONJA / QUISPE / SANCHEZ / VALERA 22


OBJETIVOS

Estudiar los conceptos básicos del movimiento circular uniforme.

Desarrollar los conceptos de periodo y frecuencia.

Determinar el periodo de rotación de un cuerpo.

Estudiar el comportamiento de una partícula sometida a un

movimiento rotacional.

Obtener grafica del voltaje vs periodo de eje del motor.

Conocer un poco más sobre las aplicaciones de este tema en la vida

cotidiana y en la carrera.



MOVIMIENTO CIRCULAR UNIFORME

(MCU)

EQUIPOS Y MATERIALES

Fuente voltaje variable + 2 cables (rojo & negro)

Motor eléctrico pequeño + pinza ( portamotor)

Un cronometro

Calibrador Vernier (Pie de Rey)

Poleas escalonadas con ejes de rotación

Soporte universal + barras + dados

Polea con faja

Calculadora científica

FUNDAMENTO TEÓRICO

MOVIMIENTO CIRCULAR

Es el movimiento que recorre un móvil y cuya trayectoria corresponde a una circunferencia.

MOVIMIENTO CIRCULAR UNIFORME (MCU)

Es aquel movimiento que tiene la

trayectoria circular y recorre

longitudes iguales en tiempos

iguales. En el movimiento circular

uniforme, la rapidez (magnitud de la

velocidad v) no cambia, pero la

dirección de la velocidad cambia

permanentemente por influencia de

la aceleración centrípeta ac.

La velocidad es un vector tangente

a la trayectoria y, por tanto

perpendicular al radio.



EL MOVIMIENTO CIRCULAR EN MAGNITUDES ANGULARES

La descripción de un movimiento circular puede hacerse bien en función de magnitudes lineales ignorando la forma de la trayectoria (y tendremos velocidad y aceleración tangenciales), o bien en función de magnitudes angulares (y tendremos velocidad y aceleración angulares). Ambas descripciones están relacionadas entre sí mediante el valor del radio de la circunferencia trayectoria.

Al trabajar con magnitudes angulares es imprescindible entender lo relativo a una unidad de medida angular conocida como radián.

EL RADIÁN

Si tenemos un ángulo cualquiera y queremos saber cuánto mide, tomamos un transportador y lo medimos. Esto nos da el ángulo medido en grados. Este método viene de dividir la circunferencia en 360º, y se denomina sexagesimal.

(Para usar la calculadora en grados hay que ponerla en DEG, Degrees, que quiere decir grados en inglés).

El sistema de grados sexagesimales es una manera de medir ángulos, pero hay otros métodos, y uno de ellos es usando radianes.

Ahora veamos el asunto de medir los ángulos pero en radianes.

Para medir un ángulo en radianes se mide el largo del arco (s) abarcado por el ángulo θ de la figura a la izquierda. Esto se puede hacer con un centímetro, con un hilito o con lo que sea. También se mide el radio del círculo.



Ángulo θ con centro en C.

Para obtener el valor del ángulo (θ) en radianes usamos la fórmula:

Hacer la división del arco sobre radio significa ver cuántas veces entra el radio en el arco. Como el radio y el arco deben medirse en la misma unidad, el radián resulta ser un número sin unidades.

Esto significa que el valor del ángulo en radianes solo me indica cuántas veces entra el radio en el arco. Por ejemplo, si el ángulo θ mide 3 radianes, eso significa que el radio entra 3 veces en el arco abarcado por ese ángulo.

Su quisiéramos calcular o conocer al valor del arco, hacemos:

¿A cuántos grados equivale un radián?

Pero el valor de un ángulo en radianes se puede expresar (convertir) en grados. En una circunferencia entera (360º) el arco entero es el perímetro, que es igual a 2 Pi por radio


. Así, a partir de la fórmula

es que 360° equivalen a:

Un ángulo de un radián equivale a un ángulo de 57,3º.

Para usar la calculadora en radianes hay que ponerla en "RAD"


¿Cuántas veces entra el radio en el arco marcado?

PERIODO (T)

La principal característica del movimiento circular uniforme es que en cada vuelta o giro completo de 360°, equivalente a un ciclo, se puede establecer un punto fijo como inicio y fin del ciclo.

En física, los ciclos son también llamados revoluciones para un determinado tiempo.

El periodo (T) de un movimiento circular es el tiempo que tarda una partícula o un cuerpo en realizar una vuelta completa, revolución o ciclo completo.

Por ejemplo, el periodo de rotación de la tierra es 24 horas. El periodo de rotación de la aguja grande del reloj es de 1 hora. La unidad utilizada para el periodo es el segundo o, para casos mayores, unidades mayores.

Conocida la frecuencia (en ciclos o revoluciones por segundo) se puede calcular el periodo (T) mediante la fórmula:

FRECUENCIA (F)

Se denomina frecuencia (F) de un movimiento circular al número de revoluciones, vueltas o ciclos completos durante la unidad de tiempo. La unidad utilizada para cuantificar (medir) la frecuencia de un movimiento es el hertz (Hz), que indica el número de revoluciones o ciclos por cada segundo.

Para su cálculo, usamos la fórmula



(En ocasiones se usa, en vez de hertz, seg −1 o s −1 ). Nótese que la frecuencia (F) es la inversa del periodo (T).

Una vez situado el origen O describimos el movimiento circular mediante las siguientes magnitudes angulares.

POSICIÓN ANGULAR ( )Θ

Podemos imaginar, como ejemplo, que se tiene una piedra amarrada a una cuerda y la movemos en círculos de radio r. En un instante de tiempo t el móvil (en nuestro caso la piedra) se encuentra en el punto P. Su posición angular (lo que la piedra ha recorrido en la circunferencia) viene dada por el ángulo θ, formado por el punto P, el centro de la circunferencia C y el origen O (desde donde empezó a girar la piedra).

LA VELOCIDAD ANGULAR ( )Ω

Cuando un objeto se mueve en una circunferencia, llevará una velocidad, ya que recorre un espacio, pero también recorre un ángulo.

Para tener una idea de la rapidez con que algo se está moviendo con movimiento circular, se ha definido la velocidad angular (ω) como el número de vueltas que da el cuerpo por unidad de tiempo.

Si un cuerpo tiene gran velocidad angular quiere decir que da muchas vueltas por segundo.

De manera sencilla: en el movimiento circular la velocidad angular está dada por la cantidad de vueltas que un cuerpo da por segundo.

Otra manera de decir lo mismo sería: en el movimiento circular la velocidad angular está dada por el ángulo recorrido (θ) dividido por unidad de tiempo. El resultado está en grados por segundo o en rad por segundo.

ω = velocidad angular en rad/seg.



θ = desplazamiento angular en rad.

t = tiempo en segundos en que se efectuó el desplazamiento angular.

La velocidad angular también se puede determinar si sabemos el tiempo que tarda en dar una vuelta completa o periodo (T):

Como entonces

Imaginemos el punto rojo (P) como una piedra que gira amarrada al punto C

Aquí debemos apuntar que una misma velocidad angular se puede expresar de varias maneras diferentes.

Por ejemplo, para las lavadoras automáticas o para los motores de los autos se usan las revoluciones por minuto (rpm). También a veces se usan las rps (revoluciones por segundo).

También se usan los grados por segundo y los radianes por segundo.



Es decir, hay muchas unidades diferentes de velocidad angular. Todas se usan y hay que saber pasar de una a otra, lo que se hace aplicando una regla de 3 simple.

Por ejemplo, pasar una velocidad de 60 rpm a varias unidades diferentes:

La más importante de todas las unidades de velocidad angular es radianes por segundo. Esta unidad es la que se usa en los problemas.

Nota:

Según lo anterior es correcto, entonces, decir que la velocidad angular es:

Pero resulta que el radián es sólo un número comparativo, por lo mismo que la

palabra radián suele no ponerse y en la práctica la verdadera unidad es 1seg

,

que también puede ponerse como 1s, e incluso como .

En efecto, muchas veces la velocidad angular se expresa en segundos elevado

a menos uno ( ) y para quienes no lo saben resulta incomprensible.



Trasmisión de un movimiento circular.


PROCEDIMIENTO

PARTE I


PROCEDIMIENTO

Armar el equipo mostrado en la figura 1, acoplando las poleas escalonadas (mayor y menor), con la faja adjunta, no tense demasiado la faja. Proporcione giros a la polea mayor con diferentes ángulos, al hacer esto la polea menor al ser arrastrado también hará su giro, anotamos dichos ángulos en la tabla 1. También anotamos los radios de las poleas mayor y menor.


R2

R1

r3

R3

r1

r2


CÁLCULOS Y RESULTADOS

Angulo polea menor

(α)

Angulo polea mayor (θ)

90° 180° 270° 360°

R1 r1 120° 240° 360° 480°

r2 60° 120° 180° 240°

r3 30° 60° 90° 120°

POLEA MAYOR POLEA MENOR

R1 1,85 cm r1 1,35 cm

R2 3,9 cm r2 2,9 cm

R3 5,9 cm r3 4,4 cm


R3 r1 330° 660° 990° 1320°

r2 185° 370° 555° 740°

r3 110° 220° 330° 440°


Luego acople al sistema el motor eléctrico proporcionado, para ello retiramos la polea menor. Hacer el acople adecuado (polea motor - polea mayor – faja negra) que nos permitirá determinar el número de vueltas que da este motor (para un voltaje determinado) en una unidad de tiempo. Con ello determinaremos el periodo (T) del motor así como su frecuencia (f), para dicho voltaje aplicado.Para ello tomamos el tiempo, que le lleva la polea mayor en realizar 10 vueltas, realizamos esto tres veces para luego tomar el promedio.

Tiempo(s) de 10 vueltas

t1 t2 t3 t prom T(s)Frecuencia del

motor (Hz)

POLEA (mayor) 4,53 s 4,53 s 4,37 s 4,48 s 0,448 s 2,23 Hz

DIÁMETRO (motor): DIÁMETRO (Polea): 11.8 cm


MOTOR

FUENTE



PROCEDIMIENTO

PARTE II


En esta parte se busca encontrar una relación entre el periodo del eje del motor (recordando que este eje esta acoplado axialmente a la polea menor ) y el voltaje aplicado al motor.Con la instalación anterior aplicamos un voltaje mínimo al motor que consiga una rotación uniforme mínima, anotamos su valor así como el promedio del periodo (T).

VOLTAJE (V) 3 V 3,5 V 4 V 4,5 V 5 V 5,5 V 6 V

TPromedio(s) 0,448 s 0,394 s 0,332 s 0,316 s 0,272 s 0, 263 s 0, 185 s

GRÁFICA

VOLTAJE (V) VS PERIODO (T)


Ec: AX2 + BX + C

y = 0.0042x2 - 0.1175x + 0.7544

VOLTAJE (V) TPromedio (s)

3 0.448

3.5 0.394

4 0.332

4.5 0.316

5 0.272

5.5 0.263

6 0.185


2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.50

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

0.45

0.5

f(x) = 0.00423809523809513 x² − 0.117499999999999 x + 0.754404761904759

Series2Polynomial (Series2)

¿Qué comportamiento tienen los puntos gráficos?

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CONCLUSIONES

El movimiento circular se caracteriza por un movimiento circular en el que un móvil se desplaza alrededor de un punto central.

La velocidad no es constante ya que, al ser una magnitud vectorial, tiene módulo, dirección y sentido.

El módulo de la velocidad permanece constante durante todo el movimiento pero la dirección está constantemente cambiando.



Podemos decir que el movimiento circular es aquel cuya trayectoria es una circunferencia y el módulo de la velocidad es constante, es decir, recorre arcos iguales en tiempos iguales.

La frecuencia (f) es el número de vueltas dadas en un segundo. El período T es la magnitud inversa, es decir, el tiempo (en segundos) empleado en dar una vuelta completa.

BIBLIOGRAFÍA

Serway A. R. FISICA. Editorial McGraw-Hill. Cuarta Edición. Tomo I. México

D.F. 1999.

Física; HALLIDAY – RESNICK; Edición Universitaria.

Física; editorial RODO.

Física; Teorías y problemas; Capitulo de Física moderna; J. Jaime Gómez

Flores; editorial Gómez

Física Jorge Mendosa Dueñas; Lima-Perú

WEB

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o http://www.lapaginadejc.com.ar/Naturales/Fisica/Cinematica.htm

o http://www.lapaginadejc.com.ar/Naturales/Fisica/Cinematica2.htm

o http://www.lapaginadejc.com.ar/Naturales/Fisica/Cinematica3.htm

o http://html.rincondelvago.com/cinematica.html

o www.itescam.edu.mx/principal/sylabus/fpdb/recursos/r24515.PPT

o http://www.slideshare.net/bonnylucia/mov-circular-1788647


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