Laboratorio 9 Rotación y Conservación de Energia Dr. Willy H. Gerber Instituto de Fisica Universidad Austral Valdivia, Chile Objetivos: Estudiar la conservación de energía y movimiento rotacional incluyendo la generación de torque. www.gphysics.net – UACH-Bachillerato-Lab-9-Version 11.08

Repaso Repaso Conceptos y Ecuaciones que debemos dominar para poder aprovechar el laboratorio Asista a clase teórica para comprender el significado de los conceptos y ecuaciones!!!! www.gphysics.net – UACH-Bachillerato-Lab-9-Version 11.08

Repaso Traslación y rotación El movimiento de un cuerpo se puede describir como un movimiento de traslación de un punto y una rotación en torno de este. El “punto” descrito se denomina Centro de Masa. Toda fuerza sobre un cuerpo puede ser descompuesta en dos componentes: una que genera traslación (paralela a la dirección punto de ataque-centro de masa) una que genera rotación (perpendicular a la dirección punto de ataque-centro de masa) www.gphysics.net – UACH-Bachillerato-Lab-9-Version 11.08

Repaso La fuerza perpendicular genera un torque Para el caso Torque [Nm] Brazo [m] Fuerza (componente perpendicular) [N} Analogía Posición [m] Velocidad [m/s] Aceleración [m/s2] Fuerza [N] Masa [kg] Angulo [rad] Velocidad angular[rad/s] Aceleración angular[rad/s2] Torque [Nm] Momento de inercia [kg m2] www.gphysics.net – UACH-Bachillerato-Lab-9-Version 11.08

Tabla de Momentos de Inercia www.gphysics.net – UACH-Bachillerato-Lab-9-Version 11.08

Repaso Aplicación de analogía Impulso (Momento) 1 Ley de Newton 2 Ley de Newton, general 2 Ley de Newton, caso m, I cte 3 Ley de Newton Velocidad a,α cte Posición a,α cte Energia cinética www.gphysics.net – UACH-Bachillerato-Lab-9-Version 11.08

Repaso Aceleración Movimiento circular centrípeta centrifuga Energia Potencial Gravitacional Velocidad tangencial Energia Potencial [J] Masa [kg] Aceleración gravitacional [m/s2] Altura [m] Aceleración tangencial www.gphysics.net – UACH-Bachillerato-Lab-9-Version 11.08

¿Para que tanto musculo? Comerciales Comerciales ¿Para que tanto musculo? Fuerza en el pie Fuerza en la articulación Radio de la articulación Largo del hueso 1 cm 40 cm 3200 N Porque los deportistas tienden a ser altos 80 N www.gphysics.net – UACH-Bachillerato-Lab-9-Version 11.08

Misión Misión Estudiar un cilindro que ruedan por un riel Estudiar como la energía potencial pasa a cinética: ¿Cuál es la energía cinética de un cilindro que rueda? ¿Depende la velocidad que alcanza de la masa? ¿Cómo afecta la geometría del cuerpo? ¿Por qué rota y no se refala? www.gphysics.net – UACH-Bachillerato-Lab-9-Version 11.08

Guía 1. Energia cinética total Ayuda: determine la energía cinética de traslación en función de la velocidad (analítico) determine la energía cinética de rotación en función de la velocidad angular (analítico) determine el momento de inercia para el caso de que el cuerpo se describa como un disco masivo y que gira en torno de su eje (analítico) establezca la relación entre velocidad de traslación y la velocidad angular con que rota para el caso de que el cuerpo no resbale (analítico) determine la energía cinética total en función de la velocidad de traslación (analítico) mida las velocidades de ambos cilindros para un cambio de altura (h) definido (medición) www.gphysics.net – UACH-Bachillerato-Lab-9-Version 11.08

Guía 2. Velocidad de traslación Ayuda: determine la energía potencial gravitacional (analítica) suponga que la energía se conserva y determine la velocidad de traslación en función de la altura en que se soltó el cilindro calcule la velocidad que espera tenga cada cuerpo al llegar abajo? compare los valores calculados con aquellos medidos depende la velocidad de la masa? Porque? son las velocidades entre los dos cuerpos distintas? Porque? www.gphysics.net – UACH-Bachillerato-Lab-9-Version 11.08

Guía 3. Torque por roce Ayuda: determine la fuerza de tracción (analítico) determine la aceleración angular en función de la aceleración de traslación y asóciela a la fuerza de tracción (analítico) determine el torque que genera la rotación en función de la aclaración angular (analítico) determine la fuerza en el punto de contacto en función del torque (analítico) determine la fuerza normal (analítico) determine el coeficiente de roce mínimo que debe de existir para que el cilindro ruede y no resbale (analítico) calcule el ángulo de inclinación (medición y calculo) calcule el coeficiente de roce mínimo (calculo) que tendría que hacer para que el cilindro resbale y no ruede??? www.gphysics.net – UACH-Bachillerato-Lab-9-Version 11.08

Configuración Configuración www.gphysics.net – UACH-Bachillerato-Lab-9-Version 11.08

Configuración Unidad CASSY Rueda Puerta de medición de velocidad www.gphysics.net – UACH-Bachillerato-Lab-9-Version 11.08

Configuración www.gphysics.net – UACH-Bachillerato-Lab-9-Version 11.08

? Configuración Determinar las dimensiones www.gphysics.net – UACH-Bachillerato-Lab-9-Version 11.08

Configuración Asegurar que la puerta esta en la posición correcta velando porque la regla este paralela al riel cuando el LED se apaga. www.gphysics.net – UACH-Bachillerato-Lab-9-Version 11.08

CASSY Lab CASSY Lab www.gphysics.net – UACH-Bachillerato-Lab-9-Version 11.08

Ejecutar Programa Ejecutar CASSY Lab. De estar enchufada la unidad de medición esta es reconocida por el sistema: Representación del sistema CASSY www.gphysics.net – UACH-Bachillerato-Lab-9-Version 11.08

CASSY Lab www.gphysics.net – UACH-Bachillerato-Lab-9-Version 11.08

CASSY Lab www.gphysics.net – UACH-Bachillerato-Lab-9-Version 11.08

CASSY Lab Elegir escala www.gphysics.net – UACH-Bachillerato-Lab-9-Version 11.08

CASSY Lab Indicador www.gphysics.net – UACH-Bachillerato-Lab-9-Version 11.08

CASSY Lab www.gphysics.net – UACH-Bachillerato-Lab-9-Version 11.08

CASSY Lab Recordar ajustar cada vez la altura del portal y el diámetro en el programa. www.gphysics.net – UACH-Bachillerato-Lab-9-Version 11.08