Informe 8 de laboratorio de física mecánica

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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE BOLÍVAR
Facultad de Ciencias Básicas
Departamento de Física
EXPERIENCIA N° 8 
MOMENTO DE INERCIA
	
1. INTRODUCCIÓN
2. OBJETIVOS
2.1 OBJETIVO GENERAL
1. 
2. 
2.1. 
2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS 
3. MARCO TEÓRICO
Momento de inercia 
El momento de inercia se puede definir como la medida de la resistencia u oposición de un cuerpo para realizar un movimiento de rotación. 
La energía mecánica de un cuerpo rígido 
En el desplazamiento general de un cuerpo, la traslación y rotación suceden al mismo tiempo por lo que la energía cinética estaría compuesta por el movimiento de rotación y el de traslación del cuerpo rígido, quedando de la siguiente forma:
Y la energía potencial sería igual a: 
Siendo la energía mecánica: 
Ley de la conservación de la energía 
Es una ley que nos indica que la cantidad de energía total en un sistema aislado e ideal se mantiene desde el punto de inicio hasta el punto final, sin variación con respecto al tiempo, permitiendo hacer interpretaciones de energías de una manera ideal y observar cómo se transforma una energía en otra, resaltando que en este sistema no aplican fuerzas como la fricción. 
4. DATOS EXPERIMENTALES
	Altura 
	0,567 m
	Masa colgante
	0,0196 kg
	Radio plataforma 
	0,0575 m
	Masa cilindro 
	0,236 kg
	Radio cilindro 
	0,0165 m
Tabla N°1.
	
	Caso 1
	Caso 2
	Caso 3
	T1 (s)
	2,63
	2,44
	2,74
	T2 (s)
	2,5
	2,5
	2,6
	T3 (s)
	2,48
	2,47
	2,76
	T4 (s)
	2,47
	2,51
	2,7
	T5 (s)
	2,5
	2,49
	2,74
	Promedio
	2,516
	2,482
	2,708
Tabla N°2.
5. ANÁLISIS DE DATOS 
Cálculo de la rapidez del porta pesas
1. Con los datos registrados de distancia y tiempo, calcule la rapidez v del porta pesas cuando cruza la barrera luminosa, para cada uno de los casos considerados (plataforma sola, plataforma con cilindros y esfera centrados y plataforma con cilindro no centrado).
· Caso 1 (sin cilindro)
· Caso 2 (cilindro centrado)
· Caso 3 (cilindro no centrado)
Cálculo del momento de inercia de la plataforma
2. De acuerdo con los datos del montaje experimental, demuestre que el momento de inercia de la plataforma se puede calcular con la expresión:
Sugerencia: Desprecie la energía cinética rotacional de la polea. ¿Por qué puede hacerlo?
La energía cinética rotacional de la polea se puede despreciar, ya que la masa colgante es la que toma esa energía cinética rotacional al encontrarse colgada en el eje de rotación.
Demostración
3. Con los datos registrados, calcule el momento de inercia de la plataforma alrededor del eje de rotación.
Cálculo del momento de inercia del cilindro centrado
4. Con los datos registrados y expresión (1) calcule el momento de inercia Icp de los cilindros más la plataforma (ver figura 3)
 
5. Calcule el momento de inercia de los cilindros y esfera centrados Ic Teniendo en cuenta que:
Cálculo del momento de inercia del cilindro no centrado
6. Con los datos registrados y la expresión (1), calcule el momento de inercia del cilindro no centrado más la plataforma, (ver figura 3). 
7. Calcule el momento de inercia del cilindro no centrado Teniendo en cuenta que: 
Cálculo teórico del momento de inercia del cilindro
8. Con las expresiones consultadas y las dimensiones de los cilindros y esfera (Anexo 1), calcule el momento de inercia de los cilindros y esfera respecto al eje de rotación y para el casos y cilindro pequeño centrado () y no centrado (). Registre sus resultados en una tabla.
	
	Momento de inercia () 
	Cilindro centrado
	0,00009
	Cilindro no centrado
	0,00056
Cálculo de la exactitud del momento de inercia del cilindro
9. Calcule la exactitud del momento de inercia obtenido experimentalmente por la fórmula 1, respecto al obtenido teóricamente. Registre los resultados en una tabla. 
· Valor teórico del momento de inercia del cilindro 
· Exactitud del cilindro centrado
· Exactitud del cilindro no centrado
	
	Exactitud
	Cilindro centrado
	181,25%
	Cilindro no centrado
	1650%
10. ¿Cuáles causas considera que influyeron en el valor de la exactitud?
Lo que sucede es que, en el valor experimental, el giro es inducido por la masa colgante que le transfiere el movimiento a la plataforma y ésta, al cilindro, por lo que no se tiene en cuenta la masa del cilindro. Mientras que en el valor teórico se considera un cilindro girando alrededor de su propio eje por acción de su propia masa sin tener en cuenta acción de algún otro cuerpo. Logrando que el valor de la exactitud sea bastante elevado, dando a entender que no datos experimentales difieren en gran medida del valor real. 
11. ¿Considera que se cumplió el principio de conservación de la energía?
Si se cumple el principio de conservación de la energía, pues el cuerpo colgante no se está deslizando, sino que se está trasladando y rodando, por ende, la fricción no disipa la energía; así que la energía mecánica inicial es la misma que la final. Sería lo contrario, si el cuerpo se deslizara, pues se ocasiona una pérdida de energía en forma de calor y, dado a ello, no se conservaría la energía mecánica.
12. ¿Qué ventajas tiene el sistema respecto al cálculo del momento de inercia comparado con el método teórico?
Tal como vimos con anterioridad en los cálculos de la exactitud, verificamos que el margen de error es demasiado alto, pues el valor real difiere mucho del calculado experimentalmente. Así mismo, hay que tener en cuenta que el cálculo del valor experimental se hizo a partir únicamente del valor de la masa colgante sin tener en cuenta el propio peso de la plataforma o el cilindro, de esa forma podemos descartar como factible la solución por medio del cálculo experimental ya que en gran medida tiende a divergir con respecto al valor real.
6. CONCLUSIÓN
BIBLIOGRAFÍA
Fernández, J. L. (s.f.). Energía Mecánica. Obtenido de Fisicalab: https://www.fisicalab.com/apartado/energia-mecanica
Gardey, A., & Pérez Porto, J. (2019). Definición de momento de inercia . Obtenido de Definicion.de: https://definicion.de/momento-de-inercia/