Movimiento de rodadura PDF

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Informe sobre movimiento de rodadura...

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Movimiento de rodadura Gonzalez Macareno Brayan Stiven Hurtado Ruiz Santiago Martínez Cañón Laura Angélica Física Mecánica grupo 8 18/11/2017 Universidad de La Sabana

Resumen Mediante el laboratorio se analiza el movimiento de rodadura sin deslizamiento de cuerpos rígidos (cilindros y esfera) a lo largo de un plano inclinado para así determinar la aceleración a través de dos métodos, experimental y teórico; junto a su respectivo estudio referente al error entre estos. OBJETIVOS: GENERAL

● Hallar la aceleración teórica y experimental de cada uno de los objetos con los cuales se realizó el laboratorio, por medio de las fórmulas dadas. ESPECÍFICOS ● Realizar una comparación entre los resultados de la aceleración experimental obtenida en el laboratorio y la aceleración teórica utilizando los porcentajes de error como método comparativo. ● Hacer una comparación entre las aceleraciones de los objetos, para lograr concluir qué aspectos afectan la aceleración de cada uno de los mismos.

1. MARCO TEÓRICO Movimiento de rodadura: Es una combinación de rotación (de un objeto simétrico radialmente) y la traducción de ese objeto con respecto a una superficie (ya sea si una o la otra se mueve), de tal manera que los dos están en contacto unos con otros sin resbalar. Esto se consigue con una velocidad de rotación en el cilindro o un círculo de contacto que es igual a la velocidad de traslación.

Momento de inercia: Representa el equivalente de la masa en el movimiento giratorio: es la relación entre el par aplicado a un sistema giratorio y la aceleración angular. Aceleración: Se refiere al cambio en la velocidad de un objeto. Siempre que un objeto cambia su velocidad, en términos de su magnitud o dirección, decimos que está acelerando.

2. EXPERIMENTO 2.1. Materiales: ● Plano inclinado ● Cronómetro ● Cilindro hueco de bronce. ● Cilindro de bronce.

● Cilindro hueco de metal. ● Pelota de ping pong.

● Cilindro de aluminio. 2.2. Descripción general de la práctica. Para la realización de la práctica de laboratorio, se tomaron 5 tiempos diferentes, haciendo uso del cronómetro, para cada uno de los objetos previamente mencionados mientras se les dejaba rodar a través de un plano inclinado que contaba con una inclinación aproximada de 4 grados. Posterior a esto, se tomaron también las medidas de diámetro y peso de cada uno de los objetos para finalmente consignar todos los datos obtenidos en la Tabla 1 y en la Tabla 2 de este documento, dando así por terminada la práctica.

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3. DATOS Y ANÁLISIS DE RESULTADOS Primero obtuvimos los siguientes datos a cerca de los implementos utilizados en la práctica: Ángulo de inclinación del plano: 4° Δx = 45cm Objeto

Diámetro (cm)

Masa (g)

Momento de inercia

Cilindro hueco de bronce

2.5

13.2

M R2

Cilindro hueco de metal

2.6

105

1 M (R21 2

Cilindro de aluminio

2.22

65

1 M R2 2

Cilindro de bronce

2.22

207

1 M R2 2

Pelota de ping pong

4.07

2.7

2 M R2 3

+ R22 )

Tabla 1. Luego, con la realización de la práctica, obtuvimos los siguientes datos:

Tabla 2. Con la obtención de todos los datos, procedimos a calcular la aceleración experimental y teórica para cada objeto haciendo uso de las siguientes ecuaciones:

ae =

2Δx t2

Cilindro de bronce (hueco)

Cilindro de metal (hueco)

Cilindro de aluminio

Cilindro de bronce

Pelota de ping pong

Finalmente, con estos cálculos se hizo la siguiente tabla dónde se encuentran los datos obtenidos anteriormente ordenados de forma ascendente según sus aceleraciones, más el porcentaje de error entre la aceleración teórica y la aceleración experimental:

Tabla 3.

4. ANÁLISIS DE ERRORES En la Tabla 3 p odemos observar que existe un porcentaje de error a la hora de calcular la aceleración experimental y compararla con la aceleración teórica para cada objeto, pero también es fácil notar que dichos porcentajes son bajos, lo cual puede apuntar a que fue una práctica exitosa. Uno de los problemas a la hora de realizar la práctica fue tratar de ser exactos con la medida del tiempo, debido a que como la longitud del plano inclinado ( Δx ), era pequeña,los tiempos se hacían pequeños también y nuestros reflejos no eran lo suficientemente precisos para tomar el tiempo en el momento justo, esto pudo ser también un factor importante en los cálculos, por esto (y por muchos más factores) se dio dicho porcentaje de error. También, observando las fórmulas utilizadas tanto para hallar la aceleración experimental como la aceleración teórica, podemos decir que se pueden presentar pequeños errores debido a que utilizan estudios totalmente diferentes, por ejemplo, en la fórmula utilizada para hallar la aceleración teórica se tienen en cuenta factores como el ángulo de inclinación del plano, la gravedad, el momento de inercia, el radio y la masa de cada uno de los objetos es decir sin deslizamiento .mientras que, en la fórmula utilizada para hallar la aceleración experimental, tan sólo se tienen en cuenta la longitud del plano (Δx ) y el tiempo, es decir, con deslizamiento del cuerpo sin giro alguno.

5. CONCLUSIONES ● Cabe destacar que el análisis se dio mediante un análisis enfocado en el centro de masa de cada objeto. ● Tras hacer la toma de los respectivos datos, fue posible aplicar las fórmulas a cada uno de los objetos hallando de esta forma la aceleración teórica y experimental (Tabla 3) , mediante diferentes puntos de vista, siendo así que la aceleración experimental corresponde a un estudio cinemático y en cambio la aceleración teórica, se dio mediante las leyes de conservación de la energía. ● Si observamos la Tabla 3, podemos concluir que los objetos cayeron más rápido en relación a su masa en el plano inclinado, así mismo, vemos como cambia la aceleración respecto al radio del objeto, esto lo podemos observar en la Tabla 1 y en la Tabla 3 dónde son los objetos de menor radio, quienes reportan una mayor aceleración, en este caso reportan la misma aceleración, los objetos que comparten la misma medida en su radio y masa similar. ● Podemos concluir, que los diferentes factores de cada objeto afectan su aceleración, ya que la pelota de ping pong, tiene el mayor radio, pero no es el objeto más lento, esto se debe a su forma.

6. REFERENCIAS MOMENTO DE INERCIA - Definición - Significado. (s.f.). Recuperado el día 09 del mes de noviembre de 2017 de: https://diccionario.motorgiga.com/diccionario/momento-de-inercia-definicion-significado/gmx-ni v15-con194854.htm Anónimo. (s.f). Aceleración. Recuperado el día 16 de noviembre de 2017 del sitio web Física en línea del sitio: h ttps://sites.google.com/site/timesolar/cinematica/aceleracion Anónimo. (s.f.). Física. Recuperado el día 16 de noviembre de 2017 del sitio web La guía del sitio: h ttps://fisica.laguia2000.com/conceptos-basicos/rodadura...