Rueda de maxell PDF

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Informe lab Rueda Maxwell...

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I.

INTRODUCCIÓN

Una rueda de Maxwell se define como el sistema compuesto por un disco rígido de masa m, que cuelga de dos cuerdas. De tal manera que se enrollan las cuerdas para dejar caer al disco como si fuera un yo-yo describiendo un movimiento de traslación a la vez que el disco rota entorno a su eje. La distancia que alcanza es igual a longitud de las cuerdas. La energía total de la rueda de Maxwell está compuesta por la energía potencial gravitacional, cinética de traslación y cinética de rotación. El proceso de enrollar y desenrollarse se repite hasta que la energía que se considera desde la altura inicial se consuma por la fricción dada en distintos puntos de inversión y de la trayectoria del movimiento. Es por ello que se establece una relación para determinar el momento de inercia de la rueda, tras analizar tiempos y distancias a las cuales se somete el disco. II.

METODOLOGÍA

Para determinar el momento de inercia de la rueda de Maxwell se considera al experimento realizado obteniendo distintos tiempos de distintas alturas a las cuales, la rueda de maxwell enrollada, se soltó de una altura específica, con lo cual se obtuvo un tiempo. Es decir, se esperó hasta que el disco realice un rebote como consecuencia de las fuerzas elásticas a las que se someten las cuerdas de las que cuelga el disco. Las relaciones entre tiempos y distancias se establecen mediante ecuaciones y tablas donde se ubican los datos obtenidos para sus análisis.

III. 1.

PREGUNTAS

Deduzca la ecuación de la altura de la caída:

Como la energía mecánica de la rueda de Maxwell se conserva se dispone de la ecuación:

∆ EM =0

Epg= Ec ( tras )+ Ec (rot ) 1 1 2 mgh= mV 2 + Ic W 2 2 2 1 v 2 1 m gh= mV + Ic ×( ) 2 2 r

1 V2 2 1 mgh= mV + Ic 2 2 2 r 2

V 1 2 mgh= (mV + Ic 2 ) 2 r 1 1 gh= (1+ Ic )V 2 2 2 mr 1 1 gh= (1+Ic )(¿ )2 2 2 mr h=

g

(

Ic 2 1+ 2 mr

)

t

2

Donde h= altura de la caída Ic= momento de inercia de la rueda g=aceleración de la gravedad r=radio del eje central de la rueda

2.

Si en lugar de los soportes de los hilos, se reemplaza con un dinamómetro en cada lado de la rueda, que valor marcaría lo dinamómetros en el punto de inversión del movimiento: Dado que el dinamómetro mide las fuerzas o el peso que actúa sobre un cuerpo, en el punto de inversión del movimiento lo marcaria seria el peso ya que es la única fuerza que actúa en todo el movimiento.

3.

Se enrolla el hilo de la rueda de Maxwell en sentido anti horario hasta una cierta altura y se suelta la rueda. Analice el sentido de rotación de la rueda mientras desciende, llega al punto más bajo y sube nuevamente a su posición inicial. ¿Por qué cambia o no cambia el sentido de rotación en todo el movimiento?

El sentido de la rotación cambia después de que los hilos se han desenrollado totalmente, luego los hilos se enrollan en lado contrario convirtiendo la energía cinética en potencial, para luego repetir el mismo proceso de enrollar y desenrollar hasta que por la fricción se detenga.

4.

¿Es constante la aceleración del centro de masa cunado desciende la rueda? Determine la aceleración de la rueda de Maxwell.

Del literal 1 cuando la energía mecánica se conserva, se obtiene:

1 1 gh= (1+ Ic 2 )V 2 2 mr 2 gh =V 2 1 (1+Ic ) m r2 Derivando v en función de t, con h cte:

a=

5.

g Ic m r 2+1 ¿En qué tipo de energía se convierte la mayor parte de la energía potencial gravitacional durante la caída de la rueda de Maxwell? Utilice los resultados obtenidos en las gráficas de energía vs. Tiempo.

La energía potencial durante la caída se transforma en energía cinética de traslación y de rotación, es decir que para que exista una inversión del movimiento la energía se transforma

en energía elástica de la cuerda que trata de recuperar su longitud natural....