laboratorio 9 rotación y conservación de energia objetivos: dr. willy h. gerber instituto de...
TRANSCRIPT
![Page 1: Laboratorio 9 Rotación y Conservación de Energia Objetivos: Dr. Willy H. Gerber Instituto de Fisica Universidad Austral Valdivia, Chile Estudiar la conservación](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022070417/5665b4281a28abb57c8fa238/html5/thumbnails/1.jpg)
Laboratorio 9Rotación y Conservación de Energia
Objetivos:
Dr. Willy H. GerberInstituto de Fisica
Universidad AustralValdivia, Chile
Estudiar la conservación de energía y movimiento rotacional incluyendo la generación de torque.
www.gphysics.net – UACH-Bachillerato-Lab-9-Version 11.08
![Page 2: Laboratorio 9 Rotación y Conservación de Energia Objetivos: Dr. Willy H. Gerber Instituto de Fisica Universidad Austral Valdivia, Chile Estudiar la conservación](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022070417/5665b4281a28abb57c8fa238/html5/thumbnails/2.jpg)
Repaso
www.gphysics.net – UACH-Bachillerato-Lab-9-Version 11.08
Repaso
Conceptos y Ecuaciones que debemos dominarpara poder aprovechar el laboratorio
Asista a clase teórica para comprender el significado de los conceptos y ecuaciones!!!!
![Page 3: Laboratorio 9 Rotación y Conservación de Energia Objetivos: Dr. Willy H. Gerber Instituto de Fisica Universidad Austral Valdivia, Chile Estudiar la conservación](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022070417/5665b4281a28abb57c8fa238/html5/thumbnails/3.jpg)
Repaso
www.gphysics.net – UACH-Bachillerato-Lab-9-Version 11.08
Traslación y rotación
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)
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.
![Page 4: Laboratorio 9 Rotación y Conservación de Energia Objetivos: Dr. Willy H. Gerber Instituto de Fisica Universidad Austral Valdivia, Chile Estudiar la conservación](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022070417/5665b4281a28abb57c8fa238/html5/thumbnails/4.jpg)
Repaso
www.gphysics.net – UACH-Bachillerato-Lab-9-Version 11.08
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]
![Page 5: Laboratorio 9 Rotación y Conservación de Energia Objetivos: Dr. Willy H. Gerber Instituto de Fisica Universidad Austral Valdivia, Chile Estudiar la conservación](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022070417/5665b4281a28abb57c8fa238/html5/thumbnails/5.jpg)
Tabla de Momentos de Inercia
www.gphysics.net – UACH-Bachillerato-Lab-9-Version 11.08
![Page 6: Laboratorio 9 Rotación y Conservación de Energia Objetivos: Dr. Willy H. Gerber Instituto de Fisica Universidad Austral Valdivia, Chile Estudiar la conservación](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022070417/5665b4281a28abb57c8fa238/html5/thumbnails/6.jpg)
Repaso
www.gphysics.net – UACH-Bachillerato-Lab-9-Version 11.08
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
![Page 7: Laboratorio 9 Rotación y Conservación de Energia Objetivos: Dr. Willy H. Gerber Instituto de Fisica Universidad Austral Valdivia, Chile Estudiar la conservación](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022070417/5665b4281a28abb57c8fa238/html5/thumbnails/7.jpg)
Repaso
www.gphysics.net – UACH-Bachillerato-Lab-9-Version 11.08
Movimiento circular
Velocidad tangencial
Aceleración tangencial
Aceleracióncentrípeta
centrifuga
Energia Potencial Gravitacional
Energia Potencial [J]Masa [kg]Aceleración gravitacional [m/s2]Altura [m]
![Page 8: Laboratorio 9 Rotación y Conservación de Energia Objetivos: Dr. Willy H. Gerber Instituto de Fisica Universidad Austral Valdivia, Chile Estudiar la conservación](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022070417/5665b4281a28abb57c8fa238/html5/thumbnails/8.jpg)
Comerciales
www.gphysics.net – UACH-Bachillerato-Lab-9-Version 11.08
Comerciales
¿Para que tanto musculo?
Fuerza en el pieFuerza en la articulaciónRadio de la articulaciónLargo del hueso
80 N
3200 N
Porq
ue lo
s de
porti
stas
tie
nden
a s
er a
ltos
1 cm40 cm
![Page 9: Laboratorio 9 Rotación y Conservación de Energia Objetivos: Dr. Willy H. Gerber Instituto de Fisica Universidad Austral Valdivia, Chile Estudiar la conservación](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022070417/5665b4281a28abb57c8fa238/html5/thumbnails/9.jpg)
Misión
www.gphysics.net – UACH-Bachillerato-Lab-9-Version 11.08
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?
Misión
Estudiar un cilindro que ruedan por un riel
![Page 10: Laboratorio 9 Rotación y Conservación de Energia Objetivos: Dr. Willy H. Gerber Instituto de Fisica Universidad Austral Valdivia, Chile Estudiar la conservación](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022070417/5665b4281a28abb57c8fa238/html5/thumbnails/10.jpg)
Guía
www.gphysics.net – UACH-Bachillerato-Lab-9-Version 11.08
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)
![Page 11: Laboratorio 9 Rotación y Conservación de Energia Objetivos: Dr. Willy H. Gerber Instituto de Fisica Universidad Austral Valdivia, Chile Estudiar la conservación](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022070417/5665b4281a28abb57c8fa238/html5/thumbnails/11.jpg)
Guía
www.gphysics.net – UACH-Bachillerato-Lab-9-Version 11.08
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?
![Page 12: Laboratorio 9 Rotación y Conservación de Energia Objetivos: Dr. Willy H. Gerber Instituto de Fisica Universidad Austral Valdivia, Chile Estudiar la conservación](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022070417/5665b4281a28abb57c8fa238/html5/thumbnails/12.jpg)
Guía
www.gphysics.net – UACH-Bachillerato-Lab-9-Version 11.08
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???
![Page 13: Laboratorio 9 Rotación y Conservación de Energia Objetivos: Dr. Willy H. Gerber Instituto de Fisica Universidad Austral Valdivia, Chile Estudiar la conservación](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022070417/5665b4281a28abb57c8fa238/html5/thumbnails/13.jpg)
Configuración
www.gphysics.net – UACH-Bachillerato-Lab-9-Version 11.08
Configuración
![Page 14: Laboratorio 9 Rotación y Conservación de Energia Objetivos: Dr. Willy H. Gerber Instituto de Fisica Universidad Austral Valdivia, Chile Estudiar la conservación](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022070417/5665b4281a28abb57c8fa238/html5/thumbnails/14.jpg)
Configuración
www.gphysics.net – UACH-Bachillerato-Lab-9-Version 11.08
Unidad CASSY
Rueda
Puerta de medición de velocidad
![Page 15: Laboratorio 9 Rotación y Conservación de Energia Objetivos: Dr. Willy H. Gerber Instituto de Fisica Universidad Austral Valdivia, Chile Estudiar la conservación](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022070417/5665b4281a28abb57c8fa238/html5/thumbnails/15.jpg)
Configuración
www.gphysics.net – UACH-Bachillerato-Lab-9-Version 11.08
![Page 16: Laboratorio 9 Rotación y Conservación de Energia Objetivos: Dr. Willy H. Gerber Instituto de Fisica Universidad Austral Valdivia, Chile Estudiar la conservación](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022070417/5665b4281a28abb57c8fa238/html5/thumbnails/16.jpg)
Configuración
www.gphysics.net – UACH-Bachillerato-Lab-9-Version 11.08
Determinar las dimensiones
?
![Page 17: Laboratorio 9 Rotación y Conservación de Energia Objetivos: Dr. Willy H. Gerber Instituto de Fisica Universidad Austral Valdivia, Chile Estudiar la conservación](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022070417/5665b4281a28abb57c8fa238/html5/thumbnails/17.jpg)
Configuración
www.gphysics.net – UACH-Bachillerato-Lab-9-Version 11.08
Asegurar que la puerta esta en la posición correcta velando porque la regla este paralela al riel cuando el LED se apaga.
![Page 18: Laboratorio 9 Rotación y Conservación de Energia Objetivos: Dr. Willy H. Gerber Instituto de Fisica Universidad Austral Valdivia, Chile Estudiar la conservación](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022070417/5665b4281a28abb57c8fa238/html5/thumbnails/18.jpg)
CASSY Lab
www.gphysics.net – UACH-Bachillerato-Lab-9-Version 11.08
CASSY Lab
![Page 19: Laboratorio 9 Rotación y Conservación de Energia Objetivos: Dr. Willy H. Gerber Instituto de Fisica Universidad Austral Valdivia, Chile Estudiar la conservación](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022070417/5665b4281a28abb57c8fa238/html5/thumbnails/19.jpg)
Ejecutar Programa
Representación del sistema CASSY
Ejecutar CASSY Lab. De estar enchufada la unidad de medición esta es reconocida por el sistema:
www.gphysics.net – UACH-Bachillerato-Lab-9-Version 11.08
![Page 20: Laboratorio 9 Rotación y Conservación de Energia Objetivos: Dr. Willy H. Gerber Instituto de Fisica Universidad Austral Valdivia, Chile Estudiar la conservación](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022070417/5665b4281a28abb57c8fa238/html5/thumbnails/20.jpg)
CASSY Lab
www.gphysics.net – UACH-Bachillerato-Lab-9-Version 11.08
![Page 21: Laboratorio 9 Rotación y Conservación de Energia Objetivos: Dr. Willy H. Gerber Instituto de Fisica Universidad Austral Valdivia, Chile Estudiar la conservación](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022070417/5665b4281a28abb57c8fa238/html5/thumbnails/21.jpg)
CASSY Lab
www.gphysics.net – UACH-Bachillerato-Lab-9-Version 11.08
![Page 22: Laboratorio 9 Rotación y Conservación de Energia Objetivos: Dr. Willy H. Gerber Instituto de Fisica Universidad Austral Valdivia, Chile Estudiar la conservación](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022070417/5665b4281a28abb57c8fa238/html5/thumbnails/22.jpg)
CASSY Lab
www.gphysics.net – UACH-Bachillerato-Lab-9-Version 11.08
Elegir escala
![Page 23: Laboratorio 9 Rotación y Conservación de Energia Objetivos: Dr. Willy H. Gerber Instituto de Fisica Universidad Austral Valdivia, Chile Estudiar la conservación](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022070417/5665b4281a28abb57c8fa238/html5/thumbnails/23.jpg)
CASSY Lab
www.gphysics.net – UACH-Bachillerato-Lab-9-Version 11.08
Indicador
![Page 24: Laboratorio 9 Rotación y Conservación de Energia Objetivos: Dr. Willy H. Gerber Instituto de Fisica Universidad Austral Valdivia, Chile Estudiar la conservación](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022070417/5665b4281a28abb57c8fa238/html5/thumbnails/24.jpg)
CASSY Lab
www.gphysics.net – UACH-Bachillerato-Lab-9-Version 11.08
![Page 25: Laboratorio 9 Rotación y Conservación de Energia Objetivos: Dr. Willy H. Gerber Instituto de Fisica Universidad Austral Valdivia, Chile Estudiar la conservación](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022070417/5665b4281a28abb57c8fa238/html5/thumbnails/25.jpg)
CASSY Lab
www.gphysics.net – UACH-Bachillerato-Lab-9-Version 11.08
Recordar ajustar cada vez la altura del portal y el diámetro en el programa.