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En este documento se presenta un análisis detallado del movimiento circular, su teoría y el proceso de obtención de datos a través de un experimento realizado con dos masas en diferentes radios sobre el rin de una bicicleta. Se incluyen ecuaciones y conceptos básicos de la física que rigen este tipo de movimiento, como la aceleración angular, la fuerza centrípeta y tangencial, y el momento de inercia.
Tipo: Guías, Proyectos, Investigaciones
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ANÁLISIS DEL MOVIMIENTO CIRCULAR
RESUMEN
El movimiento circular es el que recorre una partícula o cuerpo por una circunferencia. Este
movimiento tiene un eje y todos los puntos por los que pasa la partícula se encuentran a una
distancia constante ( r ) del eje. Aunque muchas veces no seamos conscientes de ello estamos
rodeados por objetos que describen movimientos circulares como las ruedas de una bicicleta, al
igual que sus engranajes o las aspas de un ventilador.
Para esta práctica se logró evidenciar el estudio del movimiento circular, para su desarrollo se
utilizó un celular en el cual se capturo un video en donde se muestran dos masas con el mismo
ángulo, pero diferente radio oscilando sobre un rin de una bicicleta esto con el fin de estudiar
cómo influye el radio y el tiempo de rotación con las distintas variables.
Para proceder a hacer un análisis grafico junto a un análisis teórico para complementar los
resultados obtenidos. Tendremos como base de estudio la gráfica ¿
] y sus parámetros, debido a su
relación con la velocidad y aceleración angular.
MARCO TEORICO
En física, se dice que un móvil tiene un movimiento circular si su trayectoria describe una
circunferencia, el hecho que el móvil se mueva en círculos significa que su velocidad cambia de
dirección constantemente a medida que el cuerpo gire, a esta velocidad se le conoce como
velocidad tangencial o lineal. La primera ley de newton o principio de inercia nos dice que una
partícula que se mueve con una velocidad definida continuara moviéndose en línea recta
conservando su velocidad a no ser que sobre ella se ejerza una fuerza.
Para mantener a una partícula en movimiento circular se debe tener una fuerza a la que
llamaremos fuerza centrípeta la cual siempre está apuntando el centro del circulo sobre el que se
mueva.
Nos centraremos en las ecuaciones utilizadas en el análisis del movimiento circular
uniformemente acelerado:
Ecuaciones de carácter angular:
0
0
t +
α
t
2
0
θ : Ángulo
θ
0
Ángulo inicial
ω
0
Velocidad angular inicial
t : Tiempo
α : Aceleración angular
La ecuación 1 será utilizada para encontrar la aceleración angular y la velocidad angular
inicial mediante los parámetros obtenidos del análisis de la gráfica [ θ vs t ].
Aceleración lineal:
T
. ^ u
T
N
−^ u
r
T
= rα
= r ω
2
v
2
r
a ⃗ : Aceleración
a
T
: Aceleración tangencial
u ^
T
:
a
N
: Aceleración normal
r : radio
α : Aceleración angular
Estás ecuaciones serán de utilidad en el cálculo de la fuerza centrípeta y tangencial.
Fuerzas:
F = m (⃗ a ¿
¿ T +⃗ a
N
T
= m a
T
N
= ma
N
F : Fuerza
T
: Fuerza tangencial
N
: Fuerza neta
m : masa
a ⃗
T
Aceleracion tangencial
a ⃗
N
: Aceleración normal
A continuación, se muestran las ecuaciones que modulan el momento de inercia:
M = I. ⃗ a
I = m r
2
El celular debe estar sobre un soporte al momento de grabar el video, es importante que
no se mueva.
Dentro del video debe existir un objeto de referencia del que se conozca el tamaño
exacto. Esto con el objetivo de utilizarlo para calibrar las distancias. Este objeto debe estar
sobre el mismo plano en el que se desarrolla el experimento, además se recomienda que
las masas NO sean demasiado pequeñas ya que esto puede generar mayor error.
Fase tres:
Utilizando tracker se van a registrar las trayectorias para el video. Para las dos masas se debe
registrar después de que se suelta el rin. Después de capturar los datos se procede a usar el mismo
software para mostrar las siguientes gráficas [ x vs t , y vs t , y vs x , θ vs t ]. Finalmente se deben
registrar estos datos en las tablas. Se recomienda conservar las gráficas para su análisis posterior.
FASE 4
Para observar de forma más clara el comportamiento de estas variables y en donde se considere
conveniente encontrar la ecuación teórica que mejor se ajuste a los datos se procede a encontrar
los parámetros que la describen. Con los resultados obtenidos se redactará el informe del
proyecto de investigación.
BIBLIOGRAFIA:
https://rephip.unr.edu.ar/bitstream/handle/2133/3515/7304-14%20FISICA%20Movimiento
%20Circular.pdf?sequence=1&isAllowed=y
https://www.universoformulas.com/fisica/cinematica/movimiento-circular/
https://es.slideshare.net/jc_elprofe/dinmica-