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Guías de laboratorio virtuales Física I - Movimiento
PRACTICA: MOVIMIENTO CIRCULAR
OBJETIVOS
Objetivo General:
Describir experimentalmente el movimiento circular uniformemente variado.
Objetivos específicos
- Analizar gráficos de ángulo, velocidad angular con respecto al tiempo para un
movimiento de rotación y determinar sus características.
- Comprobar que el ángulo de rotación es proporcional al tiempo requerido para la
rotación.
- Determinar la aceleración angular de una partícula con movimiento de rotación
uniformemente acelerado y determinar sus características.
MATERIALES:
simulación del movimiento circular uniformemente variado
(MCUV) en el link https://www.geogebra.org/m/hZZt7aFM (1)
TEORÍA
Se define movimiento circular como aquél cuya trayectoria es una circunferencia. Una
vez situado el origen O de ángulos describimos el movimiento circular mediante las
siguientes magnitudes.
Posición angular, q
En el instante t el móvil se encuentra en el punto P. Su posición angular viene dada por
el ángulo q, que hace el punto P, el centro de la circunferencia C y el origen de ángulos
O.
NOMBRES: Mariana Pérez Torres
Karime Parada salas
Meyer Roberly Barrera
CODIGOS:
FECHA: 14/abril/2020 MATERIA: Mecanica y Estatica
DEPARTAMENTO DE FISICA
LABORATORIO VIRTUAL FISICA MECANICA
Guías de laboratorio virtuales Física I - Movimiento
El ángulo q, es el cociente entre la longitud del arco s y el radio de la
circunferencia r, q=s/r. La posición angular es el cociente entre dos longitudes y por
tanto, no tiene dimensiones.
Velocidad angular, w
En el instante t' el móvil se encontrará en la posición P' dada
por el ángulo q '. El móvil se habrá desplazado D q=q ' - q en el
intervalo de tiempo D t=t'-t comprendido entre t y t'.
Se denomina velocidad angular media al cociente entre el desplazamiento y el tiempo.
Como ya se explicó en el movimiento rectilíneo, la velocidad angular en un instante se
obtiene calculando la velocidad angular media en un intervalo de tiempo que tiende a cero.
Aceleración angular, a
Si en el instante t la velocidad angular del móvil es w y en el
instante t' la velocidad angular del móvil es w'. La velocidad
angular del móvil ha cambiado D w=w' - w en el intervalo de
tiempo D t=t'-t comprendido entre t y t'.
Se denomina aceleración angular media al cociente entre el cambio de velocidad angular y
el intervalo de tiempo que tarda en efectuar dicho cambio.
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Donde ω es la velocidad angular en cualquier t, ω 0
la velocidad angular inicial y θ es la
posición angular en cualquier t. [3]
Movimiento circular uniforme
Un movimiento circular uniforme es aquél cuya
velocidad angular w es constante, por tanto, la
aceleración angular es cero. La posición angular q del
móvil en el instante t lo podemos calcular integrando
q - q 0 =w(t-t 0 )
o gráficamente, en la representación de w en función
de t.
Habitualmente, el instante inicial t 0 se toma como cero. Las ecuaciones del movimiento
circular uniforme son análogas a las del movimiento rectilíneo uniforme
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PROCEDIMIENTO
Movimiento circular uniformemente variado MCUV
La interfaz gráfica de simulación para el estudio del movimiento circular
uniformemente variado (MCUV), utiliza las unidades del sistema internacional MKS.
permite asignar valores de aceleración angular α y del radio R, permite visualizar el
tiempo t y la posición angular φ, el software calcula las componentes V x
y V y
de la
velocidad total V del sistema, de igual forma calcula la aceleración tangencial a t y
aceleración normal a n
para luego calcular la aceleración total del sistema a.
- Ingrese al siguiente link https://www.geogebra.org/m/hZZt7aFM , donde
visualizará una interfaz gráfica como lo muestra la Figura 2.
Figura 2. Interfaz gráfica para el estudio del MCUV
- Dar clic en el botón de para que el sistema quede en tiempo cero.
- Las opciones de Mostrar velocidad y Mostrar aceleración deben estar activadas
- Establecer los siguientes parámetros radio 𝐑 = 𝟏. 𝟓 𝐦 y aceleración angular 𝛂 = 𝟎. 𝟏
𝟐
- Una vez establecidos estos parámetros y reiniciado el sistema, dar clic en el
botón de avance de la simulación:
- Con el botón de Avance/Parada puede iniciar el movimiento y detenerlo
cuando quiera. Progresivamente tome datos del ángulo 𝛗 , velocidad total 𝐕 y
aceleración total 𝐚 para ocho tiempos diferentes, es decir, el estudiante deberá
iniciar la simulación y posteriormente darle pausa, en ese momento de pausa se
puede tomar registro del tiempo t, el ángulo 𝛗 y la velocidad total 𝐕 como se
muestra en la figura 5 y consignarlos en la Tabla 1.
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- Calcule el valor de la pendiente
Respuesta
m=
𝑦 2
−𝑦 1
𝑥 2
−𝑥 1
m=
0 , 58 − 0 , 14
3 , 4 − 1 , 7
0 , 44
1 , 7
- ¿Qué representa la pendiente? ¿Qué unidades tiene?
Respuesta
Al transcurrir el tiempo, la velocidad angular va aumentando directamente proporcional
y se va obteniendo una curva hipérbola. El incremento en altura entre los dos es Y-y,
mientras que el desplazamiento horizontal es X-x Así pues, m= Y-yX – x
- Complete los valores de 𝑡
, en la Tabla 1
- Elabore un gráfico de la posición angular 𝜑 𝑉𝑠 𝑡
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Respuesta
- ¿Qué información se obtiene de la pendiente de la recta? ¿Qué unidades tiene?
Respuesta
la pendiente es la inclinación de la recta con respecto al eje de abscisas. Se detona
con la letra m. si m > 0 la función es creciente y ángulo que forma la reta con la
parte positiva del eje OX es agudo. Se mide con la tangente del ángulo que forma
con dos puntos que definen un segmentó en la recta
- ¿Qué puede concluir de la interpretación y comparación de las dos gráficas
anteriores y de sus respectivas pendientes?
Respuesta
Las anteriores graficas nos muestran dos ejemplos de rectas cuya pendiente es
cero. La primera definición formal diremos que su pendiente es infinita. La
ecuación de este caso al comparar con nuestra forma general: Ax+By+C=0.
- ¿Es posible que un automóvil se mueva en una trayectoria circular de tal
manera que éste tenga una aceleración tangencial, pero no aceleración
centrípeta?
Respuesta
Cuando el movimiento es circular uniformé este se caracteriza por tener una
velocidad angular constante por lo que la aceleración angular es nula. La velocidad
lineal no varía, pero si la dirección presentándose aceleración centrípeta.
- ¿Cuál es la dirección de la aceleración centrípeta?
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