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Laboratorio Fisica calor y ondas, Essays (university) of Civil Engineering

El Movimiento Circular Uniforme (M.C.U), se definió poniendo en practica lo visto en clase a partir de la estimación del tiempo de giro se establece el período, la frecuencia, velocidad angular y aplicando los principios del movimiento circular, la aceleración y fuerza centrípeta, por lo anterior se logró demostrar con ayuda del montaje el comportamiento del período en función del radio, el cual aumenta si este también es mayor, así mismo la frecuencia, la velocidad y la aceleración al igual que, la Fuerza Centrípeta

Typology: Essays (university)

2024/2025

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INFORME DE LABORATORIO
Movimiento Circular
Integrante 1 (Leydi Liliana Yaime Hoyos) código 7304779
Integrante 2 (Lizeth Andrea Vanegas) código 7305231
Integrante 3 (Diego Alexander López) código 7305215
Integrante 4 (Juan Esteban Prieto) código 7305033
Docente: Cristina Díaz González
RESUMEN: El Movimiento Circular Uniforme
(M.C.U), se definió poniendo en practica lo visto en clase
a partir de la estimación del tiempo de giro se establece
el período, la frecuencia, velocidad angular y aplicando
los principios del movimiento circular, la aceleración y
fuerza centrípeta, por lo anterior se logró demostrar con
ayuda del montaje el comportamiento del período en
función del radio, el cual aumenta si este también es
mayor, así mismo la frecuencia, la velocidad y la
aceleración al igual que, la Fuerza Centrípeta.
1 OBJETIVOS
Determinar experimentalmente la relación que
existe entre el radio y el período de rotación de un
movimiento circular uniforme, manteniendo constante la
fuerza centrípeta.
Analizar experimentalmente algunas de las
características de las variables físicas en el Movimiento
Circular Uniforme tales como; período, frecuencia,
rapidez lineal, rapidez angular, aceleración y fuerza
centrípeta.
2 MARCO TEÓRICO
En aras de ampliar los conocimientos adquiridos se
dará respuesta a cada una de las siguientes
preguntas:
-¿Qué es un movimiento circular uniforme?
¿Qué lo caracteriza?
Es el movimiento de un objeto y se caracteriza por
mantener una trayectoria circular y una magnitud
constante.
-¿Cómo están definidos y relacionados, el
período y la frecuencia en un movimiento
circular uniforme?
Tanto el período (T) como la frecuencia (f) ambas son
magnitudes; la primera se define como el tiempo que
tarda el objeto de dar una vuelta completa y se define en
(segundos), mientras que la última, es decir; la
frecuencia es el número de giros que se da en un
determinado tiempo y se representa como (Hertz Hz),
por lo que se hace necesario definirlas para todo
movimiento periódico o repetitivo.
Por lo anterior dado que son recíprocos se puede definir
como:
-¿En un movimiento circular uniforme, existe
aceleración? Explique
Sí, todo M.C.U., existe aceleración dado que el sistema
cuenta con una velocidad constante cambiando su
dirección, por lo que cualquier cambio en su velocidad
es producido por una aceleración también conocida
como aceleración centrípeta.
-¿Es necesaria alguna fuerza centrípeta para
mantener un movimiento circular?
Sí, dado que todo el tiempo emitirá hacía el centro una
fuerza a medida que el objeto lleva un movimiento
acelerado.
Se representa de la siguiente manera, donde es la
aceleración centrípeta:
- ¿Qué relación existe entre la rapidez lineal y el
radio de la trayectoria circular?
La rapidez lineal se puede representar con la letra v y
es directamente proporcional con el radio, es decir, si el
radio es mayor a velocidad angular constante, mayor
será la rapidez lineal, por lo anterior se tiene:
- ¿Qué relación existe entre el radio y la
aceleración centrípeta?
La aceleración centrípeta se detona como α c y siempre
apunta hacía el centro de su trayectoria así mismo es
perpendicular a la velocidad del objeto haciendo que
cambie su dirección.
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INFORME DE LABORATORIO

Movimiento Circular

Integrante 1 (Leydi Liliana Yaime Hoyos) código 7304779

Integrante 2 (Lizeth Andrea Vanegas) código 7305231

Integrante 3 (Diego Alexander López) código 7305215

Integrante 4 (Juan Esteban Prieto) código 7305033

Docente: Cristina Díaz González

RESUMEN: El Movimiento Circular Uniforme

(M.C.U), se definió poniendo en practica lo visto en clase a partir de la estimación del tiempo de giro se establece el período, la frecuencia, velocidad angular y aplicando los principios del movimiento circular, la aceleración y fuerza centrípeta, por lo anterior se logró demostrar con ayuda del montaje el comportamiento del período en función del radio, el cual aumenta si este también es mayor, así mismo la frecuencia, la velocidad y la aceleración al igual que, la Fuerza Centrípeta.

1 OBJETIVOS

Determinar experimentalmente la relación que existe entre el radio y el período de rotación de un movimiento circular uniforme, manteniendo constante la fuerza centrípeta. Analizar experimentalmente algunas de las características de las variables físicas en el Movimiento Circular Uniforme tales como; período, frecuencia, rapidez lineal, rapidez angular, aceleración y fuerza centrípeta.

2 MARCO TEÓRICO

En aras de ampliar los conocimientos adquiridos se dará respuesta a cada una de las siguientes preguntas:

  • ¿Qué es un movimiento circular uniforme? ¿Qué lo caracteriza? Es el movimiento de un objeto y se caracteriza por mantener una trayectoria circular y una magnitud constante.
  • ¿Cómo están definidos y relacionados, el período y la frecuencia en un movimiento circular uniforme? Tanto el período (T) como la frecuencia (f) ambas son magnitudes; la primera se define como el tiempo que tarda el objeto de dar una vuelta completa y se define en ( segundos ), mientras que la última, es decir; la frecuencia es el número de giros que se da en un determinado tiempo y se representa como ( Hertz Hz ), por lo que se hace necesario definirlas para todo movimiento periódico o repetitivo. Por lo anterior dado que son recíprocos se puede definir como:
  • ¿En un movimiento circular uniforme, existe aceleración? Explique Sí, todo M.C.U., existe aceleración dado que el sistema cuenta con una velocidad constante cambiando su dirección, por lo que cualquier cambio en su velocidad es producido por una aceleración también conocida como aceleración centrípeta.
  • ¿Es necesaria alguna fuerza centrípeta para mantener un movimiento circular? Sí, dado que todo el tiempo emitirá hacía el centro una fuerza a medida que el objeto lleva un movimiento acelerado. Se representa de la siguiente manera, donde es la aceleración centrípeta: - ¿Qué relación existe entre la rapidez lineal y el radio de la trayectoria circular?

La rapidez lineal se puede representar con la letra v y

es directamente proporcional con el radio, es decir, si el radio es mayor a velocidad angular constante, mayor será la rapidez lineal, por lo anterior se tiene:

- ¿Qué relación existe entre el radio y la aceleración centrípeta? La aceleración centrípeta se detona como αc y siempre apunta hacía el centro de su trayectoria así mismo es perpendicular a la velocidad del objeto haciendo que cambie su dirección.

Para hallar la αc se hace uso de la siguiente ecuación:

- ¿Existe alguna relación entre la frecuencia y la rapidez tangencial en un movimiento circular? Se entiende por frecuencia como el número de giros que da el objeto en una unidad de tiempo, por tanto, para obtener la frecuencia es necesario contar con la velocidad en este caso tangencial. Por consiguiente, entre mayor sea el movimiento así mismo aumentará el numero de giros del objeto. - ¿En un movimiento circular uniforme hay aceleración tangencial? Debido que en un movimiento circular uniforme la velocidad es constante y no cambia con el tiempo por lo que su aceleración es normal, es decir no se tiene aceleración tangencial. - ¿Qué importancias prácticas tienen los movimientos circulares? Existen numerosas aplicaciones en el MCU en nuestras vidas cotidianas, sin embargo, una de las principales obedece a la explicación que se puede dar al movimiento de la Tierra en su traslación y rotación, siendo en la antigüedad ampliamente aplicado en la realización de modelos astronómicos. - En este experimento, ¿quién genera la fuerza centrípeta y como garantizar que sea constante? La pelota de goma que a su vez esta girando con una velocidad constante es la que se encarga de generar la fuerza centrípeta y se debe de mantener un movimiento constante que a su vez contrarresta el peso de la manzana. - Mediante análisis de fuerzas muestre que el radio de giro en función del período, para un movimiento circular uniforme está dado por la expresión. En la Figura 1, se presenta en análisis de fuerzas de acuerdo con la anterior ecuación dada. Figura 1. Esquema de Fuerzas en un M.C.U. Fuente: Autores., 2022 3 PROCEDIMIENTO El montaje consistió es suspender un objeto que para nuestro caso fue de una manzana con masa (m 1 ) con una cuerda la cual en su otro extremo y con ayuda de una pelota de goma con masa (m 2 ) se hizo girar a diferentes radios (15, 20 y 30 cm respectivamente) donde se registró el tiempo que tardó para 10 vueltas para tres intentos por cada radio. Los resultados obtenidos se incluyen en el numeral 4. Resultados del presente informe. En la siguiente Fotografía 1 , se evidencia el montaje realizado. Fotografía 1. Montaje Experimental M.C.U. Fuente: Autores., 2022 4 RESULTADOS Del procedimiento anterior se obtuvo los tiempos T 1 , T 2 y T 3 para tres radios, así mismo se calculó tiempo promedio, ver Tabla 1, por lo anterior se tienen los siguientes datos necesario para dichos cálculos: Datos: Masa de la Manzana (m 1 ) = 0,095 g (95 kg) Masa de la Pelota (m 2 ) = 0,015 g (15 kg) Número de vueltas (n) 10

Se pudo establecer la relación existente entre la frecuencia y el período el cual el producto de ambos se obtiene 1. 6 CONCLUSIONES De la práctica realizada se pudo demostrar la relación que existe entre el radio y el periodo el cual aumenta si el radio aumenta. También se pudo evidenciar que entre mayor era el movimiento de giro de la pelota, mayor era la cantidad de giros obtenidos, por lo que fue necesario mantener una constante en la velocidad. De la velocidad obtenida para cada uno de los radios definidos se pudo observar que su aceleración siendo esta la fuerza que ejerce o se requiere para mantener la pelota en la misma trayectoria circular, por consiguiente, la cuerda utilizada para el montaje cuenta con una tensión y busca que la pelota apunte hacía su centro por lo que se conocer como aceleración centrípeta. Como en todo proceso matemático el uso de las unidades es esencial dado que puede alterar significativamente los resultados, por consiguiente y aplicando los conocimientos previos adquiridos el presente taller se consolidaron los resultados de acuerdo con el S.I., Sistema Internacional. Se puso en práctica varias de las relaciones matemáticas dadas en la literatura para un movimiento circular uniforme. Se pudo evidenciar que pese a que el montaje experimental es bastante sencillo puede tener errores en su manipulación, conllevando a que los valores obtenidos puedan no ser coherentes con la teoría por lo que se hace necesario establecer como mínimo tres intentos para poder tener un mayor grado de confianza de los resultados. 7 REFERENCIAS Academy, K. (octubre de 2022). Introducción al movimiento circular uniforme. Obtenido de https://es.khanacademy.org/science/ap-physics-1/ap- centripetal-force-and-gravitation/introduction-to- uniform-circular-motion-ap/a/circular-motion-basics- ap1#:~:text=La%20velocidad%20lineal%20es %20proporcional,multiplicada%20por%20el%20radio %20r. Alonso, M. (s.f.). Movimiento Circular Uniforme. Obtenido de IMPORTANCIA HISTÓRICA E INTERÉS ACTUAL DEL ESTUDIO DE LOS MOVIMIENTOS CIRCULARES: http://rsefalicante.umh.es/TemasCircular/Movimiento_ circular_uniforme.pdf Díaz, G. C. (30 de septiembre de 2022). Sesión virtual. Prácticas de Laboratorio de Física - Calor y Ondas, Movimiento Circular Uniforme. Bogotá D.C., Colombia: UMNG. Obtenido de Sesión virtual. Hyperphysics. (octubre de 2022). Fuerza Centrípeta. Obtenido de http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/cf.html Llanos, S. (2016). YouTube. Obtenido de Movimiento Circular Uniforme - Uniform Circular Motion: https://www.youtube.com/watch?v=u8j2J7sxyys Matemóvil. (2019). Movimiento Circular Uniforme (MCU) - Ejercicios Resueltos - Nivel 1. Obtenido de YouTube: https://www.youtube.com/watch?v=1EwAK_W79Sc Morales, A. (14 de diciembre de 2017). YouTube. Obtenido de Movimiento Circular Uniforme: https://www.youtube.com/watch?v=VpwgEEDsgAE Traful. (2018). Física: Movimiento Circular Uniforme - Traful Utemvirtual. Obtenido de YouTube: https://www.youtube.com/watch?v=p-xWAos5isc