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