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UNIVERSIDAD INTERAMERICANA DE PUERTO RICO RECINTO DE BAYAMON

CONSERVACIÓN DE MOMENTO ANGULAR

2524 PHYS 3311 Física para Ingenieros I 2550 PHYS 3311 Laboratorio de Física I 27 de junio de 2005

CONSERVACIÓN DE MOMENTO ANGULAR OBJETIVOS: 1. Aplicar el principio de conservación del momento angular. 2. Medir velocidad angular de un sistema. 3. Definir momento de inercia. PRE-LAB: 1. Exponga en sus propias palabras lo establece el principio de conservación del momento angular.

2. Calcula el momento de inercia para un disco. R

3. El momento angular de un sistema afecta su rapidez angular. Explique

TEORIA Momento de una fuerza Se denomina momento de una fuerza respecto de un punto, al producto vectorial del vector posición de la fuerza por el vector fuerza. •

La analogía de la llave y el tornillo, nos ayuda a entender el significado físico de la magnitud momento, y a determinar correctamente el módulo, la dirección y el sentido del momento de una fuerza:

• •

El módulo es el producto de la fuerza por su brazo (la distancia desde el punto O a la recta de dirección de la fuerza). M=Fd La dirección perpendicular al plano que contiene la fuerza y el punto, la que marca el eje del tornillo. El sentido viene determinado por el avance del tornillo cuando hacemos girar a la llave.

Momento angular de una partícula

Se define momento angular de una partícula al producto vectorial del vector posición por el vector momento lineal

Momento angular de un sólido rígido Las partículas de un sólido rígido en rotación alrededor de un eje fijo describen circunferencias centradas en el eje de rotación con una velocidad que es proporcional al radio de la circunferencia que describen

PROCEDIMIENTO 1. Obtenga el radio de la polea pequeña del aparato rotacional. r =___________. 2. Monte el sistema como se muestra en la figura 1.

Figura 1

3. 4. 5. 6. 7.

Coloque una masa de 15 g en la masa colgante. Obtenga la aceleración tangencial de la grafica de velocidad contra tiempo. Calcule el momento de inercia de este sistema y anote en la tabla 1. Mida el radio del disco. R = ________________. Arregle el experimento como se ilustra en la figura 2.

Figura 2 8. Ajusta la polea inteligente tal que haga contacto con la parte lateral de la plataforma. 9. Haga girar el disco usando su mano. Luego pulse el botón de “Start”.

10. Luego coloca el segundo disco sobre el que esta girando. 11. Una vez el sistema este acoplado y haya completado varias revoluciones pulse “Stop”. 12. Utilizando el “Smart Tool”, obtenga la rapidez angular del sistema antes y después del acoplamiento de los discos según se muestra en la figura 3. 13. Anote estos valores en la tabla 1.

ω i

ωf



Figura 3 Tabla 1 Cantidades Momento de Inercia del sistema inicial (Io) Rapidez Angular Inicial ( ω i)

Valores

Rapidez Angular Final ( ω f)

14. Calcule el momento de inercia experimental del disco utilizando los valores de la tabla 1.

15. Obtenga el porciento error entre el momento de inercia rotacional del disco teórico y experimental.

16. Discuta las posibles razones para la diferencia entre el valor teórico y experimental.