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OBJETIVOS: Objetivo General 

Realizar una maqueta demostrativa en la que se pueda visualizar la aceleración de Coriolis

Objetivos Específicos:  

Verificar los resultados obtenidos en un ejercicio aplicativo mediante una maqueta demostrativa Observar el efecto Coriolis en una rueda de ginebra, así como su funcionamiento

FUNDAMENTACIÓN TÓRICA: Efecto Coriolis El efecto Coriolis es muy simple de explicar, viene a ser una fuerza que se produce debido a la rotación de la Tierra en el espacio, y que desvía la trayectoria de los objetos que se encuentran en movimiento sobre la superficie terrestre. Hacía la derecha para los objetos que están en el hemisferio norte y a la izquierda para los que se encuentran en hemisferio sur. Rueda de Ginebra La rueda de Ginebra, también conocida como cruz de Malta, es un mecanismo que convierte un movimiento circular continuo en un movimiento circular intermitente. Consiste en un engranaje donde la rueda motriz tiene un pivote que alcanza un carril de la rueda conducida y entonces avanza un paso. La rueda motriz dispone además de un bloque circular que le permite completar el giro manteniendo la rueda conducida bloqueada.

Principio de funcionamiento La rueda de ginebra es fundamentalmente un mecanismo que trasforma un movimiento rotativo continuo en uno intermitente. Cada vez que el rodillo que se encuentra ubicado en la rueda conductora contacta con la cruz de malta, provoca el giro de esta dependiendo de la cantidad de ranuras que tenga. Es decir, que, si posee 𝑁 ranuras, entonces rotara 1/𝑁 por cada vuelta del rodillo. O también se puede decir que cada 𝑁 vueltas del rodillo, la cruz de malta realizara un giro completo. El rodillo puede ser denominado también como Pívot. Aplicaciones El primer uso que se le dio fue en los proyectores de cine, debido a que las películas no pueden correr continuamente ya que tenía que avanzar fotograma a fotograma permaneciendo frente al 1/24 de segundo.

Es por este motivo que la rueda de ginebra es ideal para lograr de forma satisfactoria este movimiento intermitente. La cruz de malta ha sido utilizada generalmente en relojes mecánicos entre otros.

DESARROLLO: Para este caso se trabajo con una velocidad angular de 115 rpm

Datos: ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ 𝑊𝐵 = 115 𝑟𝑝𝑚 ∗

2𝜋 𝑟𝑎𝑑 = 12.04 𝑟𝑎𝑑/𝑠 60

𝑟𝑃/𝐵 = 3.79 tan(30°) = 2.19 𝑐𝑚 ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗

Velocidad y Aceleración de P con respecto a B Diagrama de cuerpo libre (R.C.E.F) ⃗⃗⃗⃗ 𝑉𝑃 = ⃗⃗⃗⃗ 𝑉𝐵 + ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ 𝑉𝑃/𝐵

𝑎𝑃 = ⃗⃗⃗⃗ ⃗⃗⃗⃗ 𝑎𝐵 + 𝑎 ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ 𝑃/𝐵

⃗⃗⃗⃗ 𝑉𝑃 = 0 + ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ 𝑊𝐵 𝑥 ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ 𝑟𝑃/𝐵

𝑎𝑃 = 0 + ⃗⃗⃗⃗⃗ ⃗⃗⃗⃗ 𝛼𝐵 𝑥 ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ 𝑟𝑃/𝐵 − 𝑊𝐵2 . ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ 𝑟𝑃/𝐵

⃗⃗⃗⃗ 𝑉𝑃 = (−12.04 𝑘⃗)𝑥(2.19 𝑖)

𝑎𝑃 = −(12.04)2 (2.19 𝑖) ⃗⃗⃗⃗

⃗⃗⃗⃗ 𝑉𝑃 = (−26.37 𝑗) 𝑐𝑚/𝑠

𝑎𝑃 = (−317.47 𝑖) 𝑐𝑚/𝑠 2 ⃗⃗⃗⃗

Velocidad y Aceleración de P con respecto a A. Diagrama de cuerpo libre (R.C.E.F) – Contactos Deslizantes CONCLUSIONES:

⃗⃗⃗⃗ ⃗⃗⃗⃗𝐴 + 𝑉 ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ 𝑉𝑃 = 𝑉 𝑃/𝐴 + 𝑉𝑟𝑒𝑙 ⃗⃗⃗⃗ 𝑉𝑃 = 0 + ⃗⃗⃗⃗⃗ 𝑊𝐴 𝑥 ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ 𝑟𝑃/𝐴 + ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ 𝑉𝑟𝑒𝑙 −26.37 𝑗 = (𝑊𝐴 𝑘⃗ )𝑥(3.79 𝑗) − 𝑉𝑟𝑒𝑙 𝑗 𝐼𝑔𝑢𝑎𝑙𝑎𝑛𝑑𝑜 𝑖) 𝑦 𝑗): 𝑉𝑟𝑒𝑙 = 26.37 𝑐𝑚/𝑠 𝑊𝐴 = 0

𝑎𝑃 = ⃗⃗⃗⃗ ⃗⃗⃗⃗ 𝑎𝐴 + 𝑎 ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ 𝑎𝑐𝑜𝑟 + ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ 𝑎𝑟𝑒𝑙 𝑃/𝐴 + ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ −317.47 𝑖 = 0 + ⃗⃗⃗⃗ 𝛼𝐴 𝑥 ⃗⃗⃗⃗ 𝑟𝑃 + 0 − ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ 𝑎𝑟𝑒𝑙 𝐴

−317.47 𝑖 = (𝛼𝐴 𝑘⃗ )𝑥(3.79 𝑗) − 𝑎𝑟𝑒𝑙 𝑗 𝐼𝑔𝑢𝑎𝑙𝑎𝑛𝑑𝑜 𝑖) 𝑦 𝑗): −317.47 = −3.79𝛼𝐴 𝛼𝐴 = 83.77 𝑐𝑚/𝑠 2 𝑎𝑟𝑒𝑙 = 0

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La maqueta realizada se la diseño en SolidWorks, y su fabricación fue en una impresora 3D, una vez ensamblado pudimos observar el funcionamiento y la aplicación del efecto Coriolis Los valores obtenidos mediante cálculos verifican el funcionamiento de la rueda de ginebra ya que para el análisis de un mecanismo con contactos deslizantes aparecen otros dos nuevos términos: velocidad relativa y aceleración relativa De acuerdo con los rpm del motor que maneje la rueda de ginebra puedo calcularla velocidad y aceleración que tendrá la cruz de malta

RECOMENDACIONES:    

No debe existir mayor fricción entre los contactos deslizantes se recomienda considerar tolerancias en el diseño. Al momento de diseñar el mecanismo se debe basar en el modelo principal ya que puede fallar si no se usa las normas en las que se basa el mecanismo. Se recomienda usar materiales de un bajo coeficiente de fricción para poder lograr el movimiento deseado. Verificar la velocidad angular del motor para los cálculos ya que para los cálculos ese es un dato que se debe conocer.

ANEXOS:

Motor configurable de 4 velocidades

Velocidades configurables del motor

Configuración tipo C para una velocidad angular de 115 rpm