fisica 1 - experimentos: movimientos de rotacion y traslacion

fisica 1 - experimentos: movimientos de rotacion y traslacion

Integrantes:
ARTAHONA, Adriana
FRANCO, Richard
VALERO, José
NARVAEZ, Argenis
22/07/2011
MOVIMIENTO DE ROTACION Y TRASLACION
En nuestro experimento, llevamos las propiedades de los movimientos de un
simple trompo a otro de mayor escala utilizando un rin de bicicleta.
MATERIALES:
1. RIN DE BICICLETA # 16
2. UN KILOGRAMO DE ALAMBRE LISO
3. UN EJE DE BICIBLETA
4. UN TUBO DE 3/4” (COMO EJE VERTICAL)
5. UNA MESA (COMO SUPERFICIE HORIZONTAL)
PROCEDIMIENTO:
1. Se enrolla el kilogramo de alambre alrededor del rin de bicicleta, para que
así adquiera más masa.
2. Se coloca sobre la superficie horizontal o mesa y se aprecia que tiende a
caer, no mantiene equilibrio alguno.
3. De la misma forma en que la cuerda del trompo hace que este gire, se le
aplica una fuerza manual al rin para que logre hacer el movimiento de
rotación deseado.
4. Cuando adquiere aceleración se coloca en la superficie horizontal y
podemos observar que mantiene una velocidad angular ω constante y
momento angular constante, mantiene el equilibrio.
5. Luego, se levanta de la superficie horizontal y se coloca sobre el eje vertical
o tubo de 3/4”, notamos que la rotación del trompo lo hace trasladarse por
todo el perímetro del tubo.
EXPLICACION:
El movimiento de un trompo puede ser explicado haciendo uso de la ecuación del
movimiento de rotación y el momento de inercia.
En la parte izquierda
de la figura se ha
representado
un
trompo
en
situada
posición vertical que,
tras ser lanzado, rota
con respecto a su eje
de simetría z'.
Las fuerzas externas
que actúan sobre ella
son su peso, aplicado en el centro de masas, y la normal del suelo, que por
simplicidad no está representada ya que no afecta al movimiento de rotación, en
ningún caso hace momento con respecto al origen O.
Si el trompo estuviera siempre en posición vertical, su momento angular L
permanecería constante, ya que el peso no haría momento con respecto a O. Por
ser el eje de giro un eje principal L es además paralelo a dicho eje y según la
ecuación del movimiento de rotación:
Es decir, en esta situación el trompo rotaría indefinidamente con velocidad angular
ω constante y momento angular constante.
Cuando el trompo se desvía de su posición vertical, el momento del peso con
respecto al origen O ya no es nulo y el momento angular varía.
La variación de momento angular es igual al momento del peso y perpendicular al
vector momento angular, por lo que este último variará de dirección pero no de
módulo. El efecto de esta variación es que el eje de giro del trompo empieza a su
vez a rotar, describiendo una trayectoria como la representada en verde en la
figura. Este movimiento se denomina precesión.
Al momento de ir perdiendo la precesión el trompo termina cayendo, debido a que
su masa predomina en los planos vertical y horizontal.
Momento de Inercia:
Se puede definir el momento de inercia como
la
magnitud
escalar
que
determina
la
facilidad con la que puede rotar un cuerpo
sobre un eje, dependiendo exclusivamente
de su masa y de su distancia al mismo.
•
I = m r^2.
El eje de rotación de la Tierra tiene un
movimiento de precesión producido por el
momento de la fuerza gravitatoria que sobre
ella ejercen el Sol y la Luna. El eje de
rotación de la Tierra tarda cerca de 26000
años en describir una rotación completa.
Este fenómeno es conocido como precesión
de los equinoccios.