Integrantes : Santiago Ayala , Lina Abella, Jairo Herrera
Resumen:
Durante
esta práctica se comprobarán el principio de conservación de la energía y el
momento de inercia presentes en la rueda de Maxwell.
Esta práctica consiste en medir el tiempo que tarda la
rueda de Maxwell, haciendo que esta pase a través de dos celdas para medir el
tiempo que esta tarda en bajar, la celda de abajo variará en distancias, para
tomar varios datos.
En este experimento se puede calcular la aceleración, el
momento de inercia, la energía potencial y la cinética a partir de la medida
del tiempo que tarda en descender la rueda a diez distancias diferentes.
Introducción
La práctica de la rueda de Maxwell consiste en medir el tiempo que tarda en descender una rueda por cuyo radio pasa una barra delgada. A ésta están unidos dos hilos en sus extremos, que harán que se desenrolle totalmente y vuelva a enrollarse. Se puede calcular la aceleración, el momento de inercia, la energía potencial y la cinética a partir de la medida del tiempo que tarda en descender distintas distancias, pues hay una dependencia lineal entre el tiempo al cuadrado y la distancia de caída. Al representar los datos en una gráfica se puede comprobar el principio de la conservación de la energía mecánica, objetivo de este experimento.
Objetivos
General:
● Comprobar
el principio de conservación de la energía en el movimiento de un cuerpo rígido
(rueda de Maxwell) que rota alrededor de un eje móvil.
Específicos:
●
Determinar el momento de inercia de un cuerpo
respecto a su eje movil
Marco Teorico
En el desarrollo de esta
práctica se necesitarán algunos conceptos importantes sobre conservación de la
energía y movimiento rotacional.
El momento de inercia
Es una medida de la inercia rotacional de un cuerpo. Más
concretamente el momento de inercia es una magnitud escalar que refleja la
distribución de masas de un cuerpo o un sistema de partículas en rotación,
respecto al eje de giro. El momento de inercia sólo depende de la geometría del
cuerpo y de la posición del eje de giro; pero no depende de las fuerzas que
intervienen en el movimiento.
El momento de inercia desempeña un papel análogo al de la
masa inercial en el caso del movimiento rectilíneo y uniforme. Es el valor
escalar del momento angular longitudinal de un sólido rígido.
Fuerzas que se ejercen
Durante el proceso de la rueda de maxwell se ejercen dos
fuerzas,
● El peso que se ejercen en el centro del
disco
● Tensión de la cuerda.
Cuando la rueda llega a su final, la energía cinética de
traslación del disco, se convierte en energía elástica de la cuerda, ya que la
cuerda hace un papel de superficie horizontal contra la que choca el disco,
esta energía es devuelta al disco como energía cinética de traslación asociada
con el movimiento vertical hacia arriba de su centro de masa.
Principio de conservacion
mecanica
En cuanto a la rueda de maxwell cabe el concepto de
conservación de la energía mecánica, en la que en la ausencia de rozamiento y
de la ausencia de algún trabajo externo, la suma de las energias cinetica y
potencial permanecen constantes.
Metodología
1.
Determinar la masa de la Rueda de Maxwell y el
diámetro del eje de giro.
2.
Colocar las dos celdas separadas a una distancia
adecuada, la celda de encendido en la parte superior (dejarla fija en este
punto), enrollar el hilo a lado y lado el eje de la rueda de forma uniforme de
tal manera que el eje quede en posición horizontal.
3.
Soltar la rueda justo antes de que se prenda el
bombillo de la celda y asegurarse que pase por la otra celda antes de
devolverse.
4.
Cambiar la posición de la celda inferior diez
veces y registrar en una tabla la distancia entre ellas y el tiempo que demora
en bajar la rueda.
Materiales
- Rueda de Maxwell
- Soporte universal.
- Regla o flexómetro.
- Barrera fotoelectrica.
- Balanza electrónica.
Datos
Infografía
