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Informe de laboratorio física - Fuerza Centripeta, Resúmenes de Física

Informe de laboratorio física - Fuerza Centripeta

Tipo: Resúmenes

2023/2024

Subido el 04/05/2025

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Facultad de Ingeniería y Ciencias Básicas
Departamento de Ciencias Básicas
Informe de Laboratorio
Fuerza Centrípeta
Jején Alan
(Anjejeng @ libertadores.edu.co
Profesor: Chacón Medina stor Camilo
En este informe de laboratorio se presenta la
experimentación y estudio de datos otorgados a partir de
una práctica de campo con el fin de determinar la relación
de la fuerza centrípeta con diferentes variables, así como
recalcar su importancia en la toma de datos.
Simultáneamente se presentan métodos de inducción y
hallazgo de variables consideradas como prioritarias ante
la conclusión de un intérprete científico.
Palabras clave Fuerza centrípeta, circunferencia,
fuerza centrífuga, giros.
I. INTRODUCCIÓN
La fuerza centrípeta es una fuerza o componente de
una fuerza que actúa sobre un objeto que se mueve en una
curva y lo atrae hacía el centro de su trayectoria.
Etimológicamente la palabra centrípeta significa en griego
“que busca el centro”.
Teniendo como referencia la tercera ley de Newton,
aparece una fuerza imaginaria en respuesta a la fuerza
centrípeta y es la fuerza centrífuga, la cual apunta hacia
afuera de la circunferencia y solo existe desde el punto de
vista del objeto que gira. Cabe resaltar que aunque la fuerza
centrífuga no es real, sus efectos sí que lo son. El objetivo
principal de esta práctica fue la determinación de la fuerza
centrípeta presente en un sistema giratorio estudiando en el
laboratorio.
II. OBJETIVOS
Con el fin general de relacionar la fuerza centrípeta con
el radio y masa de un cuerpo giratorio se obtuvieron los
siguientes aspectos a determinar:
- Determinar la fuerza centrípeta y qué importancia
tiene en un sistema de trayectoria circular.
- Establecer la dependencia de la masa y el radio con
la velocidad y fuerza ejercida sobre una partícula.
III. MARCO TEÓRICO
Se presentan los siguientes temas para el entendimiento
del informe:
Aceleración radial: Inicialmente, (ARANDA 1
OLIVERAS, 2007) da una pequeña
introducción que explica que “Cuando el coche
comienza a tomar la curva el observador S'
«ve» cómo, de repente, el objeto P adquiere una
aceleración radial”. Adentrándose en una
comprensión mas directa, se explica que la
aceleración radial es un componente de la
aceleración dada en un radio que controla la
dirección de la velocidad, al ser esta tangencial,
la aceleración radial prioritariamente apunto al
centro de la circunferencia, se encarga de
maniobrar el vector velocidad para producir el
giro de la partícula.
Dinámica de movimiento circular: Justifica
que aun y un ambiente con la menor cantidad
de factores externos que actúen sobre un
objeto y en base a la primera ley de Newton,
la partícula debe tener una fuerza neta que
actúa sobre esta. Incluso si se mueve
alrededor del cırculo con una velocidad
constante, hay un cambio en la velocidad y
por lo tanto una aceleración. Descrito por
(GALINDO ARCHILA, 2016); que no solo
demuestra la permanencia de la gravedad, a
parte, define los diferentes componentes que
actúan sobre un objeto que gira alrededor de
una circunferencia con tal de mantener su
trayecto a la par que contrarresta la fuerza
centrífuga producida.
Fuerza centrípeta: En la explicación de
relación que describe que “La velocidad de un
cuerpo sometido a una fuerza centpeta y que
describe una trayectoria curva alrededor de
este centro, es inversamente proporcional a la
distancia existente entre el centro, hacia el
que se dirigen las fuerzas” estipulada por
(CASADELLA REIG & BIBILONI MATOS,
1985). Se entiende a la fuerza centrípeta como
aquella fuerza que mantiene una trayectoria
respecto a la circunferencia como resultado de
la oposición de la fuerza centrífuga.
Segunda ley de Newton: Refiriéndose a esta
ley y para términos comprensibles se define
como La variación del movimiento es
proporcional a la fuerza motriz aplicada, y
tiene lugar en la dirección de la recta sobre
la cual se aplica dicha fuerza “según (Tamir
& Ruiz Beviá, 2008). En relación a este
experimento se aplicará dicho término para la
obtención de datos durante la prueba de
campo.
Continuamente, se mencionan las siguientes fórmulas de
intercambio de datos que se usaran durante el análisis y
muestreo:
Operación 1
Error Porcentual
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pf4

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Facultad de Ingeniería y Ciencias Básicas Departamento de Ciencias Básicas

Informe de Laboratorio

Fuerza Centrípeta

Jején Alan (Anjejeng @ libertadores.edu.co Profesor: Chacón Medina Néstor Camilo

En este informe de laboratorio se presenta la experimentación y estudio de datos otorgados a partir de una práctica de campo con el fin de determinar la relación de la fuerza centrípeta con diferentes variables, así como recalcar su importancia en la toma de datos. Simultáneamente se presentan métodos de inducción y hallazgo de variables consideradas como prioritarias ante la conclusión de un intérprete científico.

Palabras clave— Fuerza centrípeta, circunferencia, fuerza centrífuga, giros.

I. INTRODUCCIÓN La fuerza centrípeta es una fuerza o componente de una fuerza que actúa sobre un objeto que se mueve en una curva y lo atrae hacía el centro de su trayectoria. Etimológicamente la palabra centrípeta significa en griego “que busca el centro”.

Teniendo como referencia la tercera ley de Newton, aparece una fuerza imaginaria en respuesta a la fuerza centrípeta y es la fuerza centrífuga, la cual apunta hacia afuera de la circunferencia y solo existe desde el punto de vista del objeto que gira. Cabe resaltar que aunque la fuerza centrífuga no es real, sus efectos sí que lo son. El objetivo principal de esta práctica fue la determinación de la fuerza centrípeta presente en un sistema giratorio estudiando en el laboratorio.

II. OBJETIVOS Con el fin general de relacionar la fuerza centrípeta con el radio y masa de un cuerpo giratorio se obtuvieron los siguientes aspectos a determinar:

  • Determinar la fuerza centrípeta y qué importancia tiene en un sistema de trayectoria circular.
  • Establecer la dependencia de la masa y el radio con la velocidad y fuerza ejercida sobre una partícula.

III. MARCO TEÓRICO

Se presentan los siguientes temas para el entendimiento del informe:

 Aceleración radial: Inicialmente, (ARANDA 1 OLIVERAS, 2007) da una pequeña introducción que explica que “Cuando el coche comienza a tomar la curva el observador S' «ve» cómo, de repente, el objeto P adquiere una aceleración radial”. Adentrándose en una comprensión mas directa, se explica que la aceleración radial es un componente de la aceleración dada en un radio que controla la dirección de la velocidad, al ser esta tangencial, la aceleración radial prioritariamente apunto al centro de la circunferencia, se encarga de maniobrar el vector velocidad para producir el giro de la partícula.

 Dinámica de movimiento circular: Justifica que aun y un ambiente con la menor cantidad de factores externos que actúen sobre un objeto y en base a la primera ley de Newton, “la partícula debe tener una fuerza neta que actúa sobre esta. Incluso si se mueve alrededor del cırculo con una velocidad constante, hay un cambio en la velocidad y por lo tanto una aceleración.” Descrito por (GALINDO ARCHILA, 2016); que no solo demuestra la permanencia de la gravedad, a parte, define los diferentes componentes que actúan sobre un objeto que gira alrededor de una circunferencia con tal de mantener su trayecto a la par que contrarresta la fuerza centrífuga producida.  Fuerza centrípeta: En la explicación de relación que describe que “La velocidad de un cuerpo sometido a una fuerza centrípeta y que describe una trayectoria curva alrededor de este centro, es inversamente proporcional a la distancia existente entre el centro, hacia el que se dirigen las fuerzas” estipulada por (CASADELLA REIG & BIBILONI MATOS, 1985). Se entiende a la fuerza centrípeta como aquella fuerza que mantiene una trayectoria respecto a la circunferencia como resultado de la oposición de la fuerza centrífuga.  Segunda ley de Newton: Refiriéndose a esta ley y para términos comprensibles se define como “ La variación del movimiento es proporcional a la fuerza motriz aplicada, y tiene lugar en la dirección de la recta sobre la cual se aplica dicha fuerza “según (Tamir & Ruiz Beviá, 2008). En relación a este experimento se aplicará dicho término para la obtención de datos durante la prueba de campo.

Continuamente, se mencionan las siguientes fórmulas de intercambio de datos que se usaran durante el análisis y muestreo: Operación 1 Error Porcentual

IV PROCEDIMIENTO

Para la obtención de resultados, se presentara una estrategia de medición que exclama el cambio de radio y masa durante la práctica para una próxima revisión y análisis de los datos estimados, presentado así la siguiente metodología:

  • Tomar los datos referentes a la masa de los objetos, la masa del portamasas, su respectiva masa aplicada y la fuerza centrípeta establecida por el producto de la masa y gravedad.
  • Se realiza el montaje experimental de forma que se vea como en la siguiente imagen.
  • Con un radio inicial de 10cm alineado al poste lateral, ajustar la cuerda horizontalmente.
  • Con ayuda del indicador, girar el riel hasta alinearlo en el poste central con el indicador naranja, la velocidad generada para alinearlo debe mantenerse constante hasta realizar 10 revoluciones. En base al sistema GLX medir la velocidad angular. Repetir este proceso 5 veces aumentando el radio cada 1 cm y la masa cada 5 gramos..

Análisis de resultados

Para definir las conclusiones, se elaborarán procesos de análisis en deferentes aspectos respecto a la prueba de campo, para ello y con lo establecido anteriormente, se muestran los siguientes procesos de investigación.

1. Describir cualitativamente la experiencia referente al experimento realizado.

  1. Referente al cambio de radio y masa responder las preguntas de análisis que se expresan como

Fuente:Fuerza centrípeta”

Operación 2 Radio con fuerza centrípeta

Operación 3 Fuerza centrípeta en relación al periodo y el radio

Ilustración 1 Montaje experimental (fuerza centrípeta)

Operación 4 Velocidad angular con el periodo de rotación

Operación 5 Conversión de radianes sobre segundo a revoluciones por minuto

Operación 6 Velocidad tangencial con radio y periodo

Operación 7 Velocidad tangencial con RPM y radio

Operación 8 Periodo con velocidad angular

Operación 9 Aceleración centrípeta con velocidad angular y radio

Operación 10 Aceleración radial con el radio y el periodo

Operación 11 Fuerza centrípeta con masa y aceleración radial

En la anterior tabla se describe a detalle las medidas establecidas para la obtención de cada valor registrado, así mismo se exponen las unidas de medición en la parte izquierda junto con el numero otorgado a la fórmula aplicada para la el registro de cada dato numérico.

Expuestas las métricas y continuando con el planteamiento de desarrollo, se exhibe la relación del tiempo con el radio dado por la fórmula de obtención del radio que y debido al registro de esta métrica con los datos exactos dados por el sistema GLX, se generó un resultado con un margen de error diminuto que abarca decimales lejanos al número real.

Con el dato de la pendiente registrada y la exposición de la gráfica misma, se logra ver una relación lineal que de no ser por el margen de error, mostraría una recta perfecta, denotando que el tiempo crece simultáneamente al radio aumentado y siempre y cuando se mantenga constante la velocidad de crecimiento, se formara una recta.

  1. Dictado en la anterior tabla de datos descrita, el porcentaje de error entre las fuerzas centrípetas halladas se expresan en una minoría del 10%, con el recalco del uso de las medidas “promedio” para la obtención de la fuerza centrípeta establecida por la aceleración radial, se justifica una buena medición de datos que aun así y por las susodichas y siempre presentes perturbaciones en un área de estudio logro estipular datos aproximados a los valores impecables y armónicos de un sistema perfecto.
  2. Continuando con la presentación de las relaciones de medición entre una variable y otra, está la conexión entre la fuerza centrípeta sobre el tiempo dictado en la siguiente gráfica.

En la anterior se evidencia el pasar de una curva sobre los puntos de relación entre cada variable, dentro de la estipulación y deducción se describe como la reducción de la importancia de la expansión de la fuerza conforme el objeto se acostumbre a la fuerza establecidas durante un periodo de cambio confortable que no se exponga bruscamente entre un tiempo y otro. Añadiendo un inciso de relación entre la fuerza de fricción cinética y estática que demuestra cómo se expresa un inmenso gasto de esfuerzo durante la aplicación de una fuerza para contrarrestar la fricción estática que en el momento de modificarse a fricción cinética, el desgasto es menos creciente.

VI. CONCLUSIONES

  1. Con la redacción de las tablas y graficas presentadas, se responde la última pregunta de análisis que enfoca cada aspecto dictado en los anteriores puntos ejerciendo una conclusión satisfactoria.

¿El aumento del período aumenta o disminuye la fuerza centrípeta?

Bajo una respuesta corta, es negativo afirmar un crecimiento en la fuerza centrípeta durante el aumento del periodo, debido a la importancia del Angulo que se ejerce sobre otros factores estipulados dentro de la misma como lo son la velocidad y aceleración angular que y en base a su nombre determinan el concepto de fuerza centrípeta como aquella fuerza que se establece con el fin de retener a la fuerza centrífuga dada por la inercia del giro. Concluyendo que, entre más se expanda el tiempo de rotación, la trayectoria del objeto ira ajustándose a una rectilínea que una cuerva, necesitando de menos fuerza mantener al giro a la par que reduce su velocidad respecto a las vueltas dadas por el centro de la circunferencia.

REFERENCIALES

ARANDA 1 OLIVERAS, J. (2007). Sobre las fuerzas de la inercia en el bachillerato. Madrid: Departamento de Perfeccionamiento del Profesorado. Obtenido de https://redined.educacion.gob.es/xmlui/bitstrea m/handle/11162/72929/00820073007327.pdf?se quence= CASADELLA REIG, J., & BIBILONI MATOS, L. (1985). LA CONSTRUCCION HISTORICA DEL CONCEPTO. Barcelona: Universidad Autónoma de Barcelona. Obtenido de https://www.raco.cat/index.php/Ensenanza/articl e/download/50842/ GALINDO ARCHILA, M. (2016). PRACTICAS EXPERIMENTALES EN LA ENSENANZA DE LA ˜. Bogota D.C: Universidad Nacional de Colombia. Obtenido de https://repositorio.unal.edu.co/handle/unal/ 5 Tamir, A., & Ruiz Beviá, F. (2008). La Segunda Ley de Newton a través del Arte. Alicante: Departamento de Ingeniería Química, Universidad de Alicante. Obtenido de https://rua.ua.es/dspace/bitstream/10045/8751/ 1/Newton's%202nd%20law.pdf

Ilustración 2 Grafica de la relación del radio con respecto al tiempo

Fuente: Elaboración Propia

Ilustración 3 Relación de la fuerza centrípeta respecto al tiempo

Fuente: Elaboración Propia