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Informe de laboratorio física - Fuerza Centripeta
Tipo: Resúmenes
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¡No te pierdas las partes importantes!
Facultad de Ingeniería y Ciencias Básicas Departamento de Ciencias Básicas
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:
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
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:
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.
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.
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
¿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.
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