INERCIA
Universidad de San Carlos,
Facultad de Ingeniería
Departamento de Física
Laboratorio de Física 1
Resumen—La práctica de laboratorio se basó en el cálculo de
la inercia de una esfera, la cual se dejaba caer en diferentes
alturas en un sistema que se encontraba inclinado.
Para cumplir
los objetivos de la práctica se midió el radio de la esfera, la altura
del
sistema con respecto a la mesa, los diferentes intervalos de
distancia de 0.1m a 0.7m y se tomaron los tiempos en los que
la esfera recorría cada uno de los dichos intervalos. Los datos
se relacionaron para lograr determinar las medidas requeridas
y cumplir con los objetivos propuestos en la practica 2.
I.
OBJETIVOS
1. Predecir la inercia experimental de la esfera sólida, para
posteriormente compararla con la inercia teórica por
medio de un esquema.
2. Encontrar el modelo matemático de la velocidad angular
del
sistema para poder encontrar la velocidad tangencial
de la esfera.
3. Encontrar la altura y el ángulo de inclinación de la
superï¬cie en la que la esfera fue soltada.
II
Para poder predecir la inercia se necesita conocer la velocidad tangencial de
la esfera, la cual se obtendrá utilizando la
siguiente formula:
. Ecuacion 3
Para poder predecir la inercia se necesita conocer el ángulo de
inclinación de la superï¬cie y la altura de la cual se encuentra
dichos datos se obtendrán utilizando las siguientes ecuaciones:
. Ecuacion 4
Utilizando el ángulo encontrado para encontrar la altura “y”
. Ecuacion 5III.
MARCO TEÓRICO
INERCIA
La primera ley de Newton (ley de la inercia) establece que si la
fuerza neta sobre un objeto es cero, si el objeto esta en reposo,
permanecerá en reposo y si esta en movimiento, continuara
en movimiento. En si inercia se deï¬ne como la tendencia
de un cuerpo de resistir un cambio en su movimiento. Para
calcular la inercia de forma directa suponiendo que se conoce
exactamente el radio y la masa de la esfera, se utiliza la
siguiente ecuación Ecuacion 1
Para poder calcular la inercia de forma indirecta ya que
el objetivo de la práctica es predecirla, por medio de la
conservación de la energía, la ecuación quedaría de la siguiente
forma:
. Ecuacion 2
DISEÑO EXPERIMENTAL
*
*
*
*
*
MATERIALES UTILIZADOS
Ua esfera
Un plano
inclinado (resbaladilla
Una cinta métrica
Un vernier
Un cronometro
1
2
3
4
4
MAGNITUDES FISICAS A MEDIR:
El tiempo “t” que tarda la esfera en bajar.
La longitud “L” de la resbaladilla.
La masa de la esfera.
Altura “h” de la resbaladilla.
El angulo entre la
mesa y la resbaladilla.
2
IV.
PROCEDIMIENTO
.
.
.
.
.
R ESULTADOS
Se colocó el equipo apropiadamente sobre la mesa.
Se pesó la esfera.
Se tomaron medidas de la esfera y altura de la resbaladilla.
Se veriï¬có que la tabla estuviera a nivel para evitar
fricción en
el eje giratorio.
Se colocó una esfera en la parte más alta de la
resbaladilla y se
dejó caer y así mismo se repitió el procedimiento en diferentes
alturas.
DIAGRAMA
*ESFERA: superï¬cie de revolución o el conjunto
de
los
puntos
del
espacio
cuyos
puntos
equidistan de otro interior llamado centro.
* PLANO
da
para
* METRO
cer
INCLINADO:
Superï¬cie
el
desplazamiento
de
la
Se
las
utilizó
mediciones
utilizaesfera.
para
harespectivas.
* Angulo entre la mesa
y la resbaladilla
* VERNIER: permite apreciar una medición con
mayor precisión al complementar las divisiones de
la regla o escala principal del
instrumento de medida.
* CRONOMETRO: es un reloj cuya precisión
ha sido comprobada y certiï¬cada por algún
instituto o centro de control de precisión.
* Altura calculada
3
V.
DISCUSIÓN DE RESULTADOS
En la tabla 1 se encuentran los tiempos en los que una esfera
recorría una distancia lineal al ser soltada en una superï¬cie
inclinada, la cual giraba y recorría al mismo tiempo una
distancia angular. Dichos datos se utilizaron para encontrar
las velocidades angulares en los diferentes puntos en los que
la esfera pasaba los cuales se encuentran en la tabla 2, estos
datos generaron una gráï¬ca de velocidad angular vs tiempo la
cual nos proporcionó un modelo matemático que sirvió como
referencia para encontrar la velocidad tangencial. Por medio de
energías se planteó la ecuación que se utilizaría para calcular
el dato experimental de la inercia de la esfera para compararlo
con el dato teórico. Se realizó un esquema de comparación
para lograr el objetivo de observar la diferencia de exactitud
de ambas formas de medición.En este se puede observar una
pequeña diferencia, la cual nos demuestra que la incerteza
teórica fue la más precisa. Se esperaba que la medición Teórica
y Experimental quedaran superpuestas en un mismo
rango, lo
cual se cumplió.
VI.
C ONCLUSIONES
* Con los datos recopilados durante la práctica, por medio
de la conservación de la energía se pudo predecir la
inercia experimental y por medio de la ecuación de la
inercia de una esfera se pudo calcular el dato teórico.
Al comparar ambos datos por medio de un esquema, se
puede concluir que la inercia experimental se encuentra
superpuesta en el rango de la inercia teórica.
* Utilizan los datos obtenidos durante la práctica y un
programa cientíï¬co, se determinó el modelo matemático
que describe el cambio de posición angular con respecto
el tiempo, el cual se multiplico por el radio de la esfera y
se encontró el modelo matemático que describe el cambio
de velocidad lineal con respecto al tiempo.
* Utilizando la ecuación 3 se calculó el ángulo de inclinación del sistema, el
cual sustituyo en la ecuación 4
para encontrar la altura inicial en la que la esfera fue
soltada, dicho dato fue utilizado para calcular la inercia
experimental.
VII
B IBLIOGRAFIA
SEARS, ZEMANSKY, Fisica Universitaria, 12va edición,
México, pág.: 285,186.
VIII
A NEXOS
* Calculo de la velocidad tangencial
* Calculo del ángulo
* Calculo de altura inicial
* Calculo de la Inercia
* Utilizando la Vtg en t = 2.1867s
* Calculo de la inercia teórica
