movimiento uniformemente circular
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Catedrática: Martha Baquedano.
Asignatura: Física Elemental.
Tema: Movimiento uniformemente Circular.
Presentado por:
Julio Cesar Osorto.
Hady Fabricio Canales.
Helen Esther Palacio.
Eydi Yolanis Medina.
HelenYulieth Vilches.
Curso: II
Modalidad: Técnico en Computación Y Bachillerato en Ciencias y Letras.
Choluteca 17 de Agosto de 2012.
INSTITUTO “JOSÉ CECILIO DEL VALLE”.
FÍSICA ELEMENTAL [ ]
Indicé
Introducción…………………………………………………………Pág.1
Objetivos……………………………………………………….Pág.2
Contenido Movimiento Circular Uniforme…………………Pág.3-4
Aplicaciones de Ejercicios……………………………………Pág.5-6
Experimentos…………………………………………………………….Pág. 7-8
Conclusiones…………………………………………………………………Pág.9
Bibliografía…………………………………………………………Pág.10
INTRODUCCIÓN.
En el presente informe damos a conocer un contenido importante en el área de la Física elemental, Como lo es el del “Movimiento Circular Uniforme”.
Este tipo de movimiento es aplicado en mucha de las actividades diarias, que son vividas por nosotros.
El movimiento uniformemente Circular describe el movimiento en el cual la velocidad no cambia, pues solo hay un cambio de dirección. Muchos ejemplos existen de este movimiento sencillo como puede ser un objeto dando vueltas impulsado por una fuerza centrípeta que indica que el movimiento es ayudado por una fuerza siempre dirigida hacia el centro.
Dentro de este Movimiento veremos la importancia que tiene las Leyes de Newton, en este tema como mencionar la introducción a la primera ley que dice: “Todos los cuerpos que se mueven en línea recta, con velocidad constante, mantendrán inalterada su velocidad a menos sobre ello una fuerza externa”.
Para demostrar la veracidad de este movimiento hemos hecho experimentos basados en la Teoría explicada en clase para trasladar al campo de la práctica los fundamentos principales de la unidad.
Los experimentos presentados tiene el propósito de estimular el interés una capacidad creativa de cada alumno y miembro de nuestro grupo, también teniendo en cuenta la investigación recabada.
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OBJETIVOS.
Definir el “Movimiento Circular Uniforme”, en su forma general.
Estudiar las formulas aplicadas para la solución de problemas generales
tratados en el “Movimiento Circular Uniforme”.
Explicar el “Movimiento Circular Uniforme”, mediante el desarrollo de la
práctica en experimentos sencillos caseros realizados por nosotros mismos como alumnos.
Ilustrar con diagramas de cuerpo libre el movimiento realizado en este
tema.
Indicar otros ejemplos en que se aplica el “Movimiento Circular Uniforme”.
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MOVIMIENTO CIRCULAR UNIFORME.
Las Leyes de Newton del movimiento nos permiten hallar el movimiento de cualquier objeto si conocemos las fuerzas que actúen sobre el mismo y su velocidad y sus posiciones iniciales. En este informe analizamos el movimiento en una trayectoria circular.
Podemos apreciar que cuando un objeto se mueve en movimiento circular con celeridad constante su aceleración siempre se dirige hacia el centro. La fuerza necesaria para producir esta aceleración puede tener diversos orígenes. El rozamiento suministra la fuerza requerida en el caso de un coche sobre una pista plana y circular; la gravedad, para un satélite artificial en órbita alrededor de la tierra; las fuerzas eléctricas, para un electrón en órbita alrededor del núcleo atómico. La rotación de un sólido rígido alrededor de un eje está íntimamente relacionada con el movimiento de un objeto en un camino circular.
Aceleración Centrípeta.
Consideremos un coche que se mueve por una pista con celeridad constante. Se dice que el coche efectúa un Movimiento Circular Uniforme, y la componente de su aceleración en la dirección del movimiento es nula.
Un coche por una pista circular a celeridad constante posee una aceleración dirigida hacia el centro del círculo. La componente tangencial de la aceleración es nula porque la celeridad es constante.
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Fuerza Centrípeta.
Toda fuerza dirigida hacia un centro fijo, desde la periferia de una trayectoria circular, se le llama “Fuerza Centrípeta”. La fuerza que siente una persona en un carro del “látigo” de una feria está dirigida hacia el centro; si de repente cesara de actuar, el ocupante ya no se mantendría en la trayectoria circular.
La Fuerza Centrípeta no pertenece a una nueva clase de fuerzas, sino tan solo el nombre que se le da a cualquier fuerza, sea una tensión de cordón, la gravedad, la fuerza eléctrica o la que sea, que se dirija hacia un centro fijo. Si el movimiento es circular y se ejecuta con rapidez constante, esta fuerza forma ángulo recto con la trayectoria del objeto en movimiento.
La fuerza Centrípeta desempeña un papel importante en el funcionamiento de una Centrífuga. Un ejemplo conocido es la tina giratoria de una lavadora automática. En el ciclo de exprimir gira con gran rapidez y produce una fuerza centrípeta en las prendas mojadas, que se mantienen en trayectoria circular debido a la pared interna de la tina, la cual se ejerce sobre la ropa, pero los agujeros que tiene evitan ejercer la misma fuerza sobre el agua que tiene la ropa. Entonces el agua escapa.
La fuerza ejercida sobre la lata que gira es hacia el centro. a) Cuando un auto toma una curva debe haber una fuerza que
lo empuje hacia el centro de la curva.b) Un auto patina en una curva cuando la fuerza centrípeta no
es suficientemente grande.
La ropa forzada a seguir una trayectoria circular pero no el agua.
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Aplicaciones en Ejercicios.
Ejemplo 1. Una bola de 150g al final de una cuerda gira de manera uniforme en un círculo horizontal de 0.600m de radio. La bola da 2.00 revoluciones en un segundo. ¿Cuál es su aceleración Centrípeta?
Solución:
Ejemplo 2. Aceleración Centrípeta de La Tierra. La orbita casi circular de la Luna alrededor de la tierra tiene un radio aproximado de 384,000 km y un periodo T de 27.3 días. Determine la aceleración centrípeta de La Una Hacia la Tierra.
Solución:
Esta aceleración se puede expresar en términos de g=9.80 m/s2.
NOTA: La aceleración centrípeta de La Luna, a=2.78*10-4g, no es la aceleración de la gravedad para los objetos en la superficie de la Luna debida a la gravedad de nuestro satélite.
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Fuerza sobre una bola que gira.
Estime la fuerza que una persona debe ejercer sobre una cuerda unida a una bola de 0.150 kg. Para hacer que esta de vueltas en un círculo horizontal de 0.600m de radio. La bola realiza 2.00 revoluciones por segundo.
Solución: Se aplica la Segunda Ley de Newton a la dirección radial, que se supone horizontal.
Ejemplo Conceptual. “Pera Loca”.
El juego de “La Pera Loca”, se juega con una bola atada a un poste mediante a una cuerda. Después que se golpea, esta da vueltas alrededor del poste. ¿En qué dirección está la bola y que fuerza causa la dirección?
Respuesta. Si la bola da vueltas en un plano horizontal, como se indica entonces la aceleración apunta horizontalmente hacia el centro de la trayectoria circular de la bola (no hacia lo alto del poste). La fuerza responsable de la aceleración no sea quizás al principio, ya que parece no haber fuerza que apunte directamente horizontal. Pero es la fuerza neta (aquí la suma de mg y F) la que debe de apuntar en la dirección de la aceleración. El componente vertical de la tensión en la cuerda, Fry, equilibra el peso de la bola, mg. El componente horizontal de la tensión de la cuerda, Frx, es la fuerza que produce la aceleración centrípeta hacia el centro.
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- Un disco dañado (CD o DVD). - Pegamento.
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EXPERIMENTOS.
Estos experimentos demuestran objetos que describen un Movimiento Uniforme Circular.
1) Disco de Newton : Es un dispositivo inventado por Isaac Newton, consistente en un círculo con sectores pintados en colores rojo, naranja, amarillo, verde, añil azul y violeta. Al girar rápidamente, los colores se combinan formando el color blanco. Con este dispositivo se demuestra que la luz blanca está formada por los siete colores del arco iris.
Materiales
Procedimiento.Lo primero que vamos a hacer, es dibujar el disco de Newton sobre el papel, adecuándolo al tamaño de nuestro CD o DVD, luego lo recortamos y con ayuda de una regla, dividimos el disco en 7 partes que pintaremos con los siguientes colores: rojo, anaranjado, amarillo, negro, azul claro, azul marino y marrón.
¿Cómo Funciona?Uno de los descubrimientos más interesantes de Newton fue observar cómo se descomponía la luz solar. Girando a gran rapidez el CD, y que a este se le imprima mucha aceleración se logra que los colores se degraden y se forma una luz blanca.
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2) Construcción de Rehiletes: Esta es una Manualidad que niños y jóvenes pueden hacer, funciona como un molinillo de viento similar generador eólico.
Materiales.
Procedimiento
Lo primero que haremos será marcar las diagonales. Para eso, doblaremos a la mitad uniendo el extremo inferior derecho con el superior derecho y luego otra vez, uniendo las otras dos esquinas. De esta forma, la hoja nos quedará con cuatro triángulos marcados, que se unen en el centro.
Dibujar los adornos que se quieran al papel (pintar cada triángulo de un color, realizar flores, puntos, corazones, etc.).
Realizar un corte que finalice a unos 2 centímetros del centro en cada una de las líneas marcadas.
Llevar una de las esquinas de cada triángulo hacia el centro. Clavar con un alfiler en el palillo de brochette.
¿Cómo Funciona?Al girar el Rehilete, demuestra un Movimiento Uniforme Circular e indica que la tensión de la Fuerza Centrípeta es ejercida por el alfiler que se ubica justamente en el centro. Además que este es impulsada por la fuerza del viento.
Un palillo de brochette.
Papel cuadrado.
Marcadores.
Alfileres.
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Conclusiones.
Muchos objetos que nos rodean describen un Movimiento Circular Uniforme, como lo es el movimiento rotatorio de los electrones alrededor del nucleó, el paso de la tierra alrededor del sol, las vueltas de un ventilador,etc. Representan Movimientos Circulares.
Las unidades utilizadas en Movimiento Circular son: Radio, Frecuencia, Aceleración Centrípeta, Fuerza Centrípeta. Que nos indican las cantidades que se usan en cualquier resolución de un problema de Física.
La Práctica de los Experimentos nos llevó a confirmar las teorías empleadas en Movimiento Circular Uniforme, dándonos a conocer la importancia de las leyes de Newton en Un Disco, y la experiencia dirigida de la hacía el Centro en los Rehiletes.
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Bibliografía.
Libro de Física con Aplicaciones. http://books.google.com.gt/books
Libro de Física. Escrito por Joseph W. Kane,José Casas Vázquez, Morton M. Sternheim. http://books.google.com.gt/books
Libro de Física para Ciencias e Ingenieros. Escrito por Raymond A. Serway,John W. Jewett.
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