lab.1 - torsion

7/22/2019 Lab.1 - Torsion

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PENDULO DE TORSION

I. RESUMEN.

En esta sesin estudiaremos elfenmeno fsico denominado torsinque se genera en la mayora deelementos que se pueden encontrar enla naturaleza sobre todo los metalesque presentan ante este fenmeno unmodulo de rigidez que determinaciertas condiciones fsicas de estos

elementos ante fuerzas para ser. En elprimer experimento vamos adeterminar la constante elastica detorsion del resorte, y en el segundodeterminaremos el modulo de

rigidez del alambre.

II. INTRODUCCIN.

El principio del pndulo fuedescubierto por el fsico yastrnomo italiano Galileo, quienestableci que el periodo de laoscilacin de un pndulo de unalongitud dada puede considerarseindependiente de su amplitud. Sin

embargo, como el movimiento delpndulo depende de la gravedad espor eso que un pndulo permitedeterminar con precisin laaceleracin local de la gravedad.os cuerpos se deforman en ciertogrado ba!o la accin de fuerzasaplicadas a este caus"ndolecambios de forma y volumen, unade ellas es la torsin que es un tipode deformacin el cual se tratara enesta pr"ctica de laboratorio

III. OBJETIVOS.

#eterminar el mdulo de rigidez de unalambre utilizando el pndulo detorsin.$plicar y desarrollar los mdulos derigidez de los alambres que se usaronen la practica.Elaborar cuadros que demuestren los

resultados que se buscan en lapractica.

IV. FUNDAMENTO TERICO.

ospndulos de torsinposeen unmovimiento de oscilacin similar a

los muelles. % de esta formamuestra una naturaleza oscilatoria&mediante torsin y des'torsin( tras)aber dado un torque inicial. Si *I +es el momento de inercia de uncuerpo con respecto a su e!e deoscilacin, y si * k + es el coeficientede torsin de la fibra oscilante &esnecesario un torque para aplicaruna torsin inicial deaproximadamente un "ngulo de un

radian(, entonces el periodo deoscilacin de un pndulo de estascaractersticas est" dado por laecuacin

TORSIONMOV.DEEC.0W

:(2)y(1)igualando

2

.....(2)Hook)d(!y1).........(

W

0

0

2

02

2

2

2

2

0

2

2

2

2

=+

=

=

=

==

=

=+

=+

t

kt

I

kI

k

I

kI

I

k

I

k

t

kt

I

El perido de oscilacin -, laconstante elastica del resorte k yel momento de inercia I estanrelacionados por la ecuacin

kT

I

2

2

=

% el modulo de rigidez es conocidode la teoria que se puede expresar

por


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2"

#

TR

LIG

=

V. EQUIPOS Y MATERIALES.

omputadora personal./rograma #ata Studio instalado.0nterface Science 1or2s)op 345Sensor de movimiento rotacional &0'6478(able para torsin &alambre(9alanza, calibrador :ernier, reglagraduada.

VI. PROCEDIMIENTO YACTIVIDADES.

Procedimieno !"r" con#i$%r"ci&n dee'%i!o( ) "cce(orio(.

a. :erificar la conexin e instalacin

de la interface.

b. 0ngresar al soft;are #ata Studio y

seleccionar crear experimento.

c. onecte el sensor de movimiento

circular.

d. onecte el sensor de fuerza, luego

)acer la calibracin. ealizar el monta!e del alambre ydisponer el disco sobre el sensor derotacin.

Primer" "ci1id"d ,medid" de *"con("ne e*2(ic" de or(i&n-.

a. Sobre el disco rgido montado sobreel sensor de movimiento, aplique un

ligero desplazamiento angular.

b. /ulse el botn *inicio+ y registre lavariacin de posicin angular y

tiempo durante la cual tomamos 7lecturas


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c. /asando los datos registrados auna tabla obtenemos una grafica Cvs.

mNk .%'$.22=

d. uego )allamos experimentalmenteel modulo de rigidez mediante lasiguiente formula

( )

212

"

"

10#2.2

2#".02

00110.0%$'.22

2

mkgG

G

L

GRk

alambre

alambre

=

=

=

Se$%nd" "ci1id"d ,deermin"r e*mod%*o de ri$ide3-.

a. Dna vez retirado el sensor de

fuerza y el )ilo, coloque el disco

sobre el sensor de movimiento

circular.

). on la mano tuerza ligeramente el

disco, unido al alambre y d!elo

oscilar.

*./ulse el botn *inicio+, registre lavariacin de la posicin angularluego pulse *detener+.

d. Dsando la )erramienta inteligente

medir el periodo de oscilacin.

uego determinamos el modulo de

rigidez del alambre.

=omento de

0nercia &m@Fg("

.10$"2.% mkg

constanteel"stica detorsin & k (

mN.%'$.22

/erido &-( 5.5A?4 seg

( )( ) ( )

212

2"

"

2"

10$'.2

0&"&.000110.0

2#".010$"2.%#

#

mkgG

G

TR

LG

alambre

alambre

=

=

=

=dulo de >igidez &Fgm@( Error

Experimental -pico $bsoluto /orcentual

1210#2.2 1210$'.2 1100&.0 x ?.56BH


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VII. CUESTIONARIO.

?.' Imo el periodo se relacionacon la resistencia a la torsinJ

Explique.' El periodo se utiliza para )allar lainercia que es fundamental paraobtener la constante de rigidez delmaterial al cual le estamosaplicando torque.

@.' Imo depende la inerciarotacional del disco con el periodode oscilacin del alambreJ

' Estos tiene una relacindirectamente proporcional es

decir, cuando el periodo aumentala inercia lo )ar" de la mismamanera.

7.'Se comete error no considerar almomento de inercia del disco delsensor de movimiento rotacional.Explique.

' $s es, ya que adem"s de lainercia no se toma en cuenta elrozamiento que existe entre eldisco y su base que de )ec)o

interfieren en las medidasrealizadas por nosotros, y no )ayque olvidar el rozamiento queexiste con el aire que aunque seainsignificante esta presente

B.' IKue otros factores contribuyenen contra del movimiento delpndulo de torsin que se )ayaomitido en este experimentoJ

' Ltro de los factores q influyen enel movimiento de una maneramuy moderada podra ser lafriccin que experimentan elrozamiento del aire con el disco

4.' SegMn el modulo de rigidezdeterminado experimentalmenteIde que tipo de material es elalambreJ

' 9ueno segMn el modulo derigidez determinado

experimentalmente este alambrepoedria ser de )ierro, ya quecomparada con una tabla demodulos de rigidez este se leacerca muc)o al que )emos

logrado encontrar.

6.' #emuestre la ecuacin

2"

#

TR

ILG

=

G =odulo de rigidez del materialdel que esta )ec)o la barra> El radio de la barra a longitud de la barra

Si el torque restaurador contrario al"ngulo el que esta dado por laexpresin

L

GR

2

"= #espe!ando G en

funcin de las otras variables

"

2

R

LG= NNNNNN...NN...

&0(

-orque restaurador

/EO#DL #E -L>S0LOSiendo

2

2

dt

dIk

== NNNN...NN.. &00(

El periodo de oscilacin -, laconstante el"stica de torsin F y elmomento de inercia 0 est"nrelacionados por la ecuacin

KT

I

2

2

=

2

2"

T

IK

= NN....

&000(

>eemplazando &00( en &000(

"

)2(

R

LKG =

"

)2(

R

LKG

= NNNN..NN..N

&0:(

>eemplazando &000( en &0:(


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"2"2

2#2"

RT

IL

R

L

T

IG

=

=

Entonces se comprueba que

"2

#

RT

ILG

=

VIII. BIBLIO4RAF5A0

ueda, Gua de aboratorio

00' DO$ @553

$ndrs ustodio Garca,

C0S0$, Editorial 0mpecus

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