Momento
28 abr, 2012
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PDFCon una lata
PRESENTACIÓN: En una lata cilíndrica se coloca un imán desplazado de su centro geométrico. Desde una posición de equilibrio comienza una rotación acelerada horaria o antihoraria dependiendo de la posición de la masa adicional. El momento del peso que produce esa rotación puede incluso hacer subir la lata por un plano inclinado.
- Battle of the Merry-Go-Rounds: An Angular Momentum Demonstration, Stephen J. Van Hook, Phys. Teach. 44, 304 (2006)
- Conservation of angular momentum apparatus using magnetic bearings, Michael J. Pechan, Alexandra O’Brien, and Wesley A. Burgei, Phys. Teach. 39, 26 (2001)
INTRODUCCIÓN: El centro de gravedad (CG) es el punto sobre el cual se supone que actúa todo el peso de un sistema rígido. Su posición es la misma que la del centro de masas (CM) si la aceleración de la gravedad es la misma en todos los puntos del sistema. En el equilibrio (∑F=0, ∑M=0) la recta de acción del peso debe pasar por el punto de apoyo del objeto. De no ser así el centro de gravedad bajará, haciendo que el objeto ruede, para colocarse sobre la vertical del punto de apoyo.
OBJETIVO: Estudiar el comportamiento de un disco ponderado por un plano inclinado dependiendo de su orientación inicial y del ángulo crítico.
MATERIALES: una lata cilíndrica, un peso, cinta adhesiva, tabla y soporte, toalla.
MONTAJE: Buscar una superficie plana, preferiblemente rugosa que pueda inclinarse. En nuestro caso escogimos una tabla de planchar y le colocamos una caja debajo para obtener cierta inclinación. Para aumentar el rozamiento, cubrimos la superficie de la tabla con una toalla. A continuación se coge la lata cilíndrica y se introduce en ella el peso fijándolo con cinta adhesiva. Se puede variar la inclinación de la tabla o el material de la superficie para modificar el ángulo crítico.
EXPLICACIÓN: El disco sube por el plano inclinado debido a que el centro de gravedad no se encuentra sobre la vertical del punto de apoyo. A pesar de que el objeto sube, el CG está bajando para que la recta de acción del peso (que se supone que actúa en el CG) pase por el punto de apoyo. Si aumentamos el ángulo de inclinación del plano inclinado llegará un momento en el que el objeto no consiga subir por él.
CONCEPTOS: centro de gravedad, centro de masas, equilibrio de cuerpos, estabilidad de objetos rígidos, momento de inercia, momento de una fuerza, fuerza de rozamiento.
MÁS INFORMACIÓN:
TEXTOS:
- J.M. De Juana, Física general. Pearson, 2005.
- R. Ehrlich, Turning the World Inside Out and 174 Other Simple Physics Demonstrations, Princeton University Press, 1997.
ALUMNADO 2011-2012: Alejandro Cangas, Gabriel Carballido, Guido Cerqueira.
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ALUMNADO 2010-2011: Marcos Basdediós, Alfredo Iglesias, Antonio Larramendi, Ignacio Álava
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2 responses to "Momento"
Un sencillo experimento en el que se ve como el centro de gravedad de un objeto es importantísimo para conseguir un equilibrio. En este video lo aplican a un movimiento engendrado a partir de este esta excentricidad del centro de gravedad, inclusa siendo capaz de ascender. El momento es proporcional al peso de la excentricidad y distancia al centro de gravedad. Para iniciar a los alumnos con lo que es un momento este experimento puede simplificar mucho la explicación, haciendo más fácil su interpretación.
En el aula sería interesante darles a los alumnos los materiales necesarios para hacer la demostración después de explicarles cómo funciona, y que se debe al centro de gravedad del círculo. Podrían trabajar en grupos, intentando colocar el centro de gravedad en otros puntos del círculo para ver qué ocurre. Se les podría hacer preguntas tales como ¿qué pasa cuando el centro de gravedad está más cerca al centro del círculo? y ¿a qué distancia/ángulo tiene que estar el centro de gravedad (el iman) del centro del círculo para que mueva cuesta arriba?