Experimentos Física
PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA
DE CHILE
TENSIÓN Y MOVIMIENTO CIRCULAR
Temas
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Leyes de Newton
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Movimento Circular
Descripción
En este experimento se muestra cómo es posible mantener colgando una masa a través hacer rotar una masa menor con una cuerda.
Explicación y Teoría
La masa pequeña superior de masa m describe un movimiento circular. Por lo tanto, lo más conveniente es utilizar coordenadas polares. En este caso, se tiene que la posición de esta se encuentra dada por:
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Donde R es el radio del circulo que describe. Luego, si derivamos obtenemos su velocidad
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Finalmente, podemos obtener la aceleracion de la particula derivando una vez más
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Como se puede observar, existe una aceleración en el eje radial. En este eje, actúa la fuerza dada por la tensión, en dirección -rho^. Luego, se tiene que la tensión de la cuerda está dada por:
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Luego, se puede observar que la tensión de la cuerda depende de la masa pequeña, pero también de su velocidad y radio de curvatura. La cuerda transmite la tensión hasta la masa más grande (M), sobre esta masa actúa la tensión de la cuerda y su peso. Si esta masa M se mantiene en equilibrio, se tiene que
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Igualando ambas ecuaciones, tenemos que
Es decir, es posible levantar prácticamente cualquier peso, siempre y cuando se cumpla la relación anterior descrita y la cuerda resista tal tensión.
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