3B Scientific Rotating System on Air Bed (230 V, 50__60 Hz) User Manual
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leyes físicas de la cinemática y la dinámica del
movimiento de rotación, por medio de experimentos
de alumnos y en laboratorios de prácticas.
Un disco giratorio pequeño lleva una varilla transver-
sal (varilla de haltera) para el soporte de masas. El
disco giratorio se encuentra sobre un cojín de
neumático y permite así movimientos de rotación,
casi libres de fricción, pasando el eje de rotación por
medio de una unidad de centrado prevista. Usando
una polea escalonada, una de desviación y una cuerda
se transmite como fuerza el peso de la masa de
accionamiento enganchada.
Gracias a la fricción tan reducida, bastan pares de
fuerza mínimos para generar un movimiento de
rotación así que la influencia de la inercia de la masa
que acelera está por debajo del uno por mil, también
en los casos de momentos de inercia mínimos del
sistema. Además movimientos de rotación que se
extiendan por más de varios segundos se pueden
estudiar cuantitativamente sólo con la vista y con un
cronómetro de mano.
Para mediciones más precisas se recomienda el
empleo de un contador digital, el cual se pone en
marcha por la unidad de Marcha/Parada la que al
paso por cero se deja detener por medio de la señal
de un sensor de reflexión de Láser.
El generador de corriente de aire del sistema sobre
cojín neumático U8405680-115 está diseñado para
una tensión de red de 115 V (±10 %); el del sistema de
aparatos U8405680-230 corres-pondientemente para
230 V (±10 %).
Experimentos para el estudio de oscilaciones
angulares y de movimientos de rotación ambos, con
fricción reducida, se hacen posibles con el juego de
aparatos adicional del sistema giratorio sobre cojín
neumático U8405690.
3. Volumen de entrega
1 Unidad de soporte giratorio
1 Disco giratorio con varilla transversal de haltera
1 Polea escalonada
1 Unidad de Marcha/Parada
3 Ganchos en S (2x 1 g, 1x 2g)
1 Masas adicionales (2x 12,5 g, 2x 25 g, 2x 50 g)
1 Generador de corriente de aire con fuente de ali-
mentación enchufable
1 Manguera de silicona con llave
1 Polea de desviación
1 Tubo soporte, largo
1 Tubo soporte, corto
1 Varilla soporte
1 Disco de nivelación
1 Carrete de hilo de coser
4. Datos técnicos
Escala angular:
0 – 360°
Divisiones de escala:
1°
Longitud de la varilla transversal:
aprox. 440 mm
Radios de la retícula de huecos:
30 – 210 mm
Pasos de la retícula de huecos:
20 mm
Radios de la polea escalonada:
5 / 10 / 15 mm
Momento de inercia del disco
giratorio con la varilla transversal:
aprox. 0,9 g m
2
Momento de inercia max.:
aprox. 7,1 g m
2
Par de fuerzas de
accionamiento min.:
aprox. 0,05 mN m
Par de fuerzas de
accionamiento max:
aprox. 0,60 mN m
5. Fundamentos generales
En analogía con las ecuaciones de Newton para el
movimiento de translación se establece: Un cuerpo
rígido con un momento de inercia J ,colocado en tal
forma que pueda girar, experimenta una aceleración
angular
α cuando el par de fuerzas M actúa sobre él,
se tiene la relación:
(1)
α
⋅
= J
M
.
Si sobre el cuerpo rígido actúa un par de fuerzas
constante, éste realiza un movimiento de rotación con
aceleración angular constante.
En el tiempo t el cuerpo rota un ángulo igual:
(2)
2
2
1
t
⋅
α
⋅
=
ϕ
.
A partir de esta relación se obtiene la aceleración
angular
α
(3)
2
2
t
ϕ
⋅
=
α
y
(4)
2
t
π
=
α
con
°
=
ϕ 90
El par de fuerzas M se origina por la fuerza originada
por el peso de la masa m
M
, que actúa sobre el cuerpo
a una distancia r
M
del eje de rotación.
(5)
g
m
r
M
⋅
⋅
=
M
M
2
81
9
s
m
,
g
=
: Aceleración de caída libre
Se fijan adicionalmente dos masas m
J
en la vari lla de
haltera a una distancia fija r
J
con respecto al eje de
rotación, el momento de inercia del sistema se
aumenta de acuerdo con:
(6)
2
0
2
J
J
r
m
J
J
⋅
⋅
+
=
J
o
: Momento de inercia sin las masas adicionales