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2012 INSTITUTO TECNOLOGICO DE MINATITLAN PRACTICA N° 2 NOMBRE DE LA PRÁCTICA: COMPONENTE TANGENCIAL EN UN PENDULO DESPLAZADO REPORTE PROFESOR: MONTENEGRO HIPOLITO JAFET EQUIPO: 4 INTEGRANTES: EDGAR ELIEZER VELA VAZQUEZ HECTOR DOMINGUEZ MARQUEZ GENARO LUNA SANTIAGO ERICK EDUARDO GONZALEZ ESTEBAN MIGUEL ANGEL HERNANDEZ VALDIVIESO OBJETIVO DE LA PRÁCTICA: Al final de la práctica el alumno determinara la fuerza con la que un péndulo desplazado adquiere el equilibrio en función de la desviación. ACTIVIDADES PREVIAS: ACELERACION DE LA PARTICULA Y LA FORMULA PARA OBTENERLA. CONCEPTO. Un acelerador de partículas es básicamente un aparato en el cual las partículas cargadas eléctricamente (electrones o iones) adquieren una gran velocidad y, gracias a ella, un grado de energía muy elevado, por medio de un campo eléctrico o magnético. Así, se pueden obtener rayos X o neutrones emitidos como resultado de una reacción nuclear que obligan a esas partículas aceleradas a bombardear un blanco apropiado que, a su vez, emite rayos X o neutrones. Los grandes aceleradores de partículas son instrumentos de investigación científica extraordinariamente importantes, sobre todo en lo que refiere a la física nuclear. Pero también se utilizan otros tipos de aceleradores más reducidos para otros campos de la ciencia, como la medicina y la tecnología. FORMULA PARA LA OBTENER LA ACELERACION DE LA PARTICULA Todos los aceleradores se rigen por las ecuaciones básicas del electromagnetismo desarrolladas por Maxwell. Sin embargo, existe una ecuación muy sencilla que sirve para definir las fuerzas que actúan en cada tipo de acelerador. Esta es la ecuación o ecuaciones (cuando se usan de forma separada) de Lorenz. La ecuación puede escribirse de forma básica como: donde es la fuerza que sufre la partícula cargada dentro del campo electromagnético, q es la carga de la partícula cargada (-1 para el electrón, +1 para el positrón o el protón, y mayores para núcleos pesados), es el valor del campo eléctrico, el campo magnético y la velocidad de la partícula. La ecuación se traduce en que la partícula recibe una aceleración que es proporcional a su carga e inversamente proporcional a su masa. Además, los campos eléctricos empujan a la partícula en la dirección del movimiento (el sentido dependerá del signo de la carga y del sentido del propio campo eléctrico), mientras que los campos magnéticos curvan la trayectoria de la partícula (solo cuando el campo magnético es perpendicular a la trayectoria), empujándola hacia el centro de una circunferencia cuyo radio dependerá de la magnitud del campo magnético, de la velocidad que posea la partícula en ese momento y de su carga y masa. En resumen, los campos eléctricos aportan cambios en el módulo de la velocidad de la partícula, acelerándola o desacelerándola, mientras que los campos magnéticos la hacen describir trayectorias curvas sin modificar su módulo (esto no es exactamente así, ya que las partículas perderán energía por la radiación sincrotrón, pero sirve como primera aproximación). LEY DE LA GRAVITACION DE NEWTON La ley de la Gravitación Universal es una ley física clásica que describe la interacción gravitatoria entre distintos cuerpos con masa. Ésta fue presentada por Isaac Newton en su libro Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, publicado en 1687, donde establece por primera vez una relación cuantitativa (deducida empíricamente de la observación) de la fuerza con que se atraen dos objetos con masa. Así, Newton dedujo que la fuerza con que se atraen dos cuerpos de diferente masa únicamente depende del valor de sus masas y de la distancia que los separa. También se observa que dicha fuerza actúa de tal forma que es como si toda la masa de cada uno de los cuerpos estuviese concentrada únicamente en su centro, es decir, es como si dichos objetos fuesen únicamente un punto, lo cual permite reducir enormemente la complejidad de las interacciones entre cuerpos complejos. Así, con todo esto resulta que la ""ley de la Gravitación Universal"" predice que la fuerza ejercida entre dos cuerpos de masas y separados una distancia es proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia, es decir Dónde: Es el módulo de la fuerza ejercida entre ambos cuerpos, y su dirección se encuentra en el eje que une ambos cuerpos. Es la constante de la Gravitación Universal. INTRODUCCIÓN Un péndulo simple se define como una partícula de masa m suspendida del punto 0 por un hilo inextensible de longitud/ y masa despreciable. Si la partícula se desplaza a una posición q0 (ángulo que hace el hilo con la vertical) y luego se suelta, el péndulo comienza a oscilar. El péndulo describe una trayectoria circular, un arco de una circunferencia de radio l. Estudiaremos su movimiento en la dirección tangencial y en la dirección normal. Las fuerzas que actúan sobre la partícula de masa m son dos Una fuerza vertical, el peso mg La acción del hilo, una fuerza T en la dirección radial Descomponemos el peso en la acción simultánea de dos componentes, en la dirección tangencial y en la dirección r. DESARROLLO DE LA PRÁCTICA Ejercicio 1.- Determina la fuerza con la que el péndulo de hilo desplazado tiene a su posición de equilibrio, en función de la desviación. 2.-Reduce la longitud del péndulo, y repite las mediciones. MATERIAL Pie estativo Varilla soporte ,600mm Varilla soporte ,250mm Nuez doble Dinamómetro, 1N Platillo para pesas de ranura, 10g Pesa de ranura, 10g Pesa de ranura, 50g Pasador Soporte para tubos de vidrio Cinta métrica, 2 m Sedal Tijeras 02001.00 02037.00 02031.00 02043.00 03065.00 02204.00 1 2 1 1 1 1 02205.01 02206.00 03949.00 05961.00 09936.00 02089.00 4 3 1 1 1 1 MONTAJE - Monta el experimento según la figura. - Haz dos lazos en un trozo de sedal, de forma que su longitud total sea de unos 30 cm. - Cuelga el patillo del pasador con el sedal, y cárgalo de forma que el peso total, incluyendo el platillo, sea mtot = 200g. - Ata el platillo al dinamómetro con un trozo de sedal. - El dinamómetro debe ir atado al centro de gravedad de la masa, y debe estar siempre perpendicular al hilo del péndulo. REALIZACION 1. Mide la longitud del péndulo /(distancia entre el punto de suspensión y el centro de gravedad de la masa pendular). -Desplaza el péndulo en x= 2, 4, 6, 8 y 10cm, leyendo el dinamómetro cada . Vez (el dinamómetro siempre perpendicular al hilo del péndulo). Anotar los valores en la tabla. 2. Reduce la longitud del péndulo en 10 cm, mide de nuevo / y repite el experimento con los distintos desplazamientos x. Lleva todos los valores a la tabla. RESULTADO DE LAS MEDIDAS Fuerza por peso = (200g) (9.8m/s2) = 1.95 N 1.- Longitud del péndulo / = 30 cm 2.- Longitud del péndulo x/cm F/N x/l F/Fg x/cm F/N x/l F/Fg 2 4 6 8 10 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.0066 0.133 0.2 0.26 0.33 0.05102 0.102 0.153 0.204 0.2551 2 4 6 8 10 0.06 0.22 0.38 0.5 0.7 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.0306 0.1122 0.1938 0.2551 0.3571 EVALUACION 1.- Calcula los coeficientes x/l, y lleva los resultados a la tabla. 2.-Calcula los coeficientes F/Fg, y lleva igualmente a la tabla. 3.- Compara los resultados de las divisiones. ¿Qué encuentras? R.- Que los resultados van aumentando en proporciones iguales. 4.- Completa el esquema de la figura 2 con las fuerzas que actúan sobre la masa del péndulo cuan este esta desplazado, y dibuja el paralelogramo de fuerzas (valores de la tabla primera = 10). 30 cm 18 cm 200g 5.- ¿Puedes razonar los resultados de tus mediciones y cálculos? R= Si, ya que son constantes y nos dimos cuenta de que aumentan en proporciones iguales. CONCLUCIONES Esta práctica nos sirvió para comprender las fuerzas del equilibrio en un cuerpo cuando se realiza una desviación del mismo. Así como comprender la ley gravitacional de Newton y poder aplicar en efectos físicos, y tener más cercanía con ella. BIBLIOGRAFIA http://espaciociencia.com/acelerador-de-particulas/ http://es.wikipedia.org/wiki/Acelerador_de_part%C3%ADculas http://es.wikipedia.org/wiki/Aceleraci%C3%B3n