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MOVIMIENTO CIRCULAR UNIFORME

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Descripción de las condiciones de la foto

Sobre el plato de un tocadiscos se pincharon 3 alfileres blancos alineados en dirección radial.

Se tomó la foto desde una posición cenital (o sea desde arriba).

El tiempo de exposición se ajustó en la cámara para que fuese de un segundo.

Se tomaron fotos a las dos velocidades del tocadiscos: a 45 y a 33 revoluciones por minuto.

 Medidas a realizar sobre la foto

Se debe conocer la duración del intervalo de tiempo Dt que hay entre cada dos posiciones.

Se debe medir las coordenadas del centro del tocadiscos Xc,Yc

También se medirán las longitudes de los semiejes de la elipse formada por el movimiento: a (semieje horizontal) y b (semieje vertical).

            La velocidad angular del tocadiscos w se deduce del angulo barrido por el movimiento

según la fórmula de angulo = velocidad angular . tiempo de la foto (que fue de 1 segundo)

 

 

 

 

            Si el ángulo barrido es de 270º ó de 198º las velocidades angulares son 45 ó 33 rpm.

(puede que haya ligeras variaciones si el tiempo de exposición de la cámara no es de 1 s exacto)

Para rellenar la tabla de valores se deben medir las coordenadas de cada punto x , y

 

ECUACIONES

 

 

 

 

 El origen de coordenadas debe estar en el centro del tocadiscos

 

 

entonces las nuevas coordenadas son X=x-Xc     Y=y-Yc

 

 

CIRCULO

Con centro fuera del origen de coordenadas

Con centro en el origen de coordenadas

Implícita -->

(y-Yc)2+(x-Xc)2 = R2

Y2+X2 = R2

Explícita-->

y=[R2-(x-Xc)2]0,5+Yc

Y=[R2- X2]0,5

ELIPSE

 

Con centro en el origen de coordenadas

Implícita -->

 

(Y/b)2+(X/a)2 = 12

Explícita-->

 

Y = b . [1 - (X/a)2]0,5

 Para calcular los valores de Y en las ecuaciones explícitas se desdoblan las ecuaciones en dos una que llamaremos (Y cir +) ó (Y elip +) que tiene un signo + delante de la raiz cuadrada y otra que llamaremos (Y cir -) ó (Y elip -) que tiene un signo - delante de la raiz.

             Para emplear las ecuaciones paramétricas con la hoja de cálculo se deben convertir los datos para que los argumentos de las funciones seno y coseno estén en radianes

 

 

 

 

 

 

 

 

Conversión del ángulo inicial a radianes:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Conversión de la velocidad angular a rad/s:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Paramétricas

 

 

 

 

 

CIRCULO

 

ELIPSE

X = R * cos(wt+g0)

 

X = a * cos(wt+g0)

Y = R * sen(wt+g0)

 

Y = b * sen (wt+g0)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Gráficos

 Se obtienen cuatro gráficos, dos para las ecuaciones explícitas y dos para las paramétricas.

 * Explícita del círculo:

 Hay tres series

 1ª serie: gráfico X-Y de puntos que representa Y frente a X

2ª serie: gráfico X-Y de línea que representa Y cir + frente a X

3ª serie: gráfico X-Y de línea que representa Y cir - frente a X

 * Explícita de la elipse:

 Hay tres series

 1ª serie: gráfico X-Y de puntos que representa Y frente a X

2ª serie: gráfico X-Y de línea que representa Y elip + frente a X

3ª serie: gráfico X-Y de línea que representa Y elip - frente a X

 * Paramétrica de X:

 Hay dos series

 1ª serie: gráfico X-Y de puntos que representa X frente al tiempo t

2ª serie: gráfico X-Y de línea que representa el valor teórico de X=a.cos(wt+go)

 * Paramétrica de Y:

 Hay dos series

 1ª serie: gráfico X-Y de puntos que representa Y frente al tiempo t

2ª serie: gráfico X-Y de línea que representa el valor teórico de Y=b.sen(wt+go)

 

Ejemplo de hoja de cálculo obtenida con los datos de

 

 

 

 

una fotografía estroboscópica de un movimiento circular uniforme

 

 

 

 

foto nº :

0

carrete nº :

5

 

 

 

 

 

 Movimiento Circular Uniforme

frecuencia de iluminación

43

 

 

 

 

 

 

Intervalo de tiempo entre destellos

0,023

X

Y

 

 

 

 

Longitud semiejes elipse

44

42

 

 

 

 

Posición del centro

193

183

 

 

 

 

w(rev/min)

45

 

 

 

 

 

 

g0(grados)

228

 

 

 

 

 

 

g0(rad)

3,98

 

 

 

 

 

 

n

x

y

t

X

Y

Y cir +

Y cir -

Y elip (+)

Y elip (-)

X parametrica

Y parametrica

1

161

154

0,000

-32,00

-29,00

30,20

-30,20

28,83

-28,83

-29,44

-31,21

2

164

151

0,023

-29,00

-32,00

33,09

-33,09

31,59

-31,59

-25,86

-33,98

3

167

148

0,047

-26,00

-35,00

35,50

-35,50

33,88

-33,88

-22,00

-36,37

4

171

146

0,070

-22,00

-37,00

38,11

-38,11

36,37

-36,37

-17,90

-38,37

5

175

144

0,093

-18,00

-39,00

40,15

-40,15

38,32

-38,32

-13,60

-39,94

6

179

142

0,116

-14,00

-41,00

41,71

-41,71

39,82

-39,82

-9,15

-41,08

7

184

141

0,140

-9,00

-42,00

43,07

-43,07

41,11

-41,11

-4,60

-41,77