CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA MECÁNICA

CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA MECÁNICA

1.1 Objetivo:
Mediante el uso de una rueda de Maxwell, se estudiará la conservación de la energía mecánica y cómo la energía potencial gravitatoria se transforma en energía cinética de traslación y de rotación

1.2 Fundamento teórico:
La rueda de Maxwell es, básicamente, un disco en el que se arrollan dos cuerdas en su eje sólido, a cada uno de los lados. Las cuerdas se sujetan en una barra fija, de manera que al dejar libre el disco desde su posición inicial de máxima altura, las cuerdas se van desenrollando y el disco va girando mientras cae.
Consideremos, en primer lugar, el movimiento de un disco homogéneo que gira en sentido anti horario …ver más…

Puesto que la energía es constante, es decir, es una magnitud conservada en este problema, la expresión anterior se puede simplificar si se deriva con respecto al tiempo, obteniéndose
0=-mgv+m +Iz r2vdvdt
Dado que las condiciones iniciales, para t=0, son s0 =0,v0 =0 podemos integrar esta ecuación para obtener la velocidad v(t) primero, y el desplazamiento s(t) después. Se llega así a las expresiones finales v(t)=mgm+Iz r2t s(t)=12mgm+Iz r2t2

1.3 Montaje experimental
Se inicia el experimento con la rueda de Maxwell en su posición inicial con las cuerdas arrolladas en el eje del disco. En esta posición se encuentra sujeto por el disparador, que se ha de mantener apretado, de manera que, cuando se suelte el pulsador, el disco quedará libre para caer y girar. Una vez que se ha dejado libre el disco, y antes de que el eje del disco llegue a la puerta de medición, hay que volver a pulsar el disparador, y mantenerlo pulsado, para que la puerta pueda medir el tiempo de caída alternativamente, en el disparador hay un tornillo que permite mantenerlo en una posición firme, y soltarlo con una simple vuelta de tuerca.
A una cierta distancia s se coloca la puerta foto detectora, que mide el tiempo t que transcurre desde que se pulsa el