Catálogo general eXperimentos de FísiCa

MECánICA MOvIMIEnTOs DE rOTACIón DEL CuErpO rígIDO
Momento de inercia (P1.4.5)
No de Cat. Artículo
347 80 Eje de torsión 1 1 1
300 02 Trípode en forma de V, 20 cm 1 1 1
313 07 Cronómetro portátil I, 30 s/0,1 s 1 1 1
347 81 Cilindros para eje de torsión, juego 1
347 82 Esfera para el eje de torsión 1
347 83 Disco circular para el eje de torsión 1
Comprobación del teorema de Steiner (P1.4.5.3)
P1.4.5.1
P1.4.5.2
P1.4.5.3
WWW.LD-DIDACTIC.COM ExpErIMEnTOs DE FísICA
P1.4.5
En un cuerpo rígido cualquiera, cuyas masas elementales m i tienen
distancias r i al eje de rotación, el momento de inercia es
∑
l = m ⋅ r
i
2
i i
Para una masa puntal m que gira en una trayectoria circular con radio
r se cumple que
2
l = m ⋅ r
El momento de inercia queda determinado a partir del periodo de
oscilación de un eje de torsión, en el que se ha insertado el cuerpo
de prueba y que está unido con el soporte mediante un resorte de
voluta elástico. El sistema es excitado para obtener oscilaciones
armónicas. A partir del periodo de oscilación T y con el factor direccional
angular D se calcula el momento de inercia I del cuerpo de
prueba según
l D T
= ⋅ ⎛ ⎞
⎜
⎝ 2π
⎟
⎠
2
En el ensayo P1.4.5.1 se determina el momento de inercia de una
«masa puntual» en función de la distancia r al eje de rotación. Para
ello se inserta una varilla con dos masas iguales en dirección transversal
al eje de torsión. Los centros de gravedad de ambas masas
tiene las mismas distancias r al eje de rotación, de tal manera que el
sistema oscila sin desequilibrarse.
En el ensayo P1.4.5.2 se compara los momentos de inercia del cilindro
hueco, con el cilindro macizo y la bola maciza. A tal fin, el equipo
contiene dos cilindros macizos de la misma masa pero con diferentes
radios. Además, se dispone de un cilindro hueco que tiene la
misma masa y radio que uno de los cilindros macizos y de una bola
maciza cuyo momento de inercia concuerda con uno de los cilindros
macizos.
En el ensayo P1.4.5.3 se realiza la verificación experimental del teore-
ma de Steiner tomando como ejemplo un disco circular plano. Con
tal propósito se mide los momentos de inercia I A del disco circular
para diferentes distancias a del eje de rotación respecto al centro de
gravedad y se compara con el momento de inercia I S alrededor del
eje del centro de gravedad. Esto es, se verifica la relación:
I − I = M ⋅ a
A S
2
Momento de inercia
P1.4.5.1
Definición del momento de inercia
P1.4.5.2
El momento de inercia y la forma de un
cuerpo
P1.4.5.3
Comprobación del teorema de Steiner