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Inercia rotacional

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Inercia rotacional caracteriza la relación entre torque y aceleración rotacional de un objeto.

La inercia es la resistencia de que un objeto tiene un cambio en su estado de movimiento. En la cinemática lineal, el concepto de inercia se relaciona directamente con la masa de un objeto. El más masivo un objeto, más fuerza es necesaria para acelerar ese objeto.

En cinemática rotacional, el concepto se denomina como inercia rotacional, que es la resistencia de un objeto a ser rotatorio acelerado. Inercia rotacional, denotada por la letra , depende no sólo la masa sino también de la distancia de la masa desde el centro de rotación, o r. Y matemáticamente, es dado por la fórmula es igual a m*r-square.

Tenga en cuenta que si hay más de un objeto giratorio, luego la inercia rotacional del sistema es la suma de las inercias individuales de rotación--dada por esta fórmula donde minúsculas i es para el número de objetos sometidos a rotación.

Este video muestra cómo teóricamente y experimentalmente medir la inercia rotacional de un brazo de giro con y sin masas adjuntadas.

Antes de entrar en los detalles del Protocolo, vamos a hablar sobre el montaje experimental y las leyes y ecuaciones que rigen la inercia rotacional en este sistema.

La primera configuración consta de un eje, que está libre para girar alrededor de un eje de rotación. Luego hay un peso atado a una cadena y la cadena se enrolla alrededor de un eje, tal que el peso es cerca de la barra.

Cuando se suelta el peso, la tensión en la cadena proporciona la fuerza para la barra girar. La inercia rotacional, también conocido como momento de inercia u masa angular o I de esta barra puede ser experimental calculado mediante esta fórmula. Aquí, r es el radio del eje, m es la masa del objeto cayendo, t es el tiempo que se requiere que el objeto caiga a una distancia medida d, y g es la aceleración debido a la gravedad

Teóricamente, el momento de inercia de cualquier varilla cilíndrica está dada por esta fórmula, donde M es que la masa de la varilla y la L es la longitud de la barra.

En el siguiente experimento, será la cadena detrás del viento y fije dos masas idénticas a la barra a la misma distancia x del centro. Estas dos masas tienen su momento de inercia, teóricamente dado por la fórmula es igual a dos veces m x-Plaza.

Ahora cuando se suelta el peso, la barra girará otra vez. En este caso, la inercia experimental del sistema-dado por la fórmula previamente discutida-voluntad tener en cuenta tanto la inercia de las dos masas y la inercia de la varilla. Por lo tanto, restando la inercia de la varilla obtenida en el primer experimento de este valor, producirá la inercia rotacional experimental a las masas en este sistema.

Ahora que usted comprende cómo teóricamente y experimental calcular las inercias rotacionales de los elementos de este sistema, vamos a ver cómo configurar el experimento y cómo grabar los valores de

Como comentamos, el primer experimento mide el momento de inercia de la barra de giro solamente. Tome la cadena que se une al peso y enróllelo alrededor del árbol hasta que el peso es cerca del brazo. El peso de la gota. Mida y anote la distancia que cae y el tiempo que tarda en caer.

La cadena del viento y el peso de la gota tres veces más. Utilizar los resultados de estos ensayos para calcular el momento de inercia promedio de la caña de spinning y luego calcular el valor teórico.

La siguiente serie de experimento requiere colocar masas adicionales en la barra. Colocar dos masas de 1 kilogramo en lados opuestos de la barra, con cada 20 centímetros del centro.

Enrolle la cuerda alrededor del árbol hasta que el peso es cerca del brazo. Como antes, lanzar el peso y medir la distancia cae y el tiempo que tarda en caer. Repita este procedimiento tres veces más.

Con estos resultados experimentales, calcular el promedio total momento de inercia de la barra de giro con las masas adjuntadas.

Para estudiar el efecto de la distancia en el momento de inercia, vuelva a colocar las masas de 1 kg por lo que son cada 10 centímetros desde el centro de la varilla.

Realizar el procedimiento experimental cuatro veces y notar cualquier efecto en la velocidad de giro. Calcular el nuevo promedio momento de inercia de las masas y registro el resultado.

Por último, para analizar el efecto de masa en el momento de inercia, cambiar las dos masas para que sean cada 2 kilos y resituarlos así son 20 centímetros desde el centro de la varilla.

Realizar el procedimiento experimental cuatro veces y otra vez notar cualquier cambio en el comportamiento de la barra de giro. Calcular el nuevo promedio momento de inercia de las masas y registro el resultado.

Valores teóricos y experimentales para el momento de inercia de la varilla y de las masas adjuntadas solas, estoy de acuerdo razonablemente bien, confirmando las ecuaciones que describen la inercia rotacional. Limitaciones en la precisión de la medición explican la diferencia de porcentaje entre los resultados esperados y reales.

Porque el momento de inercia es proporcional a la masa, el resultado para las masas de 1 kg habían colocada a 20 centímetros del eje de rotación es la mitad que el kilogramo 2 masas a la misma distancia.

Momento de inercia de las masas de giro es proporcional al cuadrado de la distancia desde el eje de rotación. Las masas de 1 kg situadas a 20 centímetros del centro tienen dos veces la distancia y, como era de esperar, cuatro veces el momento de inercia respecto a las mismas masas en 10 centímetros.

Inercia rotacional es un efecto importante y puede ser utilizado ventajosamente en muchas situaciones.

Un equilibrista lleva un palo largo para aumentar su momento de inercia respecto a usando sólo sus brazos. Debido a la mayor inercia de rotación, el polo sigue siendo constante y horizontal, permitiendo que el equilibrista mantener el equilibrio

Las ruedas de un coche o cualquier vehículo concentran la mayor parte de su masa en el lado externo manteniendo el centro relativamente ligero. Este aro-como la configuración no sólo es más ligera pero también tiene menos inercia rotacional de un disco sólido.

Como resultado, menos par de torsión es necesaria para girar y parar la rueda, reduciendo las demandas del motor al acelerar, así como de la desaceleración.

Sólo ha visto la introducción de Zeus a la inercia rotacional. Ahora debe entender es qué momento de inercia y cómo depende de la masa y la distancia desde el centro de rotación. ¡Como siempre, gracias por ver!

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