laboratorio 13 competencia repaso objetivos: dr. willy h. gerber instituto de fisica universidad...
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Laboratorio 13Competencia repaso
Objetivos:
Dr. Willy H. GerberInstituto de Fisica
Universidad AustralValdivia, Chile
Repaso de los conceptos de mecánica y fluidos.
www.gphysics.net – UACH-Bachillerato-Lab-13-Version 11.08
¿Como funciona una “bola curva”?
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El efecto Magnus
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Gran Competencia RepasoMecánica y Fluidos (Efecto Magnus)
Ejemplo: la famosa “bola curva” en el baseball americano.
Heinrich Magnus
¿Quien lanza el mejor
“cilindro curva”?
Como se compite
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Cilindro de papelCordel
Tiene una trayectoria parabólica
Surge fuerza Efecto Magnus
Comienzaa rotar
mientrascae
EfectoMagnus
La idea es calcular para encontrar el mejor diseño y luego competir con este.
Como se compite
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El señor Yo-yo
- Capaz deberías usar casco para el casode que me equivoque en las matemáticas.
Usted calcula y determina:
- El radio del cilindro- El largo del cilindro- El largo del cordel para el lanzamiento
Escribe los parámetros y sus nombres en un papel y lo entrega a los profes.
Recibe el material y construye su cilindro.
Se presenta a competir pudiendo lanzar una vez y mas veces en la medida que no tenga que lanzar un grupo que aun no ha lanzado.
Un profe tiene que “certificar el lanzamiento” controlando el largo del hilo y marcando el resultado sobre la hoja.
Nota: no puede cambiar los parámetros declarados inicialmente.
Como se compite
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El profesor que certifique registra en la hoja de base
una marca indicando donde termina el punto
central.
Usted coloca el cilindro en posición ylo larga. Si toca las barras o sus piernas (si sale en la dirección equivocada) la medición se registra como “cero”
EfectoMagnus
Calculo
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Revisemos la base del calculo
Formulas relevantes
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Todas las formulas …
Algunos datos
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De las mediciones previas aprendimos:
El coeficiente de resistencia se estimo en
El cordel no genera rotación hasta el final del desenrollarse. Según nuestras mediciones no apoya en las 1-2 ultimas vueltas. O sea al largo ideal que estime súmele entre
El cilindro acelera hasta que la resistencia es igual al peso independiente de que el cordel se haya o no desarrollado completamente. Sin embargo, para el rango del cordel que se usa, se puede considerar que dicha velocidad limite se alcanza muy poco después del momento en que el cilindro se libera del cordel.
Resumen
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Mecánica
Energía cinética [J]
Masa [kg]Velocidad [m/s]Momento de inercia [kgm2]Velocidad angular [rad/s]
Energía potencial gravitacional [J]
Masa [kg]Aceleración gravitacional [9.8 m/s2]Altura [m]
Momento de inercia de un cilindro hueco [kg m2]
Masa [kg]Radio [m]
Velocidad tangencial [m/s]
Radio [m]Velocidad angular [rad/s]
Resumen
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Uso de la energía (caso conservación)
Fuerzas hidrodinámicas
Empuje [N] Stokes [N] Resistencia turbulenta [N]
Densidad del medio [kg/m3]Viscosidad [Pa s]Aceleración gravitacional [m/s2]Velocidad relativa al flujo [m/s]
Volumen del cuerpo [m3]Sección del cuerpo [m2]Radio de la esfera [m]Coeficiente de resistencia [-]
Resumen
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Uso de las fuerzas de resistencia en un liquido/gas
Empuje siempre contra la gravedad
Fuerzas de resistencia siempre opuestas al desplazamiento
Situación de equilibrio
Resumen
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Movimiento uniformemente acelerado
Posición inicial [m]Velocidad inicial [m/s]Aceleración [m/s2]Tiempo [s]
Velocidad constante ( = 0)
Posición [m] Velocidad [m/s]
El efecto Magnus
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= 2.8 g= 25 mm= 217 mm= 0.164 kg/m2
Guía propuesta
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1. Calcule de las energías la velocidad angular con que el royo se libera del cordel
2. Calcule la velocidad con que cae el royo si este lo hace al igual que en el caso Stokes con una fuerza de resistencia igual al peso.
3. Calcule vía la fuerza de Magnus la aceleración horizontal que experimenta el royo
4. Calcule el tiempo de caída y con el camino horizontal que realiza el royo.
5. Analice la ecuación del camino para encontrar su mejor estrategia. Asuma que la masa del royo es .
Competencia
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MA
ster
Magnus
Premios
Otorgamiento del Titulo
Master MAGNUS
y el muy valuado reconocimiento por parte de su equipo favorito de profes de física.
Lamentablemente el rey de Suecia esta ocupado otorgando el premio Nobel por lo que no podrá participar en la ceremonia.