Laboratorio 13
Competencia repaso
Competencia repaso
Dr. Willy H. Gerber
Instituto de Fisica
Universidad Austral
Valdivia, Chile
Objetivos: Repaso de los conceptos de mecánica y
fluidos.
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¿Como funciona una “bola curva”?
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El efecto Magnus
Heinrich Magnus
¿Quien lanza el
mejor Ejemplo: la famosa “bola curva”
“cilindro curva”? en el baseball americano.
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Como se compite
Cilindro de papel
Cordel
Efecto
Magnus
Comienza
C i
a rotar
mientras
cae
Surge fuerza
Efecto Magnus
La idea es calcular para encontrar
el mejor diseño y luego competir
con este.
Tiene una trayectoria parabólica
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Como se compite
Usted calcula y determina: El señor Yo‐yo
‐ El radio del cilindro
‐ El largo del cilindro
‐ El largo del cordel para el lanzamiento
Escribe los parámetros y sus nombres en
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
g q g p q
lanzado.
‐ Capaz deberías usar casco para el caso
Un profe tiene que “certificar el de que me equivoque en las matemáticas.
lanzamiento” controlando el largo del
l i t ” t l d ll d l
hilo y marcando el resultado sobre la Nota: no puede cambiar los parámetros
hoja. declarados inicialmente.
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Como se compite
Usted coloca el cilindro en posición y
lo larga. Si toca las barras o sus piernas
(si sale en la dirección equivocada) la
medición se registra como cero
medición se registra como “cero”
El profesor que certifique
registra en la hoja de base
g j
una marca indicando
donde termina el punto
central.
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Calculo
Revisemos la base del calculo
l b d l l l
Efecto
Magnus
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Formulas relevantes
Todas las formulas …
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Algunos datos
De las mediciones previas aprendimos:
El coeficiente de resistencia se estimo en
El cordel no genera rotación hasta el final del
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
p g ,p
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.
del cordel
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Resumen
Mecánica
Energía cinética [J] Energía potencial gravitacional [J]
Masa [kg] Masa [kg]
Velocidad [m/s] Aceleración gravitacional [9.8 m/s2]
Momento de inercia [kgm2] Altura [m]
Velocidad angular [rad/s]
V l id d l [ d/ ]
Momento de inercia de un cilindro Velocidad tangencial [m/s]
hueco [kg m2]
hueco [kg m
Masa [kg]
asa [ g] Radio [m]
Radio [m] Velocidad angular [rad/s]
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Resumen
Uso de la energía (caso conservación)
Fuerzas hidrodinámicas
Empuje [N] Stokes [N] Resistencia turbulenta [N]
Densidad del medio [kg/m3] Volumen del cuerpo [m3]
Viscosidad [Pa s] Sección del cuerpo [m2]
Aceleración gravitacional [m/s2]
A l ió i i l[ / Radio de la esfera [m]
Velocidad relativa al flujo [m/s] Coeficiente de resistencia [‐]
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Resumen
Uso de las fuerzas de resistencia en un liquido/gas
Empuje
Empuje
siempre
contra la
gravedad
Fuerzas de resistencia siempre
opuestas al desplazamiento
Situación de equilibrio
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Resumen
Movimiento uniformemente acelerado
Posición [m] Velocidad [m/s]
Posición inicial [m]
ó l[ ]
Velocidad inicial [m/s]
Aceleración [m/s2]
e po [s]
Tiempo [s]
Velocidad constante ( = 0)
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El efecto Magnus
= 2.8 g
= 25 mm
= 217 mm
= 0.164 kg/m2
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Guía propuesta
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 .
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Competencia
Premios
Otorgamiento del Titulo
Master MAGNUS
y el muy valuado
reconocimiento por parte de
p p
su equipo favorito de profes
de física.
Lamentablemente el rey de
L t bl t l d
Suecia esta ocupado
otorgando el premio Nobel
por lo que no podrá
participar en la ceremonia.
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