Download - UACH Bachillerato Lab 13 Efecto Magnus

Laboratorio 13Competencia repasoCompetencia repaso

Dr. Willy H. GerberInstituto de FisicaUniversidad Austral

Valdivia, Chile

Objetivos: Repaso de los conceptos de mecánica y fluidos.

www.gphysics.net – UACH‐Bachillerato‐Lab‐13‐Version 11.08

¿Como funciona una “bola curva”?


El efecto Magnus

Heinrich Magnus

¿Quien lanza el


Ejemplo: la famosa “bola curva” en el baseball americano.

mejor“cilindro curva”?

Como se compite

Cilindro de papelCordel

C i

EfectoMagnus

Comienzaa rotar

mientrascae

Surge fuerza Efecto Magnus

La idea es calcular para encontrar el mejor diseño y luego competir con este.

www.gphysics.net – UACH‐Bachillerato‐Lab‐13‐Version 11.08Tiene una trayectoria parabólica

Como se compite

El señor Yo‐yoUsted calcula y determina:

‐ El radio del cilindro‐ El largo del cilindro‐ El largo del cordel para el lanzamiento

Escribe los parámetros y sus nombres enEscribe 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

‐ Capaz deberías usar casco para el casode que me equivoque en las matemáticas.

g q g p qlanzado.

Un profe tiene que “certificar el l i t ” t l d l l d l


lanzamiento” controlando el largo del hilo y marcando el resultado sobre la hoja.

Nota: no puede cambiar los parámetros declarados inicialmente.

Como se compite

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”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.


Calculo

l b d l l lRevisemos la base del calculo

EfectoMagnus


Formulas relevantes

Todas las formulas …


Algunos datos

De las mediciones previas aprendimos:

El coeficiente de resistencia se estimo en

El cordel no genera rotación hasta el final delEl 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 , prango 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.

Resumen

Mecánica

Energía cinética [J] Energía potencial gravitacional [J]

Masa [kg]Velocidad [m/s]Momento de inercia [kgm2]V l id d l [ d/ ]

Masa [kg]Aceleración gravitacional [9.8 m/s2]Altura [m]

Velocidad angular [rad/s]

Momento de inercia de un cilindro hueco [kg m2]

Velocidad tangencial [m/s]hueco [kg m ]

Masa [kg] Radio [m]


asa [ g]Radio [m] Velocidad angular [rad/s]

Resumen

Uso de la energía (caso conservación)

Fuerzas hidrodinámicas

Empuje [N] Stokes [N] Resistencia turbulenta [N]

Densidad del medio [kg/m3]Viscosidad [Pa s]A l ió i i l [ / 2]

Volumen del cuerpo [m3]Sección del cuerpo [m2]


Aceleración gravitacional [m/s2]Velocidad relativa al flujo [m/s]

Radio de la esfera [m]Coeficiente de resistencia [‐]

Resumen

Uso de las fuerzas de resistencia en un liquido/gas

EmpujeEmpuje siempre contra la gravedad

Fuerzas de resistencia siempre opuestas al desplazamiento

Situación de equilibrio


Resumen

Movimiento uniformemente acelerado

Posición [m] Velocidad [m/s]

ó l [ ]Posición inicial [m]Velocidad inicial [m/s]Aceleración [m/s2]Tiempo [s]e po [s]

Velocidad constante ( = 0)


El efecto Magnus

= 2.8 g= 25 mm= 217 mm= 0.164 kg/m2


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 .

Competencia

PremiosPremios

Otorgamiento del Titulo

Master MAGNUS

y el muy valuado reconocimiento por parte de p psu equipo favorito de profes de física.

L t bl t l dLamentablemente el rey de Suecia esta ocupado otorgando el premio Nobel por lo que no podrá


participar en la ceremonia.