Comprobar experimentalmente que la energía potencial gravitacional se transforma en energía cinética de translación.

Ayala Quispe Iván

Rengel Tarquino Tatiana Claudia

Paralelo 5 Horario: Viernes 12:45 – 14:15

Realización del laboratorio: 2-10-15

Entrega: 16-10-15

Resumen.-  La ley de la conservación de la energía afirma que la cantidad total de energía en cualquier sistema físico aislado (sin interacción con ningún otro sistema) permanece invariable con el tiempo, aunque dicha energía puede transformarse en otra forma de energía.

Índice de Términos--  Elasticidad: propiedad mecánica de ciertos materiales de sufrir deformaciones reversibles cuando se encuentran sujetos a la acción de fuerzas exteriores y de recuperar la forma original si estas fuerzas exteriores se eliminan. Plasticidad: Propiedad de aquello que puede cambiar de forma y conservarla de modo permanente. Resorte: operador elástico capaz de almacenar energía y desprenderse de ella sin sufrir deformación permanente

LABORATORIO DE FÍSICA I

CONSERVACION DE LA ENERGIA

CONSERVACION DE LA ENERGIA

2. Objetivo

1. Objetivo General

• Comprobar experimentalmente que la energía potencial gravitacional se transforma en energía cinética de translación.
• Comprobar experimentalmente que la energía potencial elástica almacenada en un resorte estirado puede ser transferida a un objeto como energía cinética.

1. Objetivos Específicos

• Identificar las variables que intervienen en un evento de conservación de la energía.

3. Fundamento Teórico

Energía potencial

La energía potencial es aquella que tiene un cuerpo debido a su posición en un determinado momento. Por ejemplo un cuerpo que se encuentra a una cierta altura puede caer y provocar un trabajo o un resorte comprimido o estirado puede mover un cuerpo también produciendo trabajo. La energía potencial la consideramos como la suma de las energías potencial gravitatoria y potencial elástica, por lo tanto:
                         Ep = Epg + Epe       (1)

Dónde:

Ep energía potencial.

Epg energía potencial gravitatoria.

Epe potencial elástica.

Energía potencial gravitatoria

Es la que tienen los cuerpos debido a la gravedad de la tierra. Se calcula multiplicando el peso por la altura. Se suele considerar que a una altura cero la Epg es cero, por lo tanto se calcula como:

                              Epg=Ph     (2)
                             Epg=mgh   (3)
Donde:
P=Peso
h =Altura
m=Masa
g=Aceleración de la gravedad
Epg =    Energía potencial gravitatoria

Energía potencial elástica

Es la energía acumulada en un cuerpo elástico tal como un resorte. Se calcula como:

                               [pic 1]            (4)
Donde:

K=Constante del resorte.
Δx = Desplazamiento desde la posición normal
Epe = Energía potencial elástica

Energía cinética

la energía cinética de una masa puntual depende de su masa [pic 2]y sus componentes del movimiento. Se expresa en julios (J). 1 J = 1 kg·m2/s2. Estos son descritos por la velocidad [pic 3]de la masa puntual, así:

[pic 4]            (5)

Dónde:

Ec energía cinética

M masa

V velocidad

La energía no se puede crear ni destruir; se puede transformar de una forma a otra, pero la cantidad total de energía nunca cambia.  Esto significa que no podemos crear energía, es decir, por ejemplo: podemos transformarla de energía cinética a energía potencial y viceversa.

[pic 5]

            (5)[pic 6]

Donde:

Pi-f     energia potencial (inicial y final).

Ui-f   energia cinetica

Ei-f    energia inicial y final

La energía cinética y la energía potencial son dos ejemplos de las muchas formas de energía.  La energía mecánica considera la relación entre ambas. La energía mecánica total de un sistema se mantiene constante cuando dentro de él solamente actúan fuerzas conservativas.

Fuerzas conservativas

Las fuerzas conservativas tienen dos propiedades importantes

1. Si el trabajo realizado sobre una partícula que se mueve entre cualesquiera dos puntos es independiente de la trayectoria seguida de la partícula.
2. El trabajo realizado por una fuerza conservativa a lo largo de cualquier trayectoria cerrada es cero.

Fuerzas no conservativas

La propiedad más importante para clasificar una fuerza como no conservativa es cuando esa fuerza produce un cambio en la energía mecánica, definida como la suma de la energía cinética y potencial.  El tipo de energía asociada a una fuerza no conservativa puede ser un aumento o disminución de la temperatura.

PATE I

4.         Procedimiento

4.1 Materiales

Tabla 1. Materiales utilizados para demostrar la conservación de la energía.

En la tabla 1 puede verse dos columnas. La primera muestra el material utilizado y la segunda la cantidad de los materiales utilizados durante el experimento.

4.1.2 Armado

El carril se encuentra sujeto a la mesa por prensas, en un extremo del carril está el bloque a una altura de 6cm, la distancia entre sensores es de 70 cm.

Figura 1.[pic 7][pic 8]

[pic 9][pic 10]

[pic 11][pic 12][pic 13][pic 14][pic 15][pic 16][pic 17]

En la figura 1 se dispusieron los materiales armados para el experimento a realizar.

4.1.3 Toma de datos

Gravedad     g = 9,78 [pic 18]

Masa del carril y la regleta    501,4 gr = 0,5014 kg

Longitud de la bandera de la regleta  L1 = 2,5 cm = 0,025m

Longitud de la bandera de la regleta  L2 = 2,5 cm = 0,025m

Distancia entre sensores     D = 70 cm.

Distancia del carril     d = 178 cm.

4.3 Cálculos previos

Figura 2.

[pic 19][pic 20][pic 21][pic 22][pic 23][pic 24][pic 25]

En la figura 2 se dispusieron los materiales armados para calcular el Angulo.

[pic 26]

[pic 27]

[pic 28]

Dónde:

H altura del bloque de madera 6 cm.

 distancia del carril[pic 29]

[pic 30]

[pic 31]

[pic 32]

Dónde:

Ah  altura del triángulo entre sensores

D distancia de sensor a sensor.

  angulo[pic 33]

4.1.4 Toma  de Datos Experimentales

El móvil y la regleta más los pesos adicionales de las baterías se irán a tomar los posteriores datos.

4.1.4 Datos Experimentales

Tabla 2. Los datos del radio se determinaron por medio de la plataforma de rotación y T el periodo mediante la interfaz.

Tabla 2.

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