Informe de Energía “ Energía y conservación de la energía”

Marco teórico

Los conceptos de energía y de trabajo están estrechamente relacionados. Todo cuerpo que está en capacidad de realizar un trabajo transfiere energía, sin embargo, nos referimos a ella a través de sus diferentes manifestaciones, lo cual se relaciona con la transferencia de energía de un cuerpo a otro y su transformación.

Energía potencial: Cuando un cuerpo se deja caer desde cierta altura con respecto al suelo, la Tierra ejerce fuerza de atracción gravitacional sobre él. Sin embargo, al caer el peso del cuerpo realiza trabajo sobre el objeto, por esta razón podemos asociar una clase de energía a un cuerpo que se encuentra a determinada altura con respeto al suelo. Esta energía se mide con la siguiente ecuación:

[pic 1]

Dónde:

 es la energía potencial, medida en [J][pic 2]

 es la masa del cuerpo, medida en [kg][pic 3]

 es la aceleración de gravedad, medida en [m/s2][pic 4]

 es la altura a la que se encuentra el cuerpo, medida en [m][pic 5]

Energía cinética: Cuando damos un puntapié a un balón, el pie transfiere energía al balón, en general, cuando un cuerpo en movimiento choca con otro objeto, le transfiere energía. Por tal razón, podemos afirmar que el objeto en movimiento realiza trabajo sobre e otro, lo cual es equivalente a afirmar que se le transfiere energía. La energía cinética se mide con la siguiente ecuación:

[pic 6]

Dónde:

 es la energía cinética, medida en [J][pic 7]

 es la masa del cuerpo, medida en [kg][pic 8]

 es la velocidad del cuerpo, medida en [m/s][pic 9]

Por otra parte, a la suma de las energías potencial y cinética se le denomina energía mecánica, la cual tiene la siguiente ecuación:

[pic 10]

Relato del experimento

Se comienza el experimento ingresando a la página Phet, a la sección de energía en la pista de patinaje. Para el primer experimento, se utiliza una persona de 50 [kg] y una pista sin roce. Con esto se calcula la energía cinética, potencial y mecánica en diversos puntos de la pista.

Posteriormente, se cambia la masa de la persona por una de 68 [kg], manteniendo la pista sin roce y se obtiene nuevamente la energía cinética, potencial y mecánica.

Para finalizar, se vuelve a una persona con masa de 50 [kg] pero esta vez se coloca una pista con fricción (roce). Se calculan nuevamente las tres energías presentes en el sistema y se observa qué ocurre ahora que hay roce en la pista.

Registro de datos y análisis

2.- Inicialmente se deja caer, es decir, con rapidez v = 0, desde el punto A, ubicado a 5 [m] de altura, como v = 0, entonces su energía cinética  =  = 0 [J].[pic 11][pic 12]

3.- La energía potencial en el punto B corresponde a .[pic 13]

4.- Como no hay presencia de roce, la energía debe conservarse a lo largo de toda la pista, en este caso, como el punto D está ubicado a una altura de 0 [m], su energía corresponde solamente a energía cinética, y esta debe coincidir con la energía inicial del sistema, es decir, la energía potencial del punto A, esto es  o dicho de otra forma [pic 14][pic 15]

5.- El punto E se ubica a la misma altura que el punto A, por lo tanto, sus energías con iguales, es decir,  y , entonces [pic 16][pic 17][pic 18]

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