Laboratorio De Conservacion De La Energia

LABORATORIO N° 10

CONSERVACION DE ENERGIA MECANICA

DANIEL BALLESTEROS ORTIZ 1090655

DIEGO ALEJANDRO PARRA 1090652

FERNANDO MANTILLA 1090688

UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER

FACULTAD DE INGENIERIAS

INGENIERIA ELECTROMECANICA

FISICA MECANICA

SAN JOSE DE CUCUTA

2011

LABORATORIO N° 10

CONSERVACION DE ENERGIA MECANICA

DANIEL BALLESTEROS ORTIZ 1090655

DIEGO ALEJANDRO PARRA 1090652

FERNANDO MANTILLA 1090688

PRESENTADO A:

ING. MARCO FERNANDO CELY CELY

UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER

FACULTAD DE INGENIERIAS

INGENIERIA ELECTROMECANICA

FISICA MECANICA

SAN JOSE DE CUCUTA

2011

TABLA DE CONTENIDO

1. INTRODUCCION

2. OBJETIVOS

3. MARCO TEORICO

4. MATERIALES

5. ANALISIS DE RESULTADOS

6. CONCLUSIONES

7. BIBLIOGRAFIA

1. INTRODUCCION

La magnitud denominada energía enlaza todas las ramas de la física. En el ámbito de la física, debe suministrarse energía para realizar trabajo. La energía se expresa en joule (J). Existen muchas formas de energía: energía potencial eléctrica y magnética, energía cinética, energía acumulada en resortes estirados, gases comprimidos o enlaces moleculares, energía térmica e incluso la propia masa.

En este informe hablaremos de la energía mecánica compuesta por la energía potencial y energía cinética, al igual que la energía que puede generar un resorte cuando se somete a un trabajo.

2. OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL:

Estudiar la ley de la conservación de la energía mecánica.

OBJETIVOS ESPECIFICOS.

 Comprobar experimentalmente la conservación de la energía mecánica.

 Observar la variación de la energía cinética en función de la energía potencial gravitacional de una partícula.

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

3. MARCO TEORICO

CONSERVACION DE LA ENERGIA

Una esfera maciza de masa m que parte del reposo desde una altura h, en cualquier lugar de su trayectoria tiene energía, la cual puede ser cinética y/o potencial.

La energía cinética se debe que la masa se mueve con una velocidad V.

Ec = 1 mv2

2

La energía potencial, depende de la altura respecto a la línea horizontal de referencia.

La energía mecánica total del sistema (ET) es la suma de la energía cinética y la energía potencial.

ET = Ec + Ep = 1 mv2 + mgh

2

Cuando se comprime o se estira un resorte, se tiene que realizar un trabajo. Este trabajo es almacenado en el resorte en forma de Energía Potencial Elástica:

Ee = 1 KX2

2

Donde X es la deformación del resorte y K es la constante de elasticidad.

Cuando un resorte se alarga por defecto de una masa suspendida, se tiene que en equilibrio:

K = mg

X

ENERGÍA

La magnitud denominada energía enlaza todas las ramas de la física. En el ámbito de la mecánica, debe suministrarse energía para realizar trabajo; el trabajo se define como el producto de la fuerza por la distancia que recorre un objeto en la dirección de la fuerza. Cuando se ejerce una fuerza sobre un objeto pero la fuerza no hace que el objeto se mueva, no se realiza trabajo. La energía y el trabajo se expresan en las mismas unidades, como por ejemplo julios o ergios.

ENERGÍA MECÁNICA

Suma de las energías cinética y potencial de un cuerpo en un sistema de referencia dado. La energía mecánica de un cuerpo depende tanto de su posición, pues la energía potencial depende de ella, como de su velocidad, de la que depende la energía cinética. El trabajo realizado por una fuerza conservativa es igual a la disminución de la energía potencial. Matemáticamente se expresa:

W = -Δep

Si esta fuerza conservativa es la única que actúa o la única que realiza trabajo, el trabajo realizado por la fuerza es también igual al incremento de energía cinética, es decir:

W = Δec Por tanto, ΔEc + ΔEp = 0, es decir, Δ (Ec + Ep) = 0

Si la suma de la energía cinética y la energía potencial es la energía mecánica, la ecuación anterior establece que la energía mecánica se conserva, si la única fuerza que realiza trabajo es una fuerza conservativa. Este resultado se conoce como principio de conservación de la energía. En el caso de que exista rozamiento, la energía mecánica no se conserva y en este caso el trabajo realizado por una fuerza no conservativa, como la fuerza de rozamiento, es igual a la variación de la energía mecánica.

ENERGÍA POTENCIAL

Energía almacenada que posee un sistema como resultado de las posiciones relativas de sus componentes. Por ejemplo, si se mantiene una pelota a una cierta distancia del suelo, el sistema formado por la pelota y la Tierra tiene una determinada energía potencial; si se eleva más la pelota, la energía potencial del sistema aumenta. Otros ejemplos de sistemas con energía potencial son una cinta elástica estirada o dos imanes que se mantienen apretados de forma que se toquen los polos iguales.

Para proporcionar energía potencial a un sistema es necesario realizar un trabajo. Se requiere esfuerzo para levantar una pelota del suelo, estirar una cinta elástica o juntar dos imanes por sus polos iguales. De hecho, la cantidad de energía potencial que posee un sistema es igual al trabajo realizado sobre el sistema para situarlo en cierta configuración. La energía potencial también puede transformarse en otras formas de energía. Por ejemplo, cuando se suelta una pelota situada a una cierta altura, la energía potencial se transforma en energía cinética.

ENERGÍA CINÉTICA

Energía que un objeto posee debido a su movimiento. La energía cinética depende de la masa y la velocidad del objeto según la ecuación:

E = (1/2) mv2

Donde m es la masa del objeto y v2 la velocidad del mismo elevada al cuadrado. El valor de E también puede derivarse de la ecuación:

E = (ma) d

Donde a es la aceleración de la masa m y d es la distancia a lo largo de la cual se acelera. Las relaciones entre la energía cinética y la energía potencial, y entre los conceptos de fuerza, distancia, aceleración y energía, pueden ilustrarse elevando un objeto y dejándolo caer.

Conservación de la energía

La ley de la conservación de la energía constituye el primer principio de la termodinámica y afirma que la cantidad total de energía en cualquier sistema aislado (sin interacción con ningún otro sistema) permanece invariable con el tiempo, aunque dicha energía puede transformarse en otra forma de energía. En resumen, la ley de la conservación de la energía afirma que la energía no puede crearse ni destruirse, sólo se puede cambiar de una forma a otra, por ejemplo, cuando la energía eléctrica se transforma en energía calorífica en un calefactor.

Conservación de la energía y termodinámica

Dentro de los sistemas termodinámicos, una consecuencia de la ley de conservación de la energía es la llamada primera ley de la termodinámica, la cual establece que, al suministrar una determinada cantidad de energía térmica (Q) a un sistema, esta cantidad de energía será igual a la diferencia del incremento de la energía interna del sistema (ΔU) menos el trabajo (W) efectuado por el sistema sobre sus alrededores:

Aunque la energía no se pierde, se degrada de acuerdo con la segunda ley de la termodinámica. En un proceso irreversible, la entropía de un sistema aislado aumenta y no es posible devolverlo al estado termodinámico físico anterior. Así un sistema físico aislado puede cambiar su estado a otro con la misma energía pero con dicha energía en una forma menos aprovechable.

El principio en mecánica clásica

• En mecánica lagrangiana la conservación de la energía es una consecuencia del teorema de Noether cuando el lagrangiano no depende explícitamente del tiempo. El teorema de Noether asegura que cuando se tiene un lagrangiano independiente del tiempo, y por tanto, existe un grupo uniparamétrico de traslaciones temporales o simetría, puede construirse una magnitud formada a partir del lagrangiano que permanece constante a lo largo de la evolución temporal del sistema, esa magnitud es conocida como hamiltoniano del sistema. Si además, la energía cinética es una función sólo del cuadrado de las velocidades generalizadas, puede demostrarse que el hamiltoniano en ese caso coincide con la energía mecánica del sistema, que en tal caso se conserva.

• En mecánica newtoniana el principio de conservación de la energía, no puede derivarse de un principio tan elegante como el teorema de Noether, pero puede

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