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Introducción:

En mecánica clásica, el trabajo que realiza una fuerza sobre un cuerpo equivale a

la energía necesaria para desplazar este cuerpo.1 El trabajo es una magnitud

física escalar que se representa con la letra  (del inglés Work) y se expresa en unidades de energía, esto es en julios o joules (J) en el Sistema Internacional de Unidades. Ya que por definición el trabajo es un tránsito de energía,2 nunca se refiere a él como incremento de trabajo, ni se simboliza como ΔW.

Matemáticamente se expresa como:

Donde  es el módulo de la fuerza,  es el desplazamiento y  es el ángulo que forman entre sí el vector fuerza y el vector desplazamiento (véase dibujo).

Cuando el vector fuerza es perpendicular al vector desplazamiento del cuerpo sobre el que se aplica, dicha fuerza no realiza trabajo alguno. Asimismo, si no hay desplazamiento, el trabajo también será nulo.

En física se produce trabajo sólo si existe una fuerza que al actuar sobre un cuerpo da lugar a su desplazamiento. Entonces, se llama trabajo al resultado o efecto producido luego de aplicar una fuerza para hacer que algo se desplace en la dirección de esa fuerza.

La energía es una propiedad o atributo de todo cuerpo o sistema material en virtud de la cual éstos pueden transformarse modificando su situación o estado, así como actuar sobre otros originando en ellos procesos de transformación. Sin energía, ningún proceso físico, químico o biológico sería posible. Dicho en otros términos, todos los cambios materiales están asociados con una cierta cantidad de energía que se pone en juego, se cede o se recibe.

Conceptualmente, energía es la capacidad para realizar un trabajo o para transferir calor; la energía a su vez se presenta como energía calórica, energía mecánica, energía química, energía eléctrica y energía radiante; estos tipos de energía pueden ser además potencial o cinética. La energía potencial es la que posee una sustancia debido a su posición espacial o composición química y la energía cinética es la que posee una sustancia debido a su movimiento.

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. Dicho de otra forma :la energía puede transformarse de una forma a otra o transferirse de un cuerpo a otro, pero en su conjunto permanece estable (o constante).



Objetivos:

1. Determinarexperimentalmentelagraficadelcomportamientodelafuerza de un resorte en función de su deformación.

2. Obtenerexperimentalmenteelvalornuméricodelcoeficientedefricción dinámico entre dos superficies secas mediante la aplicación del método del trabajo y energía.

3. Obtenerlaspérdidasdeenergíamecánicaqueseproducenporelefectode la fuerza de fricción.

4. Calcularlarapidezinstantáneadeuncuerpodurantesumovimientoenuna determinada posición de su trayectoria.

Desarrollo:

Se conectó uno de los extremos del resorte a la plano de sujeción de manera que quedara vertical y el otro extremo se acopló al dinamómetro previamente calibrado, dejándolo en suspensión, se aplicó paulatinamente Fuerzas de 0.5 N en 0.5 N tensando el resorte y midiendo su elongación y gracias al papel graduado de la pared del aparato utilizado se pudo medir en mm cuanto se estiraba el resorte.

Se anotaron las elongaciones en la primera tabla y se repitió 10 veces los eventos.

Ver tabla 1.

Se armó ahora una disposición horizontal desplazando un bloque, amarrado al resorte, una distancia x con la intención de deformar el resorte, se soltó el bloque y salió disparado como lo previsto, se anotó su alcance máximo en la segunda tabla y se repitió el evento 10 veces

Ver tabla 2.

x = 0.15 [m]

m = 0.145 [kg]

En eso consistió la práctica, en realidad fue una práctica relativamente rápida, sin embargo divertida al ver como el bloque se comportaba como un proyectil al ser propulsado con el resorte.



Cuestionario:

1. Con los datos consignados en la tabla No. 1 elabore la gráfica correspondiente F = F ( δ ).

Ver gráfica 1.

2. Reporte el valor de la constante del resorte K = F/δ

K = 81.932 [ N / m ]

3. Con el empleo de la ecuación obtenida y mediante la aplicación del concepto de trabajo de una fuerza demostrar que el trabajo total desarrollado por la fuerza del resorte UK al moverse el cuerpo de la posición inicial (1) a una posición intermedia (2), está dada por:



4. Con el empleo del modelo matemático del trabajo y la energía aplicado de la posición inicial (1) a la posición intermedia (2), determine la magnitud de la rapidez V1 del bloque en la posición intermedia (2).

5. Aplicando el principio del trabajo y la energía de la posición intermedia (2) a la posición final (3), determine la magnitud de la rapidez V2 del bloque en la posición intermedia (2).



6. Con el empleo de las

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