Comprobar experimentalmente la conservación de la energía mecánica

Unidad Educativa San Luis Gonzaga[pic 1]

Laboratorio de Física

Nombre: Benites Ll. Martín                                                                    Curso: 3 BGU  C

Grupo Nº : 1                                                                                              Fecha: 2015-10-28

Práctica Nº2

Tema:               ENERGÍA I

Objetivo:          Comprobar experimentalmente la conservación de la energía mecánica

Método:           Transformar la energía potencial gravitacional en energía en energía cinética

Marco Teórico

ENERGÍA MECÁNICA

De todas las transformaciones o cambios que sufre la materia, los que interesan a la mecánica son los asociados a la posición y/o la velocidad. Ambas magnitudes definen, en k marco de la dinámica de Newton, el estado mecánico de un cuerpo, de modo que este puede cambiar porque cambia su posición o porque cambie su velocidad. La forma de energía asociada a los cambios en el estado mecánico de un cuerpo o de una partícula material recibe el nombre de energía mecánica

ENERGÍA POTENCIAL

De acuerdo con su definición, la energía mecánica puede presentarse bajo dos diferentes formas según esté asociada a los cambios de posición o los cambios de velocidad. La forma de energía asociada a las cambios de posición recibe el nombre de energía potencial.

La energía potencial, por tanto, es la energía que posee un cuerpo o sistema en virtud de su posición o de su configuración (conjunto de posiciones). Así, el estado mecánico de una piedra que se eleva a una altura dada, no es lo mismo que el que tenía en el suelo: ha cambiado su posición.

En un muelle que es tensado, las distancias relativas entre sus espiras aumentan. Su configuración ha cambiado por el efecto del estiramiento.

En uno y otro caso el cuerpo adquiere en el estado final una nueva condición que antes no poseía: si se les deja en libertad, la piedra es capaz de romper un vidrio al chocar contra el suelo y el muelle puede poner en movimiento una bola inicialmente en reposo.

En su nuevo estado ambos cuerpos disponen de una capacidad para producir cambios en otros. Han adquirido en el proceso correspondiente una cierta cantidad de energía que puede ser liberada tan pronto como se den las condiciones adecuadas.

ENERGÍA CINÉTICA

La forma de energía asociada a los cambios de velocidad recibe el nombre de energía cinética. Un cuerpo en movimiento es capaz de producir movimiento, esto es, de cambiar la velocidad de otros. La energía cinética es, por tanto, la energía mecánica que posee un cuerpo en virtud de su movimiento o velocidad.

MATERIALES

1. Esfera metálica                                                             [pic 2]
2. Riel curvo                                                      A
3. Soportes                                                                                                              
4. Papel blanco y carbón                    h
5. Regla graduada                                                                           B

                                                                       y

                                                                                                 x

Procedimiento

1. Medir la masa m de la esfera (m) con la balanza y anote su valor arriba de la tabla.
2. Instalar el quipo según el esquema y medir la altura (y).
3. Colocar la esfera  en el canal a una altura (h) y dejarla rodar, partiendo del reposo.
4. Mida la distancia horizontal (x) desde O hasta el punto donde la esfera deja huella en el papel y registre el valor de la tabla
5. Repita el proceso para otro valor de (h)

m   =  27 g                                                 y = 114 cm

Cálculos

1. Utilizando las ecuaciones del movimiento parabólico, calcular la velocidad de la esfera en B, para cada altura.

1. Para cada caso, calcular la energía cinética en B

1. Determinar la energía potencial de la esfera en A, tomando como nivel de referencia B, para  [pic 6]

1. Realizar el diagrama de cuerpo libre para la esfera en los puntos A y B.

Cuestionario

1. Analice los resultados de los cálculos 2 y 3.

1. Si se duplica el valor de  en el experimento, ¿Cómo varía X? Explique.[pic 7]

1. Si se coloca otra esfera de masa de 2m, manteniendo h constante ¿X se duplica? Explique.

1. La trayectoria de la Tierra alrededor del Sol es elíptica, la energía potencial gravitacional aumenta al alejarse la Tierra del Sol. Según la ley de la conservación de la energía ¿En  qué punto la Tierra tiene mayor rapidez? Explique.

La Tierra, si se acercara al sol, perdería su energía potencial gravitacional, pero esta energía no tiene que perderse, ya que tiene que cumplir la ley de la conservación de la energía, por lo que se transforma en energía cinética. Por lo que se concluye que la Tierra tiene mayor rapidez cuando está más cerca al sol.

A esta sección de la órbita, donde la Tierra está más cerca del Sol y tiene mayor rapidez, se lo denomina perihelio; y tiene como estación el verano.

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