Informe fisi #7 conservacion de energia (online) PDF

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informe laboratorio de fisica 1 FISI3153/FISI3173...

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Conservacion de Energia Nombre #1, Nombre #2, Nombre #3 Laboratorio de Física General 3153 – Sec. 0XX Instructor: Nombre de Instructor Universidad de Puerto Rico, Recinto Universitario de Mayagüez 15 de abril de 2020 La energía se manifiesta de distintas formas; En este experimento estudiamos la energía cinética y la energía potencial, mientras consideramos la altura y la velocidad de un objeto. Se utilizó un programa de simulaciones para observar cómo estos dos tipos de energía varían a diferentes alturas y velocidades a lo largo del movimiento del proyectil (lo cual resulta en cambios de velocidad y altura). A medida que aumentaba la altura, también aumentaba la energía potencial, mientras que a medida que aumentaba la velocidad, también aumentaba la energía cinética. La energía mecánica también parecía aumentar a medida que aumentaba la altura inicial del proyectil, sin embargo, no hubieron cambios significativos mientras el proyectil se acercaba al suelo. Lo encontrado sigue los principios del postulado de conservación de energía. Se concluyó que existe una relación directamente proporcional entre la altura y la energía potencial (U), así como una relación directa entre la velocidad y la energía cinética (K). I) Introducción El objetivo de este laboratorio consistió en La energía se define como la determinar la energía potencial cantidad de trabajo que un sistema realiza gravitacional a diferentes alturas a partir sobre otro. Esta se puede manifestar de de analizar el movimiento de un proyectil. varias formas como la cinética, potencial Otros objetivos incluyen determinar la gravitacional, potencial elástica y el calor energía cinética del mismo objeto a esas [1]. La misma se mide en Joules (J). Se mismas alturas, determinar si hay cambios utilizaron varias fórmulas para lograr en las energías potencial y cinética a obtener los cálculos del experimento. medida que el objeto se mueve describiendo una trayectoria curva en un plano y determinar la energía mecánica Para calcular la energía cinética a total del sistema a esas mismas alturas. diferentes alturas, se utilizó la siguiente ecuación (1): II) Datos y Cómputos Se utilizó la siguiente pagina web que simula el movimiento de proyectiles (Eq. 1) para obtener los datos requeridos: https://www.walterPara calcular la energía potencial, se fendt.de/html5/phes/projectile_es.htm. Se utilizó la siguiente ecuación (2). simularon 3 casos. Todos comenzaron con una velocidad (V) de 5m/s, sin embargo, la (Eq. 2) altura inicial (h) varió en cada caso. Para los tres, se colocaron las alturas y

velocidades correspondientes, en los espacios en blanco provistos por el simulador, para llevar a cabo la simulación del proyectil. Luego de lanzar el proyectil simulado, se detuvo el movimiento a 0.5s y 1s. Después, se anotaron los valores de altura (h) y velocidades (V) correspondientes a ese tiempo. La masa del sistema fue de 3.00 kg, con aceleración // de 9.81 / y un ángulo de inclinación de 45º. 2

Tabla 2. tiempo

0s

0.5s

1.0s

Casos

U0

K0

U1

K1

U2

K2

1

58.9

37.5

74.75

21.54

17.72

78.6

2

117.72

37.5

133.32

21.8

75.0

3

176.6

37.5

192.47 21.55 136.26

80.2 77.8

Para calcular las diferencias en energías se tomó la energía final respectivamente del valor que se deseaba calcular, ya fuera de energía cinética o potencial, y se le restaba a su valor inicial. Todos estos datos fueron recopilados en la Tabla 3.

Todos los datos obtenidos fueron recopilados y organizados en la Tabla 1. Un ejemplo del cálculo para la energía cinética sería:

Tabla 1. tiempo

0s

0.5s

1.0s

Casos

h0 (m)

V0 (m/s)

1

2

5

2.54

3.79

0.602

7.24

2

4

5

4.53

3.81

2.55

7.31

3

6

5

6.54

3.79

4.63

7.20

h1 (m) v1 (m/s) h2 (m) v2 (m/s)

Para calcular la energía cinética envuelta en los casos anteriores se utilizó la Ecuación 1. Se utilizó la misma fórmula (Eq.1) para obtener la energía cinética del resto de los casos. Para calcular la energía potencial se usó la Ecuación 2. De igual manera, se utilizó la (Eq.2) para obtener la energía potencial del resto de los casos. Los cálculos fueron recopilados en la Tabla 2.

Tabla 3. Casos

∆� 1,0

∆� 1,0

∆�2,1

∆�2,1

1

15.85

-15.96

-57.03

57.06

2

15.60

-15.7

-58.32

58.40

3

15.87

-15.95

-56.21

56/25

Para encontrar la energía mecánica se sumó la energía cinética más la energía potencial en cada uno de los casos. Todos estos datos fueron recopilados en la Tabla 4. Un ejemplo del cálculo para la energía mecánica sería:

Tabla 4. Energia Mecanica Casos

U0 + K0

U1 + K1

U2 + K2

1

96.4

96.29

96.32

2

155.22

96.29

96.32

3

214.1

214.02

155.2

III. Análisis de resultados En el primer caso, la altura inicial fue 2.0 m, la segunda altura fue 2.54 m y la tercera de 0.60 m. Una vez se obtuvieron estos datos, se calculó la energía potencial en la primera altura el cual fue 58.9 J en la segunda altura se calculó 74.75 J y en la altura final 17.72 J. Evaluando estos datos se notó que mientras más alto fuesen las alturas mas energia potencial tendrían los objetos. Esto también se puede observar claramente en los casos dos y tres teniendo un resultado de energia potencial mayor en las alturas mayores. En el caso de la energía cinética se vio todo lo contrario, por lo que se puede decir que la energía cinética y la altura son inversamente proporcional. Según los resultados de la Tabla 2, se puede notar que la velocidad afecta directamente la energía cinética. De esta manera comprobamos que a mayor velocidad mayor energía cinética tendrá el objeto a dicha altura. En la Tabla 4 se presentaron valores de energía mecánica muy similares a lo largo de las diferentes alturas. Por ejemplo, en el Caso 1 se obtuvo 96.40 en la altura inicial, 96.29 en la segunda altura y 96.32 para la segunda altura, por lo que se cumplio con el postulado de conservacion de energia. IV. Conclusiones En este experimento se trabajó con una simulación de un objeto que describe una trayectoria curva en un plano. Se analizó el cambio en energía potencial gravitacional y la energía cinética y se estableció una relación matemática entre sus cambios. Se concluyo que existe una relación directamente proporcional entre la altura y

la energía potencial del objeto. También se determinó que hay una relación directamente proporcional entre la velocidad y la energía cinética del objeto. Se logró cumplir con los objetivos ya que se lograron comprobar los postulados de la ley de conservacion de energia mediante la simulación experimental. V. Referencias [1] Serway R., Jewett J. Física para Ciencias e Ingenierías. Vol. I, 6ta Ed. Thomson Editores 2018. p300-307. [2] Aranzeta G. Introducción a la metodología experimental. 2da Ed. Editorial Limusa 2016. p156-16...