Laboratorio DE Fisica 14 Conservacion DE Energia Mecanica PDF

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UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER

INFORME XIV DE LABORATORIO DE FISICA MECANICA

NORTE DE SANTANDER - CUCUTA SEGUNDO SEMESTRE 2016

INFORME XIV DE LABORATORIO DE FISICA MECANICA “CONSERVACION DE ENERGIA MECANICA”

PRESENTADO POR: RICHARD ACEVEDO RAMIREZ

Cód: 1151488

CHIA VERA FREDDY

Cód: 1151494

JAIMES ACEVEDO STEPHANY

Cód: 1151537

RAMIREZ LEAL JOEL

Cód: 1151517

PRESENTADO A: Profesor: Javier Mejía

UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER DEPARTAMENTO DE FISICA FACULTA DE INGENIERIA PROGRAMA DE INGENIERA DE SISTEMAS SEGUNDO SEMESTRE 2016

1. CONSERVACION ENERGIA MECANICA

1.1 RESUMEN

Si sobre una partícula actúan varias fuerzas conservativas, la energía potencial será la suma de las energías potenciales asociadas a cada fuerza. La expresión anterior indica que, cuando sobre una partícula actúan únicamente fuerzas conservativas, su energía mecánica se conserva, esto es, permanece constante.

1.2 OBJETIVOS

Objetivo general:

Estudiar la ley de la conservación de la energía mecánica.

Objetivos específicos:  Analizar la variación de la energía cinética, en función de la energía potencial gravitacional de una partícula.  Analizar la variación de la energía potencial elástica, en función de la energía potencial gravitacional de una partícula.  Identificar las variables que intervienen en un evento de conservación de la energía.

1.3 MARCO TEORICO

En el apartado de energía cinética hemos visto que el trabajo de una fuerza es igual a la variación de energía cinética que experimenta la partícula sobre la que actúa.

Esta expresión es válida para cualquier tipo de fuerza. Por otra parte, para una fuerza conservativa:

Por tanto, para una fuerza conservativa podemos igualar las dos expresiones anteriores y, pasando al primer miembro lo que depende del estado inicial y al segundo lo del final:

La suma de la energía cinética y potencial de una partícula se denomina energía mecánica (E). Si sobre una partícula actúan varias fuerzas conservativas, la energía potencial será la suma de las energías potenciales asociadas a cada fuerza. La expresión anterior indica que, cuando sobre una partícula actúan únicamente fuerzas conservativas, su energía mecánica se conserva, esto es, permanece constante. Esta es la razón por la cual las fuerzas conservativas tienen este nombre: porque bajo la acción de dichas fuerzas la energía mecánica se conserva.

En la figura anterior se observa el movimiento de una partícula a lo largo de una pista sin rozamiento. La normal no hace trabajo por ser perpendicular a la trayectoria, de modo que la única fuerza que transfiere energía cinética a la partícula es el peso. Como el peso es una fuerza conservativa, la energía mecánica de la partícula se conserva, por lo que la suma de su energía cinética y su energía potencial será la misma a lo largo de todo el recorrido. En el punto A la partícula sólo tiene energía potencial (no tiene velocidad), mientras que en el punto B sólo tiene energía cinética, que será igual a la energía potencial en A. En cualquier otro punto de la trayectoria tendrá una combinación de ambas, pero de tal manera que la energía total es la misma en todos los puntos. El punto E no es alcanzable por la partícula, puesto que para llegar a él necesitaría más energía mecánica de la que tiene, pero la energía mecánica se conserva en esta situación. Trabajo y energía cuando actúan fuerzas no conservativas Cuando sobre la partícula actúan fuerzas conservativas y no conservativas, hay que utilizar la expresión que relaciona el trabajo con la variación de energía cinética, calculando el trabajo de cada fuerza y sumándolos todos. Si alguna fuerza es conservativa su trabajo se calculará como menos la variación de su

energía potencial asociada, y de las demás habrá que calcular el trabajo aplicando la definición del mismo.

1.4 PROCESAMIENTO DE DATOS

A- Transformación de energía potencial gravitatoria en energía cinetica.

1. Encuentre los valores de Vprom de la tabla1.

Medida 1 2 3 4

h 0,12 0,23 0,4 0,56

v1 1,47 2,041 2,712 3,225

v2 1,472 2,254 2,783 3,225

v3 1,489 2,099 2,751 3,219

v4 1,508 2,048 2,719 3,213

vProm 1,48 2,11 2,74 3,22

2. Con los datos registrados en la tabla 1, calcule el valor de la energía cinética (utilice Vprom), la energía potencial gravitatoria y la energía mecánica total para cada una de las posiciones de h. Complete la tabla 3 con estos datos.

Medida 1 2 3 4

Ep = mgh 0,033 0,063 0,110 0,154

Ec = 1/2mV^2 prom 0,031 0,062 0,105 0,145

Etf = Ec + Ep 0,064 0,125 0,215 0,299

3. Se conserva la energía mecánica total? Porque? SOLUCION: Si, se conserva debido a que existe la energía cinética y potencial.

4. Encuentre el valor más probable para la energía mecánica total con su respectiva incertidumbre. ~ 0.064+ 0.125 + 0.215 + 0.299 X= 4 ~ X=0.175

~ ∆ X n =¿ l Xˇ

–valor l

∆ X 1 = l 0.175 – 0.064 l = 0.111 ∆ X 2 = l 0.175– 0.125 l = 0.05 ∆ X 3 = l 0.175– 0.215 l = 0.04 ∆ X 4 = l 0.175– 0.299 l = 0.124

Entonces:

∆~ X=

∑ 0.111+ 0.05 +0.04 + 0.124 4

~ ∆ X =¿ 0.081

Incertidumbre = 0.175

±

0.081

5. La energía cinética o potencial de un objeto puede ser negativa? Porque?

SOLUCION: La EC= (m·v^2)/2. Siempre positiva. Como vemos la EC: Depende de la masa (siempre positiva). 2º-Depende del cuadrado de la velocidad; por lo tanto aunque la velocidad sea negativa, al elevarla al cuadrado siempre quedará positiva.

B – transformación de energía potencial gravitatoria en energía potencial elástica.

1. Utilice la Ley de Hooke para calcular la constante recuperadora del resorte, para cada una de las masas y complete la tabla 2.

Medida 1 2 3

m 50 100 150

h1 0,67 0,67 0,67

h2 0,6 0,45 0,3

X1 0,27 0,27 0,27

X2 0,33 0,48 0,63

X 0,06 0,21 0,36 K prom

K=mg/X 8166,7 4666,7 4083,3

2. Calcule el valor promedio de la constante recuperadora del resorte.

Medida 1 2 3

m 50 100 150

h1 0,67 0,67 0,67

h2 0,6 0,45 0,3

X1 0,27 0,27 0,27

X2 0,33 0,48 0,63

X 0,06 0,21 0,36 K prom

K=mg/X 8166,7 4666,7 4083,3 5638,9

3. Calcule el valor de la energía potencial gravitatoria y la energía potencial elástica con los valores de x, h y Kprom, de la tabla2, para cada una de las masas. Complete la tabla 4 con estos datos.

Medida 1 2 3

m 50 100 150

Eto = mgh1 Ep = mgh2 328,3 294 656,6 441 984,9 441

Epe = 1/2KpromX^2 10,15 124,34 365,4

Etf = Ep + Epe 304,15 565,34 806,4

4. Se conserva la energía mecánica total? SOLUCION: Si, se conserva debido a que existe la energía cinética y potencial.

5. Encuentre el valor más probable para la energía mecánica total con su respectiva incertidumbre.

~ 304.15+565.34 + 806.4 X= 3 ~ X=558.3

~ ∆ X n =¿ l Xˇ

–valor l

∆ X 1 = l 558.3 – 304.15 l = 254.4 ∆ X 2 = l 558.3– 565.34 l = 7

∆ X 3 = l 558.3– 806.4 l = 248.1

Entonces:

~ ∑ 254.4+7+248.1 ∆ X= 3

~ ∆ X =¿ 169.8

Incertidumbre = 558.3

±

169.8

6. Una masa unida a un resorte suspendido verticalmente, oscila hacia arriba y hacia abajo. Considerando el sistema tierra, masa y resorte, cuales formas de energía tendríamos durante el movimiento? Explique SOLUCION: Tendríamos dos, la del movimiento hacia arriba, y la del movimiento hacia abajo, que evidentemente, el movimiento hacia arriba y hacia abajo, van a ir restando su velocidad, hasta un punto en el que la velocidad sea cero, y no hayan más oscilaciones, es decir, la masa quede en reposo. 7. En una montaña rusa se conserva la energía mecánica? Explique SOLUCION: Si, se conserva.

1.4 CONCLUSIONES

 Se pudo analizar y estudiar la variación de la energía cinética, en función de la energía potencial gravitacional de una partícula.

 Se pudo analizar y estudiar la variación de la energía potencial elástica, en función de la energía potencial gravitacional de una partícula.

 Se pudo analizar e identificar las variables que intervienen en un evento de conservación de la energía....