INTITUCION EDUCATIVA GENERAL SANTANDER

“SANTANDERISTA UNETE A LA EXCELENCIA”

LABORATORIO No. 1

CONSERVACION DE LA ENERGIA MECANICA

PRESENTADO POR:

ESTEBAN EDUARDO CORTES ROJAS

SAMANTHA IVONNE RODRIGUEZ SIERRA

GRADO 1104 J.M.

PRESENTADO A:

LIC. HUMBERTO AREVALO

SOACHA, CUNDINAMARCA

26 DE MARZO

AÑO 2014

CONTENIDO

1. Introducción2. Objetivos3. Marco Teórico4. Materiales Utilizados 5. Procedimiento6. Tabla de datos 7. Graficas 8. Análisis de las graficas 9. Análisis matemático 10.Ecuación empírica 11.Fotos de trabajo 12.Conclusiones 13.Glosario14.Bibliografía

INTRODUCCION

El siguiente trabajo será realizado con el fin de dar a conocer y aprender el concepto y la práctica de la conservación de la energía mecánica.

Teniendo en cuenta todos los pasos a seguir para una práctica muy bien hecha y desarrollada.

También con el fin de hacer una organización de datos para así realizar tablas de datos y con esta información obtener sus respectivas gráficas.

Realizaremos este trabajo para afianzar nuestros conocimientos físicos acerca de este tema para ponerlos en práctica.

Además de esto aprenderemos nuevos significados de palabras desconocidas, nuevas técnicas procedimentales contando con desarrollos lógicos y matemáticos.

Lo haremos teniendo en cuenta las guías, internet, diccionario, clases dictadas por el licenciado y libros de este tema.

OBJETIVOS

. Aprender a hacer un buen informe de física

. Determinar, experimentalmente mediante un plano inclinado la conservación de la energía mecánica.

. Verificar el principio de la conservación de la energía. . Utilizar varias masas para conseguir un procedimiento adecuado . Clasificar distintas masas. . Distinguir las variables: -Dependiente

-Independiente . Conocer y aprender a realizar una escala. . Identificar una ecuación empírica. . Reconocer los procesos que se llevan a cabo para hacer un buen

informe de física . Realizar distintas tablas, con sus respectivas variables. . Aprovechar este trabajo para desarrollar más nuestras capacidades

MARCO TEORICO

La energía mecánica y su conservación

Sin duda, uno de los conceptos centrales de la física y de la mecánica en particular, es el de energía. La energía es la capacidad de la materia para producir transformaciones. La energía mecánica que ya definiremos más adelante, es la que nos permite realizar trabajo mecánico.

Trabajo mecánico

Aunque en la vida cotidiana es compón asociar la idea de trabajo con el esfuerzo o cualquier otra acción en la que se requiera energía, en física y en mecánica en particular, el trabajo tiene una definición bastante restringida. Decimos que una fuerza realiza trabajo sobre un cuerpo cuando al actuar sobre éste lo desplaza en la misma dirección en que actúa. Por ejemplo:

En este caso, la fuerza realiza trabajo porque el cuerpo es desplazado una distancia d de manera paralela a la fuerza.Operacionalmente el trabajo (W) se determina como:

W = F∙d

Sus unidades están dadas por:

W = F∙dà [N∙m]= joule =[J]

Es muy importante tener en cuenta algunas situaciones especiales, por ejemplo, cuando aplicamos una fuerza, pero no somos capaces de producir desplazamiento, el trabajo en ese caso es nulo. Esto es independiente de la energía que empleemos, si no hay desplazamiento no hay trabajo. Algo similar ocurre cuando sostenemos una maleta o un bulto en el hombro en reposo. Aunque nos cansemos, no hay trabajo porque no hay desplazamiento.También es importante considerar que el desplazamiento debe ser realizado en la dirección en que actúa la fuerza. Si la fuerza es perpendicular al desplazamiento, esa fuerza no realiza trabajo. Por ejemplo, si sostenemos una maleta verticalmente para evitar que el peso la haga caer y nos movemos horizontalmente, entonces esa fuerza vertical, al igual que el peso no realizan trabajo porque actúan de manera perpendicular al desplazamiento.

Potencia mecánica

La potencia es una medida de la rapidez con que se realiza trabajo y se determina operacionalmente como la razón entre el trabajo realizado y el tiempo empelado en realizar dicho trabajo, es decir:

Las unidades de la potencia están dadas por:

Ejemplo

Supón que se traslada un mueble del modo que se ilustra en la figura.

Si la fuerza F que aplicas es 200 newton y el desplazamiento (d) que produces en el mueble es 10 m, entonces, el trabajo que realizas es:

T = Fd = (200 N)×(10 m) = 2.000 joule.

Ahora bien, este trabajo lo puedes realizar en diferentes tiempos. Si en trasladar el mueble te demoras 10 s, entonces la potencia que desarrollas es 

En cambio, si lo haces lentamente y demorándote 40 s, la potencia que desarrollarás será de 50 watt, aunque el trabajo seguirá siendo el mismo.

Formas de energía mecánica

La energía mecánica es la energía que posee un cuerpo debido a su movimiento y/o posición. De acuerdo con esto hablamos de energía cinética o energía potencial gravitatoria.

Energía Cinética (EC)

Es la energía que posee un cuerpo debido a su movimiento y operacionalmente se determina de la siguiente manera:

Y sus unidades están dadas por

Energía potencial gravitatoria (EP)

Es la energía que posee un cuerpo debido a la altura a la que se encuentra sobre la Tierra. Operacionalmente esta energía se determina como:

Donde m es la masa del cuerpo, g la aceleración de gravedad y h la altura a la que se encuentra; sus unidades están dadas por:

Observación importante

El trabajo tiene las mismas unidades de la energía y en gran medida ambas magnitudes son equivalentes. En efecto, el trabajo mecánico es una forma de transferir energía a un cuerpo. Por ejemplo cuando uan  fuerza actúa sobre un cuerpo desplazándolo, lo hace de manera acelerada, cambiando la velocidad del cuerpo y por consiguiente su energía cinética. Es decir, si se trabaja a favor del movimiento de un cuerpo aumentamos su energía cinética y si lo hacemos en contra, disminuiremos su energía cinética. Para un movimiento horizontal, donde la energía potencial se mantiene constante, la variación de energía cinética equivale al trabajo neto realizado sobre el cuerpo, es decir:

WNeto = EC – EC0

Por otra parte, cuando levantamos un cuerpo trabajamos en contra del peso. En tal caso, el trabajo realizado para levantar al cuerpo, es equivalente al aumento de energía potencial del cuerpo.

Conservación de la energía mecánica

La energía mecánica (EM) de un cuerpo o un sistema, equivale a la suma de sus energías potencial y cinpetica, es decir:

EM = EC + EP

La importancia de la energía mecánica, se debe a que es una magnitud que al igual que el momentum se conserva constante en situaciones en que no hay fuerzas externas actuando sobre el sistema y en ausencia de roce.

Es decir:

EC + EP = Constante

Esta ley es mucho más fácil comprenderla a través de un ejemplo:

Una piedra se suelta desde una altura de 2 m respecto del suelo aquí, en la superficie terrestre. Si despreciamos los efectos de roce con el aire, ¿con qué rapidez impacta en el suelo?

Hay aquí dos puntos importantes de considerar: el momento en que la piedra se suelta en el punto A y el momento que impacta en el suelo en el punto B.

Sea M la masa de la piedra, g la aceleración de gravedad, h la altura desde la cual es soltada y X la velocidad con que impacta en el suelo, calculemos la energía mecánica total en cada uno de estos puntos.

EMA = ECA + EPA

Como la piedra se suelta desde el punto A, en dicho punto no tiene velocidad inicial y por tanto su energía cinética inicial también es cero, por tanto queda:

EMA = EPA

EMA = Mgh

Por otra parte, la energía en el punto B es:

EMB = ECB + EPB

Cuando la piedra llega al punto B que está en el suelo (su altura es nula), no tiene energía potencial, por tanto sólo escribimos:

EMB = ECB

EMB = MX2

             2

La conservación de la energía nos indica que ésta se mantiene constante, por lo tanto

EMB = EMA

ECB = EPA

por lo cual podemos escribir:

1   MX2= Mgh.2

Despejando X  encontramos:  X =

Calculando encontramos que: X =

 

MATERIALES UTILIZADOS

TABLAS DE MADERA

DINAMOMETRO

BISAGRAS

TORNILLOS

HOJAS DE PAPEL MILIMETRADO

PITA

HOJAS BLANCAS

CUBOS DE MADERA

PLANO INCLINADO

TRANSOPORTADOR

DICCIONARIO

CALCULADORA

PROCEDIMIENTO

1) Pesamos el bloque de madera y anotamos este valor en Newton en la línea correspondiente de la Tabla N° 1.Si su escala registra el valor en gramos, convertimos la lectura a kilogramos y multiplicamos por 9,8 m/s² para encontrar el peso en unidades Newton.

2) Ajustamos el plano a un ángulo, para que el bloque apenas empiece a deslizarse hacia abajo sin que sea empujado. Mida la longitud (d) y la altura (h) del extremo alto del plano y registre estos valores en la tabla 1.

3) Enganche el dinamómetro al bloque y jálelo hacia arriba por el plano a una velocidad constante, su compañero de práctica debe leer en el dinamómetro la fuerza aplicada. Registre el valor en la tabla como F.

4) Coloque el bloque en la parte superior del plano con el dinamómetro unido al gancho por medio de un pedazo de cuerda. Deje que el bloque se deslice hacia abajo por el plano a velocidad constante y pida a su compañero de práctica que lea y registre en la tabla 1 la fuerza. La fuerza de fricción tiene la misma magnitud de antes, pero se ejerce en dirección opuesta. En consecuencia, la fuerza que usted aplica es la equilibranté de la componente paralela del peso, menos la fuerza de fricción descrita.

5) Repita los pasos del 2 al 4 dos veces más usando distintas alturas contante en todos los ensayos, cada vez que usted cambie el Angulo, mida la longitud del plano d, hasta en punto de la superficie del plano.

TABLA DE DATOS

ENSAYO Longitud Altura F arriba F abajo1 0.3 0.2 8 N 6 N2 0.2 0.2 7 N 5 N3 0.1 0.2 6 N 4 N

ENSAYO F II F II d mgh F arriba d1 14 N 4.2 19.6 2.42 12 N 2.4 19.6 1.43 10 N 1 19.6 0.6

DATOS

DATOS No. 1:

M1= 1 kg P1= 10 N

M2= 0.8 kg P2 = 8 N

M3= 0.6 kg P3= 6 N

M4= 0.4 kg P4= 4N

M5= 0.2 kg P5= 2 N

TABLA DE DATOS N° 1

MASA/KG PESO/N

0 0

0,2 2

0,4 4

0,6 6

0,8 8

1 10

DATOS

DATOS No. 1

F 1=14 W 1= 4, 2

F 2=12 W 2=3, 6

F 3=10 W3=3, 0

F 4=8 W4=2, 4

F 5=6 W5=1, 8

TABLA DE DATOS N°2

F/N W/J

0 0

6 1,8

8 2,4

10 3,0

12 3,6

14 4,2

GRAFICA N° 1

GRAFICA N°2

ANALISIS DE LA GRAFICA

Podemos observar que la recta pasa por todos los puntos, indicándonos de esta manera que siempre va a existir una relación entre sus variables reconociendo que la gráfica es lineal.

También vemos que va ascendiendo como sus valores en las variables tanto dependiente como independiente

CALCULOS MATEMATICOS

Tabla No. 1

ESCALAS

VARIABLE INDEPENDIENTE

Dato mayor-Dato menor=N° de datos

1-0=1

1Dato 2

8 cuadros

0x28/1=0 0.2x28/1=5,6 0.4x28/1=11,2 0.6x28/1=16,8 0.8x28/1=22,4 1x28/1=28

VARIABLE DEPENDIENTE

Dato mayor-Dato menor=N° de datos

10-0

10Datos 20 cuadros

0x20/10=0 2x20/10=4 4x20/10=8 6x20/10=12 8x20/10=16 10x20/10=20

TABLA No.2

VARIABLE INDEPENDIENTE

Dato mayo-Dato menor = No. De datos

14-0=14

14 Datos 28 cuadros

0x28/14=0 6x28/14=12 8x28/14=16 10x28/14=20 12x28/14=24 14x28/14=28

VARIABLE DEPENDIENTE

Dato mayor-Dato menor = No. De datos

4,2-0=4,2

4,2Datos 20 cuadros

0x20/4,2=0 1,8x20/4,2=8,5 2,4x20/4,2=11 3,0x20/4,2=14 3,6x20/4,2=17 4,2x20/4,2=20

CONCLUSIONES

Aprendimos a hacer un buen informe de física.

Determinamos, experimentalmente mediante un plano inclinado la conservación de la energía mecánica.

Verificamos el principio de conservación de la energía. Utilizamos varias masas para seguir un procedimiento adecuado. Clasificamos distintas masas. Distinguimos: las variables Dependiente e Independiente. Conocimos como se hace una escala. Identificamos una Ecuación Empírica. Reconocimos los procesos que se llevan a cabo para conocer un buen

informe. Hicimos distintas tablas, con sus variables. Aprovechamos este trabajo para desarrollar más mis capacidades.

GLOSARIO

ENTROPIA: En termodinámica, la entropía (simboliza como S) es una magnitud física que mediante cálculo, permite determinar la parte de la energía que no puede utilizarse para producir trabajo. Es una función de estado de carácter extensivo y su valor, en un sistema aislado, crece en el transcurso de un proceso que se dé de forma natural. La entropía describe lo irreversible de los sistemas termodinámicos.

MAGNETICO: el magnetismo o energía magnética es un fenómeno físico por el cual los objetos ejercen fuerzas de atracción o repulsión sobre otros materiales. Hay algunos materiales conocidos que han presentado propiedades magnéticas detectables fácilmente como el níquel, hierro, cobalto y sus aleaciones que comúnmente se llaman imanes. Sin embargo todos los materiales son influidos de mayor o menor forma, por la presencia de un campo magnético.

ELECTROMAGNETICO: el electromagnetismo es una rama de la física que estudia y unifica los fenómenos eléctricos y magnéticos en una sola teoría, cuyos fundamentos fueron sentados por Michael Faraday y formulados por primera vez de modo completo por james Clerk maxwell. La formación consiste en ecuaciones diferenciales, vectoriales que relacionan el campo eléctrico, el campo magnético y sus respectivas fuentes materiales (corriente eléctrica, polarización eléctrica y polarización magnética) conocidas como ecuación de maxwell.

CONTINUO: una función, variable o sistema es continuo, en contraposición a discreto, si entre dos puntos cuales quiera existe una infinidad de puntos y si, además, tiene la propiedad de completitud; es decir, si la distancia entre dos puntos tomados mide d , para cada número entre 0 y d podemos encontrar un punto cuya distancia del primero mida exactamente ese mismo.

DISPACION: desvanecimiento.