PRÁCTICA No 05 –Conservación de la energía mecánica

Tipo de práctica:

Presencial X Autodirigida

Remota

Otra ¿Cuál ---

Porcentaje de evaluación:

_(28%)/6

Horas de la práctica:

₂

Temáticas de la práctica:

_{UNIDAD 3: TEOREMAS DE CONSERVACIÓN.}

TEMÁTICA: TEOREMA DE LA CONSERVACIÓN DE LA

ENERGÍA MECÁNICA Y SUS APLICACIONES.

Intencionalidades formativas:

 Estudiar la ley de la conservación de la energía mecánica.

 Determinar la variación de la energía cinética en función de la energía potencial gravitacional de una partícula.

 Determinar la variación del alcance horizontal en función de la energía cinética inicial en un tiro parabólico de una partícula.

 Efectuar medidas de pendientes en una gráfica, utilizando Excel.

 Determinar indirectamente la ley de la conservación de la energía mecánica.

Fundamentación Teórica:

Despreciando las fuerzas de fricción entre la esfera y el aire, es posible aplicar el teorema de la conservación de la energía mecánica:

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Figura 5. Montaje conservación de la energía mecánica.

Por otro lado, para el movimiento semi parabólico los valores de “x” e “y”, están definidos por las expresiones:

donde es la componente horizontal de la velocidad en el punto B y t es el tiempo que permanece la esfera en el aire.

Descripción de la práctica:

Sistema de péndulo, para comprobar el teorema de la conservación de la energía mecánica. Recursos a utilizar en la práctica (Equipos / instrumentos):

Hilo, Balín de acero, cuchilla o bisturí, regla, papel carbón, soporte vertical, plano metálico. Software a utilizar en la práctica u otro tipo de requerimiento para el desarrollo de la práctica: Ninguno.

Seguridad Industrial: No se requiere. Metodología:

Conocimiento previo para el desarrollo de la práctica. Teorema de la conservación de la energía mecánica.

Forma de trabajo:

Manipulación de los instrumentos y dispositivos de laboratorios, toma de datos y elaboración del informe en grupos de máximo tres estudiantes.

57 Procedimiento:

1. Utilice la balanza para registrar el valor de la masa del balín y regístrelo como mb=______kg. NOTA: Escriba el valor de la masa al igual que todos los valores de la

práctica con tres cifras significativas.

2. Realice el montaje del laboratorio, como se muestra en la Figura 5. Tenga en cuenta que en el montaje se coloca un péndulo formado por una esfera suspendida de un hilo de coser, el bisturí se coloca en el punto B, de tal manera que corte el hilo cuando la esfera llegue a ese punto, después de soltarse una altura “h”.

3. En el plano metálico debe fijar una regla para determinar el valor de la altura “h”.

4. A una altura “h”, libere el balín tres veces, determine los valores de “x” y de “h” y regístrelos en la Tabla 11, teniendo en cuenta que esta primera altura se etiqueta como “h1”

5. Repita el procedimiento del numeral 4, para 4 valores diferentes de h y registre los valores de “h” y “x” en la Tabla 11.

Sistema de Evaluación:

Asistencia a las sesiones del componente práctico y presentación del respectivo informe de laboratorio.

Informe o productos a entregar:

1. ¿Qué tipo de trayectoria sigue el balín después de abandonar el punto B?

h(m) x(m) _y(m)

Tabla 11. Altura “h” y distancia “x”

2. A partir de las ecuaciones (1) y (2), demuestre que la relación entre la altura h y las distancias “x” e “y” es , teniendo en cuenta que “ ” es el valor promedio de “x” NOTA: Aplique el teorema de la conservación de la energía mecánica en los puntos A y B.

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Alturas Ei(Punto A) Ef(Punto B)

h1

h2

h3

h4

h5

Tabla 12. Energías mecánicas inicial y final.

3. Determine el valor de “y” a partir de la relación matemática del numeral 2 (INFORME) y regístrelo en la Tabla 11 (Para cada valor de h. Utilice el valor promedio de “x”)

4. Realice en Excel, la gráfica de h en función de (h=f( )) y determine la ecuación de la función. ¿Qué tipo de gráfica es y qué relación encuentra entre “h” y “ ”?

5. Realice en Excel, la gráfica de h en función de (h=f( )) y determine la ecuación de la función. ¿Qué tipo de gráfica es y qué relación encuentra entre “h” y “ ”? ¿Cuál es el valor de la pendiente de esta curva? NOTA: Utilice la herramienta “línea de tendencia” y “Presentar ecuación en el gráfico”

6. A partir de las ecuaciones 1 y 2, determine una expresión para calcular la velocidad en términos de los valores “x” e “y”, es decir, de tal manera que no dependa de manera explícita del tiempo. NOTA: Aplique el teorema de la conservación de la energía mecánica en los puntos A y B. Con la expresión obtenida, calcule el valor de la velocidad en el punto B y registre los resultados en la Tabla 11.

7. Calcule el valor de las energías potencial y cinética en los puntos A y B, respectivamente y escriba su valor en la Tabla 11.

8. Calcule las energías inicial (Punto A) y final (Punto B), para cada uno de los 5 lanzamientos y registre esos valores en la Tabla 12. ¿Los resultados concuerdan con la ley de la conservación de la energía mecánica? Justifique su respuesta.

Realice un tratamiento de errores y determine el porcentaje de error en la medición en la medición. ¿Cuáles son las causas de error? ¿El alcance horizontal depende de y? Justifique su respuesta

Para la presentación del informe de laboratorio, el estudiante, debe tener en cuenta los requerimientos presentados en los ítems 5.3 y 5.4. Estructura del informe de laboratorio y especificaciones y Orden del informe de laboratorio, respectivamente (Ver páginas 10 y 11) Rúbrica de evaluación:

Remitirse al ítem 5.1.2 “Rúbrica de evaluación” en la página No 9. Retroalimentación:

59 5 días hábiles.