CONSERVACION DE LA ENERGIA CONSERVACION DE LA ENERGIA INFORME DE LABORATORIO INFORME DE LABORATORIO EXPERIMENTACION FISICA I EXPERIMENTACION FISICA I INTRODUCCION INTRODUCCION
MATERIALES NECESARIOS PARA MATERIALES NECESARIOS PARA
LA PRÁCTICA LA PRÁCTICA
Instrumentos Instrumentos de de mediciónmedición
Cinta Cinta pegantepegante
Papel Papel periódicoperiódico
Balín Balín
Papel Papel carbóncarbón
Plomada Plomada
Cuchilla Cuchilla de de afeitar afeitar
Hilo Hilo de de coser coser
OBJETIVOS OBJETIVOS
Poner Poner en en práctica práctica loslos
conocimientos adquiridos en conocimientos adquiridos en teoría relacionados con la teoría relacionados con la conservación de la energía conservación de la energía mecánica.
mecánica.
Poner Poner en en práctica práctica algunasalgunas
técnicas de linealización. técnicas de linealización.
Practicar Practicar en en el el manejo manejo del del papelpapel
milimetrado o el computador. milimetrado o el computador.
Obtener ecuaciones que nos Obtener ecuaciones que nos
describan fenómenos físicos describan fenómenos físicos
observados y analizados por observados y analizados por nosotros mismos. nosotros mismos. MARCO TEORICO MARCO TEORICO 1.1 Energía 1.1 Energía Es la capacidad que
Es la capacidad que tiene un sistematiene un sistema físico para realizar trabajo. La materia físico para realizar trabajo. La materia posee energía como resultado de su posee energía como resultado de su movimient
movimiento o o o de su posición ende su posición en relación con las fuerzas que actúan relación con las fuerzas que actúan sobre ella. La energía asociada al sobre ella. La energía asociada al movimient
movimiento se o se conoce comoconoce como energíaenergía cinética (Ec)
cinética (Ec), mientras que la, mientras que la relacionada con la posición es relacionada con la posición es lala energía potencial (Ep)
energía potencial (Ep). Por ejemplo,. Por ejemplo, un péndulo que oscila tiene una
un péndulo que oscila tiene una energía potencial máxima en los energía potencial máxima en los
extremos de su recorrido; en todas las extremos de su recorrido; en todas las posiciones intermedias tiene energía posiciones intermedias tiene energía cinética y potencial en
cinética y potencial en proporcionesproporciones diversas. La energía se manifiesta en diversas. La energía se manifiesta en varias formas, entre ellas la energía varias formas, entre ellas la energía mecánica, térmica, química, eléctrica, mecánica, térmica, química, eléctrica, radiante
de energía pueden convertirse en otras formas mediante los procesos
adecuados.
En el proceso de transformación puede perderse o ganarse una forma de energía, pero la suma total permanece constante.
Un peso suspendido de una cuerda tiene energía potencial debido a su posición, puesto que puede realizar trabajo al caer. Al disparar un fusil, la energía potencial de la pólvora se transforma en la energía cinética del proyectil. La energía cinética del rotor de una dinamo o alternador se convierte en energía eléctrica mediante la inducción electromagnética. Ésta energía eléctrica puede a su vez almacenarse como energía potencial de las cargas eléctricas en un condensador o una batería, disiparse en forma de calor o emplearse para realizar trabajo en un dispositivo eléctrico. Todas las formas de energía tienden a transformarse en calor, que es la forma más degradada de la energía. En los dispositivos mecánicos la energía no empleada para realizar
trabajo útil se disipa como calor de rozamiento.
Las observaciones empíricas del siglo XIX llevaron a la conclusión de que aunque la energía puede transformarse no se puede crear ni destruir. Este concepto, conocido como principio de conservación de la energía, constituye uno de los principios básicos de la mecánica clásica. Al igual que el principio de conservación de la materia, sólo se cumple en fenómenos que implican velocidades bajas en comparación con la velocidad de la luz. Cuando las velocidades se empiezan a aproximar a la de la luz, como ocurre en las reacciones nucleares, la materia puede transformarse en energía y viceversa. En la física moderna se unifican ambos conceptos, la conservación de la energía y de la masa.
Como ejemplo, se muestra los valores de la energía para un péndulo simple únicamente en sus valores extremo (Figura 1):
Figura 1. Valores de la energía al momento de iniciarse la trayectoria (Ep) y cuando pasa por la posición
de equilibrio (Ec)
1.2 Modelo teórico para el sistema péndulo-cuchilla
Asumiendo que no existe resistencia del aire, la ecuación que nos relaciona la altura del péndulo (h) con el desplazamiento sobre el piso (x), considerando el movimiento parabólico descrito después de romperse el hilo es:
h = X 2 /4y
EJERCICIOS DE CONSERVACION DE LA ENERGIA
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
SISTEMA CUCHILLA-BALÍN
se realizó el montaje como se muestra en la Figura 2. Teniendo en cuenta todas las precauciones del caso con la cuchilla de afeitar y además que el hilo de coser fuera cortado lo más cerca posible al balín
para evitar cabeceos y ángulos de
tiro diferentes de cero.
Figura 2. Montaje experimental del sistema Cuchilla-balín
Se procedió a llenar la Tabla 1
usando para cada caso un valor de h diferente, donde Vfpéndulo, es la velocidad de la
masa justo cuando el hilo es
Altura máxima h Ec = 2 2 1 mv Ep = mgh Ep = mgh
roto y V0,parabólico es al
velocidad inicial del
movimiento parabólico también cuando el hilo es roto.
Para poder hallar Péndulo se usó la siguiente ecuación:
= √ 2ℎ
G=9, 77 (grav edad en Palm ira) H=va riable Para hallar la V0pa raboli co se usó la siguiente ecuación:0 = 2
G=9,77 (gravedad en Palmira) X=desplazamiento balín
Y= constante (1.06 m)
Reemplazando en las anteriores ecuaciones los valores que se
obtuvieron y se establecieron se llenó la siguiente tabla:
y=_______106__________cm. Tabla 1.
Para verificar que estos datos están bien se procedió a hacer el
Porcentaje de error para cada caso, donde si Er% <= 10% el experimento quedo bien ejecutado, de lo contrario, si Er% > 10 % se vuelve a realizar el experimento. El porcentaje de error
se halla con la siguiente ecuación:
% = |0 −|
0 100
Los porcentajes de errores que se obtuvieron respectivamente fueron los siguientes: h(cm) X(cm) Vf,péndulo (m/s) V0,parabólico (m/s) 4 45 0,88 0,96 8 60 1,25 1,28 12 76 1,53 1,63 16 90 1,76 1,93 20 94 1,97 2,01 24 98 2,16 2,10 28 105 2,33 2,25 32 117 2,50 2,51 Vf,péndulo (m/s) V0,parabólico (m/s) Er% 0,88 0,96 8,33 1,25 1,28 2,34 1,53 1,63 6,13 1,76 1,93 8,80 1,97 2,01 1,99 2,16 2,10 2,8 2,33 2,25 3,55 2,50 2,51 0,39y = 24,257x
0,4502R² = 0,9886
0 20 40 60 80 100 120 140 0 5 10 15 20 25 30 35 Demostrar la siguiente ecuación: h = X 2 /4yReemplazamos los valores que tenemos y verificamos que la ecuación es cierta:
ℎ =
(5)^
(6)
= 4,77
De esta manera verificamos que la ecuación es correcta, debido que cuando el balín alcanza un
desplazamiento (x) de 45 cm tiene una altura (h) de 4 cm.
Graficando h vs x, se obtiene
una curva de tipo potencial
CONCLUSIONES BIBLIOGRAFIA
http://www.metas.com.mx/uti
leras/calculoacelgravedad.p hp
