UNIVERSIDAD NACIONAL TECNÓLOGICA DE LIMA SUR INGENIERIA ELECTRÓNICA Y TELECOMUNICACIÓNES
Laboratorio de Física I Experimento Nº 6 Trabajo Tr abajo y Energía
Docente
: Msc. San Bartolomé Montero a!me.".
C!clo
: III
#ec$a %e real!&ac!'n
: ()*)+*,)+-
#ec$a %e entrea
: +(*),*,)+-
Al/mno
: Cama Ir!arte0 M!/el Anel
C'%!o
: ,)+(,))-,1
2ILLA EL SAL2ADOR0 #EBRERO DEL ,)+-
1 OBJETIVOS.Tra3a4o:
2er!5!car 6/e el tra3a4o es !n%e7en%!ente %el cam!no 6/e se recorre %es%e el 7/nto %e 7art!%a al 7/nto 5!nal.
Ener8a:
Determ!nar la ener8a conten!%a en /n m/elle en tens!'n0 /t!l!&an%o el 7r!nc!7!o %e conser9ac!'n %e la ener8a.
2 | Pá gi na
2 FUNDAMENTO TEÓRICO.-
3 MATERIALES.1
Tra3a4o:
!e estat!9o 2ar!lla so7orte0 ;)) mm 2ar!lla so7orte0 ,-) mm N/e& %o3le <,= Carr!l Carr!to 7ara me%!%as > e?7er!mentos
Torre 7ara carr!to 7ara me%!%as > e?7er!mentos D!nam'metro0 +N D!nam'metro0 ,N esa %e ran/ra0 -) <(= asa%or 3 | Pá gi na
laca con escala C!nta métr!ca0 ,m
Se%al
D!nam'metro0 ,N asa%or laca con escala C!nta métr!ca0 ,m So7orte 7ara t/3os %e 9!%r!o
Ener8a:
!e estat!9o 2ar!lla so7orte0 ;))mm N/e& %o3le <,= lat!llo 7ara 7esas %e ran/ra0 +) esa %e ran/ra0 +) <(= M/elle $el!co!%al0 (N*m
4 | Pá gi na
5 PROCEDIMIENTO .
Tra3a4o:
1. 2.
on /n tro&o %e se%al en el 7asa%or %el carr!to0 7ara colar %el %!nam'metro %e ,N. Monta el 7lano !ncl!na%o se@n la 5!/ra (0 con el 7!e estat!9o0 la n/e& %o3le > la 9ar!lla so7orte corta 7ara a7o>ar el carr!l. #!4a la 7laca con /na n/e& %o3le a la 9ar!lla corta0 en 7os!c!'n $or!&ontal. Coloca el carr!l a /na alt/ra %e $ ,)cm. Le9anta el carr!to con el %!nam'metro a la alt/ra $0 > lee s/ 5/er&a 7or 7eso #. Dé4alo so3re la 7laca 4/nto al carr!l. Anota $ > # en la ta3la +. Coloca el carr!to en el e?tremo !n5er!or %el carr!l. En anc$a en él el %!nam'metro %e +N0 > t!ra so3re el 7lano !ncl!na%o lentamente0 $asta lle9ar el carr!to al e?tremo s/7er!or. M!entras t!ras0 lee lo 6/e marca el %!nam'metro0 > anota el 9alor # en la ta3la +. M!%e el recorr!%o l %el carr!to so3re el 7lano !ncl!na%o. Anota tam3!én este 9alor. Cara el carr!to s/ces!9amente con masas %e -)0 +)) > +-)0 re7!t!en%o las me%!c!ones. A/menta la alt/ra $ a ()cm0 re7!te las me%!c!ones. Lle9a to%os los 9alores a la ta3la +.
3. . !. 6.
". #. $. 1%.
Figura 1. Montaje Experimental
Ener8a: Experimento pre&iminar 1
a. "a& el monta4e %e la 5!/ra 1. b. Le9anta /na masa %e 1) con el %!nam'metro0 > o3ser9a lo 6/e marca. c. #!4a el m/elle $el!co!%al lo ms alto 7os!3le en la 9ar!lla so7orte. d. T!ra $ac!a a3a4o %el m/elle con el %!nam'metro0 > o3ser9a lo
6/e marca en
%!st!ntas tens!ones. Experimento pre&iminar 2
C/ela /na masa %e 1) %el m/elle0 > %é4ala caer. O3ser9a lo 6/e oc/rre. Ba4a el 7/nto %e s/s7ens!'n %el m/elle lo necesar!o 7ara 6/e la masa roce la mesa en el 7/nto !n5er!or %e !n9ers!'n %e la osc!lac!'n. c. S/4eta la masa c/an%o to6/e la mesa0 s/4étala > o3ser9a c'mo cont!n@a el e?7er!mento. a. b.
Experimento principa& a.
C/ela %el m/elle el 7lat!llo 7ata 7esas %e ran/ra
%eterm!na s/
b.
alaram!ento ∆ l. A/menta la masa %e +) en +)0 $asta /n m?!mo %e 1)0 > %eterm!na 7ara ca%a masa el ∆
alaram!ento
l.
Anota en la ta3la , to%os los 9alores %e ∆ l.
c.
d. e. '. g. (. i.
Calc/la las alt/ras h a 7art!r %e h = , ∆ l 0 > anota tam3!én estos 9alores en la ta3la ,. Coloca la 7laca en la n/e& %o3le !n5er!or <5!/ra -=0 a la alt/ra h 6/e $as calc/la%o 7ara m = +). Ele9a la masa m +) <7lat!llo= con el %!nam'metro $asta la 7laca0 le>en%o m!entras la s/3es la 5/er&a 7or 7eso F g . Anota este 9alor en la ta3la ,. Des7la&a en 7/nto %e s/s7ens!'n %el m/elle $asta 6/e s/ anc$o !n5er!or se enc/entre 4/sto a la alt/ra %el anc$o %el 7lat!llo. C/ela el 7lat!llo %é4alo caer. O3ser9a el 7roceso. Re7!te el e?7er!mento <( 9eces= %e la m!sma 5orma con las masas m ,)0 ()0 1).
6 CUESTIONARIO .
Tra3a4o:
1. )omp&eta &a tab&a 1 de ac*erdo a& procedimiento +partes e, ', g, (, i y j-. h
m (g)
,)
-) +)) +-) ,))
F g
0.4 0.9 1.4 1.9
W H F
0.2 0.44 0.6 0.84
W Z
m=
=
8 18 28 38
12 26.4 36 50.4
()
-) +)) +-) ,))
0.5 0.98 1.46 1.94
0.3 0.6 0.9 1.22
15 29.4 43.8 58.2
18 36 54 73.2
Masa %el carr!to m -)0 # ).1 N
Lon!t/% %el recorr!%o l ;) cm
2. )a&c*&a e& trabajo de e&eaci/n 0 ( . Fg, y anota e& res*&tado en &a tab&a 1.
3. )a&c*&a e& trabajo de tracci/n en e& p&ano inc&inado 0 & . F, y an/ta&o en &a tab&a s*perior. . )ompara e& trabajo de tracci/n con e& de e&eaci/n. 45* enc*entras7
W H
ara las me%!c!ones con $ ,)0 la relac!'n W ≅ 0.66 7ara to%os los casos. Z W H
ara las me%!c!ones con $ ()0 la relac!'n
W Z
≅
0.81
7ara to%os los casos.
!. 48or 9* no son ig*a&es &a '*er:a por peso Fg y &a '*er:a de tracci/n F7 ;ib*ja *n para&e&ogramo de '*er:as.
or6/e la 5/er&a %e tracc!'n # es la com7onente en el 7lano !ncl!na%o0 %e #
# # cos
# # cos
a -(
a ;)
# ).1N
# ).-N
;. F/é oc/rre c/an%o s/eltas el carr!to en el e?tremo s/7er!or %el carr!lH E?7l!6/e. El carr!to se %esl!&a nat/ralmente $asta el 5!nal %e la ram7a.
". 4Es esto mismo &o 9*e oc*rre c*ando s*bes e& carrito a &a p&aca co&ocada en e& extremo s*perior de& carri&7
No0 7/es 7ara s/3!r el carr!to $asta lo alto %e la ram7a se neces!ta /na 5/er&a e?terna s/7er!or a #.
#. 45* ap&icaciones pr
A/n6/e 7ara s/3!r el carr!to $asta la 7arte s/7er!or %el 7lano !ncl!na%o <$asta /na alt/ra $=0 se neces!tar8a /na 5/er&a e?terna0 s/ /t!l!%a% ra%!ca en 6/e %!c$a 5/er&a es menor a la 5/er&a 6/e se neces!tar8a 7ara s/3!r el carr!to $asta la alt/ra $ s!n 6/e e?!sta la ram7a o 7lano !ncl!na%o.
/esto 6/e res7ecto al 7lano !ncl!na%o0 7ara las 7r!meras me%!%as se neces!tar8a 6/e /na #e?t sea ma>or 6/e # ).,N0 en cam3!o s! el o34eto 5/era le9anta%o en el a!re0 s!n el 7lano !ncl!na%o0 se neces!tar8a 6/e #e?t sea ma>or a # ).1N. El m!smo 7r!nc!7!o se /t!l!&a en el torn!llo0 7/es este es /n 7lano !ncl!na%o %o3le > $el!co!%al.
Ener8a:
1.
Com7lete la ta3la , %e ac/er%o al 7roce%!m!ento %el e?7er!mento 7r!nc!7al <7artes: a0 30 c0 %0 e > 5=.
S
∆l
(
m
F g
(N
h
c
W H
)
0.
cm
C
m
)
6
1.
65
1
. 25
5
3
6 1
.
c
1.6
6.
+) 6
m)
(N
)
.
( (Nc
m ) 3
W S
0.
4.4
2
4.
1
2.
,)
35
8
.
48
4
9
.
8 1
0.
8.7
9
8.
1
5.
()
45
3
.
73
7 4
1
0.
15.
3
59
34
.3
9.
2
2
1)
15
6 4
2. =na masa m a *na a&t*ra ( posee *na energía potencia& 08, 9*e es ig*a& a& trabajo de e&eaci/n 0 rea&i:ado. >i &o dejas ?caer@ co&gada de *n m*e&&e, s* energía potencia& se trans'orma de n*eo. 4)/mo se percibía esta trans'ormaci/n en e& experimento pre&iminar 27
Se 7erc!3e a tra9és %el mo9!m!ento osc!lator!o 6/e %escr!3e el m/elle $el!co!%al0 la ener8a 7otenc!al se trans5orma en c!nét!ca.
3. >i s*jetas &a masa de& m*e&&e c*ando &&ega a& p*nto m
EL m/elle 9/el9e a osc!lar0 7/esto en ca%a !nstante l/eo %e 7asa el 7/nto %e e6/!l!3r!o %el m/elle0 la ener8a c!nét!ca se 9/el9e a con9ert!r en ener8a 7otenc!al0 as8 s/ces!9amente $asta 9ol9er a alcan&a el e6/!l!3r!o.
. )a&c*&a, a partir de &os a&ores medidos de (, m, y Fg e& trabajo de e&eaci/n 0, y an/ta&o en &a tab&a 2.
!. Anota en &a tab&a 2 &os a&argamientos > ( y &a energía e& 0. 6. )a&c*&a e& 'actor ) a partir de &os a&ores de energía e& +2%g- por 0> +1%g-, etc. L&ea a &a tab&a 2 &os a&ores de ). 45* obseras en estos a&ores7
Los 9alores se %/7l!can en ca%a me%!%a real!&a%a.
". )onstr*ye *n gr<'ico +0> s >- con &os a&ores de &a tab&a 2. 45* trayectoria tiene &a c*ra res*&tante de *nir &os p*ntos7 B
osee /na tra>ector!a l!neal a4/sta%a e?7resa%a 7or la f ( x )=5.74 + 1.38 x
Gráf! "#S $% S& 30 26
25 20
19.4
ra!a"o #$ (N.cm) 15
12.8
10 6.6
5 0
0
2
4
6
8
10
12
14
Alargamiento S (cm)
#. 45* re&aci/n se ded*ce entre > y 0> de &as mediciones y c<&c*&os7
El tra3a4o Js es %!rectamente 7ro7orc!onal al alaram!ento S.
∆ W =1.38 ∆S
16
18
' CONCLUSIONES.
Se %!ce 6/e /na 5/er&a real!&a tra3a4o c/an%o altera el esta%o %e mo9!m!ento %e /n c/er7o. El tra3a4o %e la 5/er&a so3re ese c/er7o ser e6/!9alente a la ener8a necesar!a 7ara %es7la&arlo+ %e manera acelera%a. El tra3a4o es /na man!t/% 58s!ca escalar 6/e se re7resenta con la letra J <%el !nlés JorK= > se e?7resa en /n!%a%es %e ener8a0 esto es en 4/l!os o 4o/les <= en el S!stema Internac!onal %e Un!%a%. Ener8a se %e5!ne como la ca7ac!%a% 7ara real!&ar /n tra3a4o. En tecnolo8a > econom8a0 ener8a se re5!ere a /n rec/rso nat/ral en%o a s/ tecnolo8a asoc!a%a= 7ara e?traerla0 trans5ormarla > %arle /n /so !n%/str!al o econ'm!co. La ener8a 7otenc!al Es la ener8a 6/e se le 7/e%e asoc!ar a /n c/er7o o s!stema conser9at!9o en 9!rt/% %e s/ 7os!c!'n o %e s/ con5!/rac!'n. S! en /na re!'n %el es7ac!o e?!ste /n cam7o %e 5/er&as conser9at!9o0 la ener8a 7otenc!al %el cam7o en el 7/nto
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