INTRODUCCION: La lata mágica es un experimento que busca explicar cómo se da la energía cinética y energía potencial en un mismo objeto. Energía es la capacidad de un sistema físico para realizar trabajo, esta se clasifica en distintos tipos de energía para el experimento a estudiar se investigaran los siguientes tipos de energía: La energía cinética: es la energía del movimiento es decir que la energía cinética se da cuando un objeto está en movimiento por medio de fuerzas externas que la provocan. La energía potencial: es la energía asociada con la posición del objeto, y se clasifica en: energía Potencial Gravitacional, Elástica, eléctrica, mecánica. La energía potencial elástica es energía potencial almacenada como consecuencia de la deformación de un objeto elástico. La energía potencial gravitacional es la energía que posee un objeto, debido a su posición en un campo gravitacional.
MARCO TEÓRICO. Que es la energía La energía es un concepto utilizado en el campo de las ciencias naturales en general; es una propiedad que le permite a cualquier objeto físico realizar algún trabajo. Todas las transformaciones que puede percibir el hombre de la naturaleza son producto de algún tipo de energía, ésta última es la fuente de todo movimiento. Se manifiesta con cambios físicos y químicos, como por ejemplo el derretimiento de un hielo (físico) o el proceso digestivo del hombre (químico). La energía es un concepto abstracto, es decir, no se refiere a un objeto físico, es una herramienta matemática para asignar el estado de un sistema físico. En física, los diversos tipos de movimientos se les atribuyen a un tipo de energía, como la energía potencial, cinética, electromagnética, entre otras. En esta casos solo estudiaremos dos tipos de energía: Energía cinética y energía potencial La energía cinética Es una forma de energía conocida como energía de movimiento, la energía cinética de un objeto es aquella que se produce a causa de sus movimientos que depende de la masa y velocidad del mismo, puede abreviarse por las letras “Ec” o “Ek”, se mide en Julios (J), la masa en kilogramos (kg) y la velocidad en metros
sobre segundos (m/s). Para que un cuerpo adquiera energía cinética o de movimiento; es decir, para ponerlo en movimiento, es necesario aplicarle una fuerza. fuerza. Cuanto mayor sea el tiempo que esté actuando dicha fuerza, mayor será la velocidad del cuerpo y, por lo tanto, su energía cinética será también mayor.
La energía potencial Es el tipo de energía mecánica asociada a la posición o configuración de un objeto. Podemos pensar en la energía potencial como la energía almacenada en el objeto debido a su posición y que se puede transformar en energía cinética o trabajo. El concepto energía potencia l, “U” se asocia con las llamadas fuerzas conservadoras. Cuando una fuerza conservadora, como la fuerza de gravedad, actúa en un sistema u objeto; la energía cinética ganada (o pérdida) por el sistema es compensada por una pérdida (o ganancia) de una cantidad igual de energía potencial. Una fuerza es conservadora si el trabajo realizado por ésta en un objeto es independiente de la ruta que sigue el objeto en su desplazamiento entre dos puntos. Otras fuerzas conservadoras son: la fuerza electrostática y la fuerza de restauración de un resorte.
A diferencia de la energía cinética, que era de un único tipo, existen distintos tipos de energía potencial: Energía potencial gravitatoria, Energía potencial elástica y Energía potencial eléctrica. Energía potencial gravitatoria, que es la que tiene un cuerpo por encontrarse bajo la influencia de un campo gravitatorio (en nuestro caso el terrestre), siendo la fuerza de la gravedad la que realiza un trabajo sobre el cuerpo. Energía potencial elástica, asociada a la fuerza recuperadora de un muelle o dispositivo similar al deformarse. Al comprimir o alargar un muelle se realiza trabajo, tra bajo, que queda almacenado en el mismo en forma de energía potencial elástica. Al igual que ocurría con la energía potencial gravitatoria, el trabajo coincide con el trabajo mecánico necesario para deformar el muelle de la posición inicial de equilibrio a la final, lo que se conoce como elongación del muelle. Para deformar el muelle es necesario realizar una fuerza F de igual dirección y sentido contrario a la fuerza de restitución del mismo peso (que viene dada por la ley de Hooke)
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Una fuerza externa actúa haciendo contacto con una lata colocada horizontalmente en una superficie plana, la fuerza externa hace que se produzca energía cinética sobre la lata, lata, al estar la lata en movimiento esta produce energía potencial elástica (ya que en su interior está compuesta con una goma elástica y tuercas debidamente unidas), que luego se convertirá nuevamente en energía cinética
HIPÓTESIS ¿Por qué cuando a una lata que está en reposo y se le aplica una fuerza exterior empujándolo ligeramente se observa que rueda hasta detenerse y sorprendentemente se observa que al detenerse empieza a moverse de nuevo pero hacia ti rodando hasta llegar al punto de partida?
OBJETIVOS
Lograr averiguar por qué la lata regresa a su punto de de partida. Analizar y comprender donde podemos encontrar energía cinética y potencial en nuestro medio, saber distinguirlas y aplicarlas correctamente en diversos casos utilizando debidamente las formulas correctas.
PARTE EXPERIMENTAL Materiales y métodos Una lata grande ejemplo de café, o una lata de refresco Un objeto pesado como pilas, borrador en goma, tuercas Dos palos de helado o mondadientes Goma elástica Tijeras
PROCEDIMIENTO Realizamos un agujero a la base de la lata y otro a la tapa de plástico utilizando las tijeras. Si se trata de una lata de refresco solo hacemos un orificio en la base. (El diámetro de estos dos agujeros dependerá del grosor de la goma elástica que poseas).
Enanchamos en la goma elástica a un objeto pequeño y pesado con un borrador, pilas o tuercas.
La goma elástica será pegada a la pila, borrador o tuerca tendrá dos extremos más connotados.
Uno de esos extremos es metido parcialmente por el agujero de la lata que previamente habíamos realizado.
En el resultado de este proceso quedará un agujero entre la goma, donde habrá que pasar un palillo para que la goma elástica se sujete. Teniendo un lado preparado se repite el proceso, que resulta bastante similar, en el otro lado de la lata, en el lado de la goma.
Finalmente, al pasar el otro lado de la goma por el agujero de la tapa y sujetarlo con un palillo, y enroscar la tapa en la lata, tenemos el resultado final: una "Lata Mágica" lista para su funcionamiento. Rodamos la lata sobre una superficie plana.
RESULTADOS Y ANÁLISIS El experimento de la lata mágica es quizás uno de los mejores para ver cómo funciona la transferencia de energía. Lo que sucede aquí es muy simple, la lata vuelve a nosotros porque ocurre una transferencia de energía, al rodar, la lata tiene energía cinética. Primero, a la lata se le ejerce una fuerza para que gire y se mueva. Cuando esta pierde velocidad, la energía de ese movimiento se transfiere en energía potencial a la banda elástica y luego de la banda se vuelve a transferir hacia la lata en forma de energía cinética. Todo ello la hace volver al mismo lugar. La clave de esta transferencia está en el peso que se colocó dentro de lata, adherida a la banda elástica. Cuando la lata gira, la banda se tuerce y ejerce una fuerza de torsión. Mientras tanto, la fuerza de gravedad empuja el peso hacia abajo, esta última fuerza es mayor que la primera y entonces la banda elástica continúa girando. Cuando toda la energía cinética de la lata girando se agota y se convierte en energía potencial, la lata se detiene y la parte de la banda enredada puede desenredarse. El peso en el centro de la banda hace que sólo los extremos no se enreden y que estos hagan que el resto de la banda se desenrede. Como resultado, la lata comienza a retroceder.
CONCLUSIONES: La energía solo puede llamarse cinética cuando el objeto se pone en movimiento y al chocar con otro pueda moverlo originando un trabajo y la fuerza pueda referirse como la posibilidad que tiene un cuerpo de producir daños a otro.
La energía potencial, que es la energía energía asociada con la posición del objeto .
la energía potencial elástica es la energía que se libera cuando un objeto que estaba comprimido, se suelta. La energía que tendrá dependerá de la deformación sufrida por el objeto, más deformación quiere decir más energía. Esta energía se puede utilizar para desarrollar trabajo.
Para deformar un resorte es necesario realizar una fuerza de igual dirección y sentido contrario a la fuerza de restitución del mismo peso
Al comprimir co mprimir o alargar un muelle se realiza trabajo, que queda almacenado en el mismo en forma de energía potencial elástica.
