Activity 19
PS-2826B
Trabajo y Energía Mecánica: Trabajo – Teorema de la energía, conservación de energía Cantidad
Equipos y Materiales
Part| Number
1 1 1 1 1 1 1 1 1m
PASPORT Xplorer GLX PASPORT Motion Sensor PASPORT Force Sensor 1.2 m PASCO Track GOcar Super Pulley with Clamp Hooked Mass Set Balance Braided Physics String
PS-2002 PS-2103 PS-2104 ME-6951 ME-9448A SE-8759 SE-8723 SE-8050
Objetivo El objetivo de esta actividad es comparar el trabajo hecho en un carrito y el cambio en la energía cinética del carrito. Determinar la relación de trabajo y la variación en la energía
Marco Teórico Para un objeto con masa m¸ que experimenta una fuerza neta F net net en una distancia d esto es W Fnet d paralela a la fuerza neta, la ecuación muestra el trabajo realizado, W. Si el trabajo cambia la posición vertical del objeto, la energía potencial gravitatoria del objeto cambia. Sin 1 1 2 2 W KE KEf KE i mv mv f i embargo, si el trabajo sólo cambia la velocidad del 2 2 objeto, la energía cinética del objeto, K E, cambia como se muestra en la segunda ecuación, donde W es el trabajo, v f es la velocidad final del objeto y vi es la velocidad inicial del objeto.
Medidas de Seguridad Siga las instrucciones para usar el equipo.
Vista Previa Use un sensor de fuerza para medir la fuerza aplicada a un carro por una cuerda atada a una masa descendente. Utilice el sensor de movimiento para medir el movimiento del carro, ya que es tirado por la cuerda. Utilice el Xplorer GLX para grabar y mostrar la fuerza y el movimiento. Determine el trabajo realizado en el sistema y la energía cinética final del sistema. Comparar el trabajo realizado para la energía cinética final.
Física con el Xplorer GLX
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Activity 19
Work and Energy
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Predicción 1. ¿Cómo se realiza el trabajo para acelerar el carro, qué sucederá con su energía cinética? 2. ¿Cómo es el trabajo realizado en el carro en comparación con su energía cinética final?
Procedimiento Configuración GLX 1.
Encienda el GLX ( ) y abra el archivo de configuración GLX titulado work energy. (Revise el apéndice al final de esta actividad.) El archivo está configurado para medir la fuerza 50 veces por segundo (50 Hz) y medir el movimiento 20 veces por segundo (20 Hz). La pantalla de gráfico se abre con una gráfica de la posición (m) y tiempo (s). El archivo también tiene un segundo gráfico (Gráfico 2) de la Fuerza (N) frente a la posición (m).
2.
Conecte el sensor de movimiento al sensor del puerto 1 en el GLX y conectar el sensor de fuerza al sensor de puerta 2.
Configuración del Equipo 1.
Ajuste el selector de rango en la parte superior del sensor de movimiento fijando en el icono de carrito.
2.
Colocar la pista en una superficie horizontal de tal manera que el carrito pueda moverse fácilmente de un extremo al otro.
Fig. 1: Select range
3.
Coloque la polea con sujeción a un extremo de la pista. Monte el sensor de movimiento en el otro extremo de la pista y ajustar el sensor para que se dirige a la polea.
4.
Monte el sensor de fuerza en la parte superior del carro. Añadir 200 g (0,2 kg) de masa a la cesta. Coloque el carro en la pista. Presione el botón ZERO en el sensor de fuerza
5.
Coloque una cuerda al carro y poner la cuerda en la polea. Ajustar la longitud de la cuerda para que cuando el carro está cerca a la polea, el final de la cuerda llega casi hasta el suelo.
6.
Ponga 20 g (0,02 kg) de masa en el extremo de la cuerda. Ajuste la polea hacia arriba o hacia abajo para que la cuerda sea paralela a la pista
Fig. 2: Equipment setup
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Poner el carro, cuerdas, masas, en una balanza, medir y registrar la masa total del sistema. (La energía cinética del sistema depende de toda la masa que está en movimiento.)
Registro de Datos NOTA: El procedimiento es más fácil si todo el grupo participa en la experiencia tanto en el manejo de los equipos como de la toma de datos con el GLX - Xplorer. 1.
Arrastrar el carro lejos de la polea hasta que la masa que cuelga esté justo debajo de la polea
2.
De soporte del cable del sensor de Fuerza para que el carro pueda moverse libremente.
3.
Pulse Inicio
para comenzar el registro de datos. Suelte el carro para que se mueva
hacia la polea 4.
Pulse
para detener la grabación de datos justo antes de que el carro llega a la polea
NOTA: No permitas que el carro golpee la polea.
Análisis Utilice la pantalla gráfica para examinar la Posición versus el tiempo y los datos de velocidad versus el tiempo. Utilice el segundo gráfico (Gráfico 2) para examinar la fuerza versus posición
1.
Para cambiar la pantalla de gráficos y para mostrar una
Fig. 3: Select data run
ejecución específica de datos, pulsar para activar el menú de eje vertical. Pulse las teclas de flecha ( ) para pasar a "Run # _" en la esquina superior izquierda. Pulse para abrir el menú, seleccionar los datos que se ejecutan (Run) en el menú, y presione 2.
para activar su elección.
Cambiar la pantalla gráfica para mostrar la velocidad versus tiempo. Pulse
para activar el eje vertical.
Pulse para abrir el menú de eje vertical. Utilice las teclas de flecha para seleccionar "velocidad" y pulse de nuevo para activar su elección
Fig. 4: Select ‘Velocity’
3.
Mueva el cursor hasta el valor máximo de la velocidad y registrar el valor en la tabla de datos
4.
Cambiar a la Gráfica 2. Pulse F4 ( 2' y presionar
5.
) para abrir el menú "Gráficos". Seleccionar 'Gráfico
para activar su elección
Encuentra el área bajo la curva. Mueva el cursor al comienzo de los datos. Presione F3 ( ) para abrir el menú 'Tools'. Seleccionar 'Area Tool' y pulse elección
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para activar su
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6.
El área bajo la curva se muestra por debajo del eje X. Registrar el valor como el trabajo realizado.
7.
Use la máxima velocidad y la masa del sistema (carro, sensor, cuerda, masas colgadas) para calcular la energía cinética final del sistema
Registre sus resultados y responder a las preguntas en la sección Informe de Laboratorio
Apéndice: Abrir un archivo GLX Para abrir un archivo específico GLX, vaya a la pantalla de inicio ( ). En la pantalla de inicio, seleccione ‘Data Files’ y pulse para activar su elección. En la pantalla Data Files, utilice las teclas de flecha para desplazarse hasta el archivo que desea. Pulse para abrir el archivo. Pulse el botón Inicio para volver a la pantalla de inicio. Pulse para abrir el gráfico.
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Work and Energy
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Reporte Laboratorio – Activity 19: Work and Energy Nombre ________________________________ Fecha ___________
Predicción 1.
¿Cómo se realiza el trabajo para acelerar el carro, qué sucederá con su energía cinética?
2.
¿Cómo es el trabajo realizado en el carro en comparación con su energía cinética final?
Datos Obtener gráficas de la ‘velocidad en función del tiempo’ y un gráfico de la ‘fuerza versus la posición’ de una serie de datos. Incluyen las unidades y las etiquetas de los ejes
Tabla Datos Item
Valor
Masa del sistema, total Velocidad, máxima Trabajo realizado Energía Cinética, final Porcentaje de diferencia
Cálculos Utilice la masa del sistema y la velocidad final (máximo) para calcular la energía cinética final del sistema. La energía cinética es K E
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2 mv donde m es la masa y v es la velocidad
2
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Calcule la diferencia porcentual entre el trabajo realizado (área bajo la curva de fuerza-posición) y la energía cinética final. %diff
W
K E W
100% .
Cuestionario 1.
¿Qué pasa con la energía cinética que se trabaja en el sistema?
2.
¿Cómo funciona la energía cinética final en comparación con el trabajo realizado?
3.
La energía cinética se mide en julios y el trabajo realizado se mide en newton * metros (N m). ¿Cuál es la relación entre un julio y un newton* metro?
4.
¿Tus resultados validan tus predicciones?
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