Ciencias Básicas Aplicadas Aplicad as TECSUP – P.F P.F.R. .R.
CIENCIAS BÁSICAS APLICADAS
LABORATORIO LABORATORIO N°03
TEOREMA TRABAJO Y ENERGÍA
PROF. JEISON MANCHEGO PALOMINO
iNTEGRANTES: CARREON YUJRA PAUL MAMANI LOPE ELIZABETH GUTIERREZ HUANCA RONALDO
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Ciencias Básicas Aplicadas TECSUP – P.F.R.
PRÁCTICA DE LABORATORIO Nº 03 TEOREMA DEL TRABAJO Y EER!"A.
. OBJETI!OS #$ C%&p'%(a' la 'elaci)n en*'e el *'a(a+% aplicad% s%('e ,n %(+e*% - la a'iaci)n en s, ene'/a cin1*ica. 2$ Realia' cálc,l%s cine&á*ic%s (asánd%se en c%nside'aci%nes diná&icas &ecánicas. 3$ Calc,la' la p%*encia desa''%llada s%('e el &)il.
". MATERIALES
-
-
C%&p,*ad%'a pe's%nal c%n p'%/'a&a PASCO C#$%&'()TM ins*alad%
-
4n*e'5ace *+0 ,(i-)%#/ I(&)#1)
Sens%' de 5,e'a 6#$ Sens%' de &%i&ien*% 6#$ M)il PASCAR 62$ P%lea Pesas c%n p%'*apesas C,e'da 7a'illas Bases M%'daa de &ea Re/la.
3. FUNDAMENTO TE2RICO 3.. T##4'. C,and% se e+e'ce s%('e ,n c,e'p% ,na 5,e'a c%ns*an*e F 8,e 5%'&a ,n án/,l% 9 c%n la di'ecci)n del &%i&ien*%: el *'a(a+% 'ealiad% p%' es*e a/en*e &ien*'as el c,e'p% e5ec*;a ,n desplaa&ien*% <: se de=ne c%&% el p'%d,c*% del desplaa&ien*% p%' la c%&p%nen*e de la 5,e'a en la di'ecci)n del &%i&ien*%: as> 5 6 7F. C'% 98 . 9 78 D%nde ?: den%*a el *'a(a+% 'ealiad% p%' la 5,e'a F 8,e ac*;a s%('e cie'*% án/,l% 'espec*% a la di'ecci)n del desplaa&ien*%. La ec,aci)n 6#$: n%s &,es*'a 8,e el *'a(a+% de(e se' e
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En el sis*e&a M@S: el *'a(a+% se e
# e'/i% dina.c&: l,e/% c%&% # #0 dinas - #& #02 c&: *ene&%s 8,e # J #0 E'/i%s.
3.". E();# Se c%nside'a *áci*a&en*e la ene'/a c%&% la capacidad pa'a ace' ,n *'a(a+%: % (ien el *'a(a+% Gac,&,lad%H p%' ,n c,e'p%. El c%ncep*% de ene'/a es ,n% de l%s &ás 5',c*5e'%s de *%da la 5sica: - ade&ás de la 8,&ica (i%l%/a.
3.3. E();# Ci(<&i1# 7E18 Es la ene'/a 8,e *iene ,n c,e'p% p%' desplaa'se a de*e'&inada el%cidad s, al%' es*á dad% p%' la 'elaci)n> E1 6 7="8 > -" D%nde>
7"8
&: es la &asa del &)il - es la el%cidad.
Se p,ede de&%s*'a' la e
3.?. E();# P'&)(1i#/ 7EP8 Es a8,ella 'elaci%nada c%n la p%sici)n de ,n c,e'p%: e Sea ,n c,e'p% de &asa &: 8,e es lean*ad% e'*ical&en*e c%n ,n &%i&ien*% ,ni5%'&e: desde ,na p%sici)n en la c,al el cen*'% de /'aedad se enc,en*'a a ,na al*,'a -#: p%' enci&a del plan% ele/id% a'(i*'a'ia&en*e: as*a ,na al*,'a -2: - si se s,p%ne 8,e n% a- '%a&ien*%: la 5,e'a necesa'ia pa'a lean*a' el c,e'p% se'a c%ns*an*e e i/,al en &a/ni*,d al pes% &/: - de(e'á es*a' di'i/ida e'*ical&en*e acia a''i(a. A%'a: dad% 8,e c%n%ce&%s la 'elaci)n en*'e el *'a(a+% 'ealiad%: la 5,e'a e&pleada - la dis*ancia 'ec%''ida: es p%si(le: de=ni' l% si/,ien*e> 5 6 > 7@" @8
738
D%nde el ;nic% e5ec*% del a/en*e e<*e'i%' F: a sid% a,&en*a' la &a/ni*,d &/- desde s, al%' inicial &/- # al al%' =nal &/-2 32
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En c%ncl,si)n de=ni&%s la ene'/a p%*encial /'ai*a*%'ia E P/ : de ,n c,e'p% c%&% el p'%d,c*% del pes% &/ p%' la al*,'a -: de s, cen*'% de /'aedad 'espec*% a ,n plan% de 'e5e'encia ele/id% a'(i*'a'ia&en*e: as> EP 6 >@
7?8
La ene'/a p%*encial es*á as%ciada sie&p'e a ,na 5,e'a: as pa'a las 5,e'as de *ip% c%nse'a*ias: se c,&ple 8,e>
dE I dW 2
P
F .dr K 2
2
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7+8
F K dr
1
1
1
Una 5,e'a es c%nse'a*ia si el *'a(a+% 8,e 'ealia n% depende del 'ec%''id% sin% de l%s p,n*%s inicial - =nal.
3.+. P'&)(1i# 7P8 Se de=ne c%&% el *'a(a+% 'ealiad% p%' ,nidad de *ie&p%: es deci'> P dW
dt
I
78
dt
Pa'a 5,e'as c%nse'a*ias: d%nde la 5,e'a es c%ns*an*e: la p%*encia desa''%llada se p,ede calc,la' de la si/,ien*e 'elaci)n> P 6 F.-
78
3.. T)')># T##4'E();# Pa'a ,n %(+e*% de &asa &: 8,e e
W
Fdx
7*8 Si el *'a(a+% &%di=ca la p%sici)n e'*ical del %(+e*%: la ene'/a p%*encial /'ai*a*%'ia ca&(ia se/;n>
W
mgdy I
5 6 >@" >@
78
A%'a: si el *'a(a+% &%di=ca s%l% la el%cidad del %(+e*%: la ene'/a cin1*ica del %(+e*% ca&(ia se/;n>
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W
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21
Fdx
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dv dx 708 dt
1
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2
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2
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m2 v K m2 v 22
1 2
1
?: es el *'a(a+%: 2 es la el%cidad =nal del %(+e*% # es la el%cidad inicial.
?. PROCEDIMIENTO ?. T)')># &##4' )();#. 4n/'ese al p'%/'a&a PASCO C#$%&'() TM: a/a clic s%('e el ic%n% 1)# )9$)i>)(&' - se/,ida&en*e 'ec%n%ce'á el sens%' de &%i&ien*% p'eia&en*e inse'*ad% a la in*e'5ase *+0 ,(i-)%#/ I(&)#1). El sens%' de &%i&ien*% es ,n disp%si*i% c%&% ,n s%na' 8,e e&i*e p,ls%s de s%nid% - l,e/% l%s 'ec%/e: &edian*e es*e p'%cedi&ien*% calc,la las
Se/,ida&en*e p'%cede&%s a c%n=/,'a' dic% sens%': pa'a l% c,al ace&%s d%(le clic s%('e el ic%n% CONFIGURACI2N: selecci%na&%s p%sici)n: el%cidad - acele'aci)n: ade&ás &%di=ca&%s la 5'ec,encia de 'e/is*'% - la llea&%s as*a 0 6 0 lec*,'as p%' se/,nd%$. Una e cali('ad% el sens%' a''as*'a&%s el c%n% G1' s%('e el ic%n% sens%' de &%i&ien*% - selecci%na&%s la /'á=ca el%cidad acele'aci)n s *ie&p%: l,e/% ace&%s el &%n*a+e de la =/,'a 2.
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N' $)>i&# ,) )/ >-i/ '/$)) /# $'/)#.
A%'a c%l%8,e el &)il en la p%sici)n inicial 6a 0:# & del sens%'$: 'ealice las &edici%nes c%n la &asa de 0 /'a&%s s,spendida del il%. 4nicie la *%&a de da*%s s%l*and% el &)il - %p'i&iend% el (%*)n i(i1i' en la (a''a de c%n=/,'aci)n p'incipal de PASCO C#$%&'()TM. U*ilice las e''a&ien*as de análisis del p'%/'a&a pa'a de*e'&ina' la el%cidad &edia acele'aci)n &edia. Repi*a el p'%ces% as*a c%&ple*a' #0 &edici%nes: llenand% la *a(la #. B%''e las &edici%nes inc%''ec*as: n% al&acene da*%s innecesa'i%s.
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0.2N
#.30
#.3
#.N
#.
#.
0.N#
0.N
0.N3
0.N3#
0.N
#.22
#.23
#.3#
#.2
#.20
2.000
#.200
#.#00
#.200
#.200
0.32
0.33#
0.32
0.33
0.323
0.3##
0.3#
0.32N
0.3#
0.30
0.3#
0.2
0.2N2
0.2N
0.2N
0.2N3
0.2
Variación de la energía cinética del móvil al ir de la posición (a) hasta la posición (b) (J)
0.2
Trabajo total realizado sobre el móvil para lograr el desplazamiento desde (a) hasta (b). (J)
0.3#
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?.3 !)i1#1i( )/ &)')># )/ &##4' @ /# EK . 4n/'ese al p'%/'a&a PASCO C#$%&'() TM: a/a clic s%('e el ic%n% 1)# )9$)i>)(&' - se/,ida&en*e 'ec%n%ce'á el sens%' de 5,e'a 6 Ti' $'%i&i-': c%n 2 deci&ales$ - el sens%' de &%i&ien*% p'eia&en*e inse'*ad% a la in*e'5ase *+0 ,(i-)%#/ I(&)#1). A%'a *eniend% c,idad% de 8,e la c,e'da n% a/a nin/;n án/,l% c%n la s,pe'=cie: a''as*'e la &asa c%&% se e en la =/,'a 3: &ien*'as ace es*a %pe'aci)n s, c%&paQe'% /'a(a'á l%s da*%s en la c%&p,*ad%'a.
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Fi,# 3. Se/,nd% &%n*a+e.
C%n l%s da*%s p'%p%'ci%nad%s p%' l%s sens%'es de 5,e'a - &%i&ien*% p,ede calc,la' *an*% la ene'/a cin1*ica del &)il: as c%&% la p%*encia desa''%llada p%' la 5,e'a c%&% 5,nci%nes del *ie&p%. Pa'a *al =n a('a ,na /'a=ca F,e'a s p%sici)n - eli+a el *'a&% en el c,al la 5,e'a aplicada sea c%ns*an*e - 'ealice el a+,s*e lineal pa'a iden*i=ca' la 5,nci)n lineal : es*a e
0.2
#.
0.#2
2.N
2.32
0.3
0.0
0.2
0.0
0.N
0.#N
0.2
0.03
0.3
0.#
0.#2
0.#2
0.02 3
0.2#
0.0N
0.##
0.0
0.0
0.0#
0.0
0.02 0.##2 0.0 J J
0.0
#.
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3N
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+. CUESTIONARIO
+. T'>#(' )( 1,)(&# )/ $'1)%' T)')># &##4' )();# )%$'(#: .#.# C%n l%s 'es,l*ad%s &%s*'ad%s en la *a(la #: de*e'&ine la 'elaci)n en*'e la a'iaci)n de la Ec - el *'a(a+% *%*al 'ealiad%: en s, %pini)n se c,&ple el *e%'e&a *'a(a+%ene'/a: p%' 8,1
S se c,&ple: -a 8,e el al%' de la ene'/a cin1*ica s,5'e ,na a'iaci)n de(id% a 8,e la el%cidad es &%di=cada p%' el *'a(a+%: *al c%&%se %(se'a en la e
Es% de*e'&ina el *'a(a+%. P%' es% la 5)'&,la es ?F.d<
.#.3 En el e
0
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La &asa c%l/an*e es c%nse'a*ia -a 8,e p%see ,na 5,e'a c%ns*an*e 8,e n% a'a.
+." T'>#(' )( 1,)(&# )/ $'1)%' ) -)i1#1i( )/ &)')># )/ &##4' @ /# EK )%$'(#: .2.# El *'a(a+% calc,lad% c%&% in*e/'al de la 5,e'a 'espec*% de la dis*ancia es i/,al a a8,el calc,lad% c%&% la in*e/'al de la p%*encia 'espec*% al *ie&p% En*'e/,e l%s al%'es - el e''%' p%'cen*,al. 0.0 J 0.##2 J e''%'> 3.# .2.2 C)&% p,eden p'esen*a'se l%s 'es,l*ad%s pa'a de&%s*'a' el *e%'e&a del *'a(a+% - la ene'/a cin1*ica
Se p%d'a c%n*a' c%n ,n in*e'al% de *ie&p%: del c,al se'a p%si(le %(*ene' l%s al%'es en*'e ese in*e'al%. .2.3 Las 5,e'as de '%a&ien*% +,e/an ,n papel i&p%'*an*e en es*a e
La 5,e'a de '%a&ien*% dis&in,-e el al%' del *'a(a+%. Sin e&(a'/%: dic% n% es si/ni=ca*i%: p%' l% 8,e n% se l% *%&% en c%nside'aci)n. .2. Realice ,na in*e'p'e*aci)n de l%s al%'es %(*enid%s: pa'a T'a(a+%: Ene'/a Cin1*ica - P%*encia La ene'/a cin1*ica 8,e e&%s %(*enid% es la s,&a de la ene'/a cin1*ica inicial &ás el *'a(a+% 'ealiad%: la p%*encia es l% 8,e de&%') es*a. .2.. Analice *'es si*,aci%nes aplicadas a s, especialidad s%('e el *e%'e&a del T'a(a+% - Ene'/a #. Al a,*%&a*ia' al/,na acci)n en ,na de*e'&inada &á8,ina: se calc,la'á s, T'a(a+% - P%*encia. 2. Al 'ealia' &an*eni&ien*% a al/;n sis*e&a a,*%&a*iad% se alla'á s, can*idad de ene'/a 8,e c%ns,&e - s, niel de p'%d,cci)n. 3. U*ilia' di5e'en*es e8,ip%s a,*%&a*iad%s p'%d,ci'án T'a(a+%.
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. PROBLEMAS. L%s p'%(le&as a c%n*in,aci)n se desa''%lla'án de 5%'&a anal*ica. P'%(le&a 0#. Una pa'*c,la de 0.00 / *iene ,na 'apide de 2.00 &Vs en
el p,n*% A - ene'/a cin1*ica de .0 J en el p,n*% B. a$ s, ene'/a cin1*ica en A m. v
E
2
E
2
0.6 . 2
2
#.2 J
2
a$ s, 'apide en B E
m. v
2
.0
2
0.6 . v
2
&Vs
2
($ el *'a(a+% ne*% ine'*id% en la pa'*c,la c%n5%'&e se &,ee de A a B #.2 W . . J
P'%(le&a 02. Un &a'*ine*e de 2 #00 / se ,sa pa'a en*e''a' ,na i/a 4
de ace'% en la *ie''a. El &a'*ine*e cae .00 & an*es de 8,eda' en c%n*ac*% c%n la pa'*e s,pe'i%' de la i/a. Desp,1s claa la i/a#2.0 c& &ás en el s,el% &ien*'as lle/a al 'ep%s%. Aplicand% c%nside'aci%nes de ene'/a: calc,le la 5,e'a p'%&edi% 8,e la i/a e+e'ce s%('e el &a'*ine*e &ien*'as es*e lle/a al 'ep%s%.
m. v •
•
w=f . d
2
2
=m . g . h
w 5 d
v 1
5
2
2 =
m.v
2. g . h
2
22XN.XN.N &Vs m. v 5 2 d
d
2
5
2100 ∗9.9 2∗0.12
M
. APLICACI2N A LA ESPECIALIDAD 7S) $)%)(&# '% #$/i1#1i'()% )/ &)># )#/i#' #$/i1#'% # %, )%$)1i#/i#8.
2
.
Ciencias Básicas Aplicadas TECSUP – P.F.R.
Se p'esen*a'an ,n &ni&% de 2 aplicaci%nes del *e&a del la(%'a*%'i% 'e5e'id% a s, especialidad.
P%de&%s c%&ena' diciend% 8,e c,and% se desplaa ,na c%''ien*e p%' ,n c%nd,c*%' a dis*in*% p%*encial: se p'%d,ce ,n &##4'. C%n l% an*e'i%' p%de&%s de=ni' 8,e la P%*encia el1c*'ica 8,e se desa''%lla en ,na ca'/a es el c%cien*e en*'e el T'a(a+% el1c*'ic% - el *ie&p%: siend% s, ,nidad de &edida el ?a** 6?$: - s, e F'>#(' #%; )();#. D)nde> P P%*encia en ?a**s 6?$. T T'a(a+% en J%,le. * Tie&p% en se/,nd%s.
Las p'i&e'as &á8,inas A,*%&a*iadas si&ples s,s*i*,an ,na 5%'&a de es5,e'% en %*'a 5%'&a 8,e 5,e'an &ane+adas p%' el se' ,&an%: *al c%&% lean*a' ,n pes% pesad% c%n sis*e&a de p%leas % c%n ,na palanca 7T##4'8. P%s*e'i%'&en*e las &á8,inas 5,e'%n capaces de s,s*i*,i' la )();# ,&ana % ani&al p%' 5%'&as na*,'ales de ene'/a 'en%a(le: *ales c%&% el ien*%: las &a'eas: % ,n ,+% de a/,a.
En /ene'al se p,ede deci' 8,e la a,*%&a*iaci)n es el canal &edian*e el c,al se p,eden &%ni*%'ea' *%d%s l%s p'%ces%s 8,e %c,''en en l%s edi=ci%s &edian*e ,n T##4' de(ida&en*e 'ealiad% p%' el %&('e - las &a8,inas: l%s c,ales se c%&p%nen de ca(lead%s: c,a'*%s de &á8,inas: l%caliaci)n de l%s &%*%'es: 5%'&and% as )();# - en*ilaci)n % las p'%isi%nes ene'/1*icas.
*. OBSER!ACIONES .#
Se %(se') 8,e c,and% se 'es,ele ,n p'%(le&a sie&p'e se 'es,ele c%n el sis*e&a M@S.
.2
Se %(se') 8,e a- 'elaci)n en*'e el *'a(a+% aplicad% s%('e ,n %(+e*% la a'iaci)n en s, ene'/a cin1*ica
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Ciencias Básicas Aplicadas
se %(se') 8,e D%nde ?: den%*a el *'a(a+% 'ealiad% p%' la 5,e'a F 8,e ac*;a s%('e cie'*% án/,l% 'espec*% a la di'ecci)n del desplaa&ien*%
. CONCLUSIONES N.#
En c%ncl,si)n el *'a(a+% - la ene'/a es*án p'%5,nda&en*e 'elaci%nad%s: pe'% c,and% a(la&%s de *'a(a+% n% n%s es*a&%s 'e='iend% a la la(%' 8,e dese&peQan l%s %('e'%s % c,and% n%s 'e5e'i&%s a ene'/a n% esa 8,e se/;n l%s c%&e'ciales *eleisi%s pe'de&%s al ene+ece'. %: el *'a(a+% en 5sica se *'a*a de 8,e la 5,e'a 8,e se apli8,e s%('e el c,e'p%: - la dis*ancia 'ec%''ida p%' e5ec*% de la 5,e'a 8,e se aplica. Ta&(i1n de(e&%s c%nside'a'se ,n de*alle: el desplaa&ien*% 8,e se p'%d,ce de(e *ene' la &is&a di'ecci)n de la 5,e'a aplicada.
N.2
Se ap'endi) 8,e: en a,sencia de 5,e'as n% c%nse'a*ias: el *'a(a+% ec% p%' la 'es,l*an*e de 5,e'as e<*e'nas s%('e ,n c,e'p% de &asa & es i/,al al inc'e&en*% en la ene'/a cin1*ica del c,e'p%
N.3 Se ap'endi) 8,e c,and% el *'a(a+% e5ec*,ad% p%' la 5,e'a ne*a c%ns*an*e Fne*a al desplaa'se ,na pa'*c,la es i/,al al ca&(i% en la ene'/a cin1*ica dela pa'*c,la
0. BIBLIOGRAFIA 7%)( '>#&' ) /# APA8 Rec,pe'ad%> **p>VV.sc.e,.esVs(e(V=sicaVdina&icaV*'a(a+%Vene'/iaVene'/ia.*& Rec,pe'ad%> **p>VV=sica.,na.esVZd&aaV=sica#V&ec.*&l
