Laboratorio de Fisica. Practica 6. Conservación de la Energía

ENERGÍA POTENCIAL Y CINÉTICA CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA (despreciando fricción) OBJETIVOS · Observar la variación de la energía cinética en función de la energía potencial gravitacional de una partícula. · Observar la variación del alcance horizontal en función de la energía cinética inicial en un tiro parabólico de una partícula. · Efectuar medidas de pendientes en una gráfica realizada en papel milimetrado. · Determinar indirectamente la ley de la conservación de la energía mecánica.

MATERIAL Hilo Balín Cuchilla Regla Papel carbón Soporte vertical Plano metálico o de madera Papel milimetrado

MONTAJE

En el montaje de la figura, el péndulo está formado por un balín suspendido de un hilo de coser y la cuchilla se dispone exactamente en el punto A, con el filo dispuesto, de tal forma que corte el hilo cuando el balín llegue a ese punto, después de soltarse desde una altura h.

FUNDAMENTOS TEÓRICOS La suma de la energía cinética y potencial gravitacional de un objeto de masa m que se encuentra en un campo gravitacional se conserva en el tiempo y se conoce como energía mecánica, esto es

E=K+U Donde K la energía cinética dada por  por  U = mgh.

(1)

K = mV2 /2. U es la energía potencial dada

Y V la velocidad del objeto. g es la aceleración de la gravedad, esto es la magnitud del campo gravitacional g y h la altura a la cual se encuentra el objeto, medida desde el nivel de referencia que se use para determinar la energía potencial. La ley de la conservación conservación de la energía establece que la energía cinética del balín en el punto A, es igual a la energía potencial potencial gravitacional gravitacional del del balín antes de ser  liberado (medida desde la horizontal que pasa por A), esto es:

mgh = mV2 

/2.

(2)

Cuando una partícula describe una trayectoria parabólica el alcance horizontal, x, está dado por: x = vt, donde v es la componente horizontal de la velocidad inicial (velocidad del balín cuando pasa por el punto A) y t es el tiempo de vuelo de la partícula, mientras que y, la altura que desciende la partícula desde el punto A, está dado por: y = gt2/2, donde g es la aceleración de la gravedad y t como se mencionó mencionó antes antes es el tiempo de vuelo vuelo de la partícula partícula.. De estas dos ecuaciones podemos deducir la expresión:

V2 = gX2 /(2y)

(3)

Reemplazando esta expresión para en la ecuación (2) podemos obtener

h = x2 

/4(y)

(4)

PROCEDIMIENTO: •

•

•

Realice el montaje indicado y asegure que todas las partes estén fijas y debidamente alineadas.

Para un mismo valor de h, libere el balín al menos cinco (5) veces y determine el valor de x. Observa alguna dispersión en el valor de x? Cuál es la incertidumbre en la medida de x?. Tome al menos diez (10) valores diferentes de h y repita el procedimiento. Tabule estas mediciones.

•

•

Obtenga un gráfico gráfico de h = f(x). Requiere la linealizar linealizar este gráfico?. gráfico?. Qué parámetros puede obtener obtener de la recta?. Qué representa cada uno de estos valores?. Cómo podemos establecer que se cumple la conservación de la energía mecánica en este experimento?

ANÁLISIS Y CONCLUSIONES GENERALES Visite el siguiente sitio WEB, para ampliación de los conocimientos al respecto de la conservación de la energía mecánica. http://dvf.mfc.uclv.edu.cu/Laboratorio %20Virtual/SIDEF2/Anexos/Fis %20Virtual/SI DEF2/Anexos/FisicaUEM/Ensino icaUEM/Ensino/Ispjae/Mecanica/tra /Ispjae/Mecanica/trabener/bucle/riz bener/bucle/riz o2.htm.. o2.htm