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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA DE ELECTRÓNICA LABORATORIO LABORATORIO N°4: INFORME TRABAJO Y ENERGÍA

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OBJETIVOS  Verifcar el teorema de trabajo y energía.  Determinar la variación de la energía cinética entre dos puntos B y    

Z. Verifcar la constante de deormación del resorte. Calcular el trabajo de la uera el!stica entre los puntos B y Z. Construir una gr!fca de la deormación del resorte vs uera para calibrar los resortes " y B. Calcular el porcentaje de error

CONCLUSIONES  #e concluyó $ue la energía y el trabajo entre dos puntos tiene el



   

mismo valor y con esto se verifca el teorema del trabajo y de la energía. %ara tener una mayor e&actitud se necesita casos ideales donde no intervengan los agentes e&ternos como la uera de roamiento. 'l trabajo de la uera el!stica ue de (.)(**+* ,. 'l trabajo realiado por una trayectoria cerrada es igual a cero. #e consideró la variación de la energía potencial el!stica- ya $ue esta produce un trabajo. #e obtuvo un porcentaje de error del +.(/.

1. INTRODUCCION 'n el siguiente inorme de trabajo y energía se comprobó e&perimentalmente e&perimentalmente la conservación de la energía mec!nica de un puto B a Z y $ue los resortes generan ueras conservativas- 0aciendo $ue la variación de la en ergía mec!nica sea apro&imadamente igual al trabajo empleado en un mismo desplaamiento.

2. FUNDAMENTO TEORICO

Cuando sobre un cuerpo act1a una uera y el cuerpo e&perimenta un desplaamiento

∆ S - se dice $ue la uera 0a realiado un trabajo





'ste trabajo elemental puede ser positivo o negativo dependiendo de las direcciones de 4 y del desplaamiento

∆S .

Cuando el cuerpo se mueve a lo largo de una curva por accion de una uera variable- entonces en un tiempo muy pe$ue5o

dt

- y el

elemento de trabajo asociado a este desplasamiento sera3 dW = F . dS

Donde 4 se considera esencialmente constante durante este desplasamiento. %ara la trayectoria del cuerpo indicada en la fgura 6entre los puntos

i

y f - el trabajo realiado entre estos dos puntos

sera3

W =

∑ ∆ W =∑ F . ∆ S k

k

k





f

∫

W = F . dS i

#e demuestra $ue este trabajo 7 es igual a3 W = E C f − E C i =∆ ( EC )

88'l trabajo realiado por la uera resultante $ue actua sobre un cuerpo es igual al cambio de la energia cinetica de dic0o cuerpo99. " este resultado se le conoce como el teorema 88teorema trabajo:energia99. ;tra orma de escribir la ecuacion anterior es la siguiente3 1

2

1

W = m V f − m V i 2

Donde

2

2

V f

es la velocidad del cuerpo en el punto fnal y

V i

es la

velocidad del cuerpo en la posicion de la trayectoria considerada. %ara verifcar el terorema del trabajo:energia- nos valemos de un disco metalico $ue se encuentra suspendido por un colc0on de aire de manera $ue cuando este se desplase sobre la superfcie plana del vidrio- las ueras de riccion se pueden considerar insignifcantes.




#i el disco es conectado a un c0ispero electronico- se puede registrar la trayectoria $ue describe el centro del disco bajo la accion de las uerascomo se muestra en la fgura = y de esta manera podemos medir3 el desplaamiento entre cada par de puntos vecinos2 la velocidad instant!nea como una apro&imación a la velocidad media entre dos marcas vecinas.

>ambién >ambién podemos podemos medir medir la elongacion elongacion ?longitud ?longitud fnal fnal @ longitud longitud fnalA de cada resorte y por lo tanto la uera $ue cada resorte ejerce sobre el disco. "si mismo- encontramos la componente de la uera resultante tangente a la trayectoria. 3. MATERIALES

        

%lanc0a de vidrio en marco de madera n disco con sistema eléctrico n c0ispero electrónico con su uente de poder Dos resortes na 0oja de papel eléctrico y dos 0ojas de papel bond Dos pesas de (g y dos pesas de ((g cada una na regla milimetrada- comp!s y dos escuadras n cronometro digital n nivel





4. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

. #e niveló niveló 0oriontalmen 0oriontalmente te la superfcie superfcie de la planc0a planc0a de vidrio vidrio para evitar $ue el disco se mueva. 6. "rmamo "rmamos s el disco disco y los resor resortes. tes. +. #e encontr encontró ó la recuenci recuencia a del c0ispero c0ispero.. =. 'nsayamos 'nsayamos la trayectoria trayectoria deseadadeseada- orma orma de eleE- sin encender encender el c0ispero. . Colocamos Colocamos el papel papel "+ sobre sobre la planc0a de vidriovidrio- se marcó marcó el punto e&tremo fjo " y B de cada resorte. F. #e procedió procedió a llevar llevar el c0ispero c0ispero 0asta 0asta la posición posición inicial- y en el momento de soltarlo se encendió el c0ispero. "pagamos el c0ispero en el instante $ue cru su trayectoria. G. Hepetimos esta esta acción en 0ojas 0ojas dierentes dierentes y se escogió la la $ue tiene m!s de 6( ticIs. ). Hetiramos los los resortes resortes y medimos medimos sus longitudes longitudes naturales. naturales. *. 'ncontramos 'ncontramos la calibración calibración para cada cada uno de los resortes. resortes.

5. OBSERVACIONES •

%ara la calibración del c0ispero se tuvo $ue considerar la masa del tubo de o&ígeno- $ue 0acía $ue el c0ispero se valle de un lado a







•

•

#e pudo notar $ue el tiempo de reacción de las manos al momento de soltar y prender el c0ispero genera un margen de error para la medición de la recuencia. #e consideró líneas rectas de un ticI a otro ticI por ser en tiempos muy pe$ue5os.

6. BIBLIOGRAFIA

 Janual del laboratorio de 4ísica e&perimento ). Koung 4reedm 4reedman an : 4ísica universitaria universitaria Vol.: Vol.:  Koung

 Lumberto
7. CALCULOS, CALC ULOS, RESULT RESULTADOS Y GRAFICOS Lallando la velocidad inicial

V

V

?A

N ?r(.@ r.A O ticI N .+6cmO(.(6=s N cmOs

?+A

N ?r6.@ r+.A O ticI N 6.6cmO (.(6=s N *+.G cmOs V

?6A

N ?vPv+A O 6 N G=.+) cmOs N (.G=+) mOs





Lallando la variacion de la energia elastica3 1

2

1

W = K X f − K X i 2

0.4069

7N

,

2

2

QQ?6A

#umando ?A y ?6A para 0allar el trabajo neto3 (.=6) P

0.4069

= 0.835 J

Q..?+A

Lallando el trabajo realiado por la uera de los resorte ?ver la tablaA3 f

7

¿∫ F . dS i

7 N (.)(**+* ,

Q.?=A

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