FISICA GENERAL PRACTICAS DE LABORATORIO PRACTICA No. 11: CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA MECÁNICA GRUPO No. 3
CRISTIAN RICARDO NIÑO N. CODIGO: 1.098.696.593 ALDAIR GONZALES LOPEZ CODIGO: 1.065.834.858 JOSE CARLOS MEJIA CODIGO: 18.959.743
GONZALO FESTER ALVIS TUTOR
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA 16 de noviembre del 2018
TABLA DE CONTENIDO
INTRODUCCION .................................................................................................................. 3 OBJETIVOS ........................................................................................................................... 4 PRACTICA No. 11: CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA MECÁNICA ......................... 5 MARCO TEORICO ............................................................................................................... 5 PROCEDIMIENTO ............................................................................................................... 6 ANALISIS DE RESULTADOS............................................................................................. 7 CONCLUSIONES .................................................................................................................. 9 REFERENCIAS ................................................................................................................... 10
INTRODUCCION
La energía mecánica total de un sistema es constante cuando actúan dentro del sistema sólo fuerzas conservativas. Asimismo podemos asociar una función energía potencial con cada fuerza conservativa. Por otra parte, la energía mecánica se pierde cuando esta presentes fuerzas no conservativas, como la fricción. La ley de la conservación de la energía constituye el primer principio de la termodinámica y afirma que la cantidad total de energía en cualquier sistema físico aislado (sin interacción con ningún otro sistema) permanece invariable con el tiempo, aunque dicha energía puede transformarse en otra forma de energía. En resumen, la ley de la conservación de la energía afirma que la energía no puede crearse ni destruirse, sólo se puede cambiar de una forma a otra, por ejemplo, cuando la energía eléctrica se transforma en energía calorífica en un calefactor. Dicho de otra forma: la energía puede transformarse de una forma a otra o transferirse de un cuerpo a otro, pero en su conjunto permanece estable o constante. nuestro último informe de laboratorio de física mecánica podríamos introducir que esta resumido todos nuestros conocimientos básicos en algo tan simple dado que toda la naturaleza es física, pero no toda la aplicamos como ya se explicó anteriormente pero lo minio si se utilizó como lo son vectores, dinámica, leyes de Newton, y los teoremas de energía y trabajo del cual están todos los temas resumidos he incluso algunos matemáticos como por ejemplo calculo, para no solo remplazar en la formula sino ser capaz de deducir la formula y saber exactamente de donde proviene cada pequeño resultado y así evitamos esos errores de creer que un Newton es fuerza igual a masa por aceleración y eso es falso esta es la fórmula necesaria para hallar newton, cabe aclarar que esta fórmula solo se podría aplicar en una dimensión, para 3 ya habría que hacer un análisis distinto dependiendo el problema planteado, aquí es donde se ve la importancia de saber analizar todo y en general la necesidad de pensar, de ingeniárnoslas como ingenieros que deseamos ser y no solo de remplazar en la formula.
OBJETIVOS
Estudiar la ley de la conservación de la energía mecánica. Determinar la variación de la energía cinética en función de la Energía potencial gravitacional de una partícula. Determinar 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, utilizando Excel.
Determinar indirectamente la ley de la conservación de la energía Mecánica.
PRACTICA No. 11: CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA MECÁNICA
MARCO TEORICO
LA ENERGÍA. La materia posee energía como resultado de su movimiento o de su posición en relación con las fuerzas que actúan sobre ella. La radiación electromagnética posee energía que depende de su frecuencia y, por tanto, de su longitud de onda. Esta energía se comunica a la materia cuando absorbe radiación y se recibe de la materia cuando emite radiación. LA ENERGÍA MECÁNICA De todas las transformaciones o cambios que sufre la materia, los que interesan a la mecánica son los asociados a la posición y/o a la velocidad. Ambas magnitudes definen, en el marco de la dinámica de Newton, el estado mecánico de un cuerpo, de modo que éste puede cambiar porque cambie su posición o porque cambie su velocidad. La forma de energía asociada a los cambios en el estado mecánico de un cuerpo o de una partícula material recibe el nombre de energía mecánica TRANFORMACION Y CONSERVACION DE LA ENERGIA La energía se puede presentar en formas diferentes, es decir, puede estar asociada a cambios materiales de diferente naturaleza. Así, se habla de energía química (cuando la transformación afecta a la composición de las sustancias), de energía térmica (cuando la transformación está asociada a fenómenos caloríficos), de energía nuclear (cuando los cambios afectan a la composición de los núcleos atómicos), de energía luminosa (cuando se trata de procesos en los que interviene la luz), etc. Si un sistema físico está aislado de modo que no cede energía ni la toma del exterior, la suma de todas las cantidades correspondientes a sus distintas formas de energía permanece constante. Dentro del sistema pueden darse procesos de transformación, pero siempre la energía ganada por una parte del sistema será cedida por otra.
PROCEDIMIENTO
1. Utilice la balanza para registrar el valor de la masa del balín y regístrelo como =______kg. NOTA: Escriba el valor de la masa al igual que todos los valores de
la práctica con tres cifras significativas. 2. Realice el montaje del laboratorio, como se muestra en la Figura 11.1. Tenga en cuenta que en el montaje se coloca un péndulo formado por una esfera suspendida de un hilo de coser, el bisturí se coloca en el punto B, de tal manera que corte el hilo cuando la esfera llegue a ese punto, después de soltarse una altura “h”.
3. En el plano metálico debe fijar una regla para determinar el valor de la altura “h”. 4. A una altura “h”, libere el balín tres veces, determine los valores de “x” y de “h” y regístrelos en la Tabla 11.1, teniendo en cuenta que esta primera altura se etiqueta como “ℎ1 ” 5.
Repita el procedimiento del numeral 4, para 4 valores diferentes de h y registre los valores de “h” y “x” en la Tabla 11.1.
ANALISIS DE RESULTADOS 1. ¿Qué tipo de trayectoria sigue el balín después de abandonar el punto B? h(m)
x(m)
ℎ1 =0,40m O,52m
U=mgh
(m)
y(m)
0,543m
0,163m
0,196
0,724
0,0131
0,46m
0,163m
0,245
0,730
0,013
0,60m
0,163m
0,294
0,923
0,021
0,73m
0,163m
0,343
1,404
0,049
0,68m
0,163m
0,392
1,36
0,034
( )
1
K = 2 m 2
0,58m 0,53m ℎ2 =0,50m 0,49m
0,59m 0,30m ℎ3 =0,60m 0,57m
0,63m 0,59m ℎ4 =0,70m 0,74m
0,82m 0,64m ℎ5 =0,80m 0,98m
0,108m 0,96m
2. (OPCIONAL) A partir de las ecuaciones (11.1), (11.2) y (11.3), demuestre que la relación entre la altura h y las distancias “x” e “y” es ℎ = ² /4, teniendo en cuenta que “” es el valor promedio de “x” NOTA: Aplique el teorema de la conservación
de la energía mecánica en los puntos A y B. 3. Determine el valor de “y” a partir de la relación matemática del numeral 2 (INFORME) y regístrelo en la Tabla 11.1 (Para cada valor de h. Utilice el valor promedio de “x”)
4. Realice en Excel, la gráfica de h en función de (h=f()) y determine la ecuación de la función. ¿Qué tipo de gráfica es y qué relación encuentra entre “h” y “”?
5. Realice en Excel, la gráfica de h en función de 2 (h=f(2)) y determine la ecuación de la función. ¿Qué tipo de gráfica es y qué relación encuentra entre “h” y “2”? ¿Cuál es el valor de la pendiente de esta curva? NOTA: Siga la siguiente ruta: “línea de tendencia” y “Presentar ecuación en el gráfico”
Alturas
(Punto A)
(Punto B)
ℎ1= 0,40
0,2091
0,2091
ℎ2 = 0,50
0,258
0,258
ℎ3 =0,60
0,315
0,315
ℎ4 =0,70
0,392
0,392
ℎ5 =0,80
0,426
0,426
6. (OPCIONAL) A partir de las ecuaciones (11.1), (11.2) y (11.3) determine una expresión para calcular la velocidad en términos de los valores “x” e “y”, es decir,
(, ) de tal manera que no dependa de manera explícita del tiempo. NOTA: Aplique el teorema de la conservación de la energía mecánica en los puntos A y B. Con la expresión obtenida, calcule el valor de la velocidad en el punto B y registre los resultados en la Tabla 11.1. 7. Calcule el valor de las energías potencial y cinética en los puntos A y B, respectivamente y escriba su valor en la Tabla 11.1. 8. Calcule las energías iniciales (Punto A) y final (Punto B), para cada uno de los 5 lanzamientos y registre esos valores en la Tabla 11.2. ¿Los resultados concuerdan con la ley de la conservación de la energía mecánica? Justifique su respuesta. 9. Realice un tratamiento de errores y determine el porcentaje de error en la medición en la medición. ¿Cuáles son las causas de error? ¿El alcance horizontal depende de y? Justifique su respuesta
CONCLUSIONES
Por medio de este trabajo averiguamos por medio de experimentos que la energía no se crea ni se destruye solo se trasforma. Por medio de la práctica en laboratorio observamos la conservación de la energía en los diferentes experimentos que realizamos ya que la energía pasa de potencial a cinética. .
REFERENCIAS
http://newton.cnice.mec.es/materiales_didacticos/energia/conservacion.htm https://conceptodefinicion.de/energia/
