PÉNDULO DE NEWTON
Cuestionamiento ¿Por qué a través del péndulo de Newton se puede demostrar el principio de la conservación de la energía
OBETIVOS Objetivo General Demostrar mediante el péndulo de Newton que la energía ni se crea ni se destruye, solo se transforma.
Objetivos Específicos * Reconocer el principio de la co nservación de la energía. * Recordar la definición de un péndulo y sus car acterísticas. * Reconocer la historia y funcionamiento del péndulo de Newton, como instrumento que permite demostrar un fenómeno físico.
ANTECEDENTES El motivo que me impulsa a realizar este proyecto tiene que ver, primero, con un compromiso en el área de la física y segundo, ya que es un tema que abarca varios conceptos, entre ellos las leyes del movimiento, los choque elásticos, la energía entre muchos más. Durante la década década de 1840, 1840, varios físicos físicos entre los que se encontraban encontraban Joule, Helmholtz y Meyer, fueron desarrollando desarrollando esta ley. Sin embargo, fueron primero Clausius en 1850 y Thomson (Lord Kelvin) un año después quienes escribieron los primeros enunciados formales.
INTRODUCCION El presente proyecto es acerca del conocido Péndulo de Newton, instrumento que demuestra de forma sencilla la ley de la conservación de la energía. Es una forma dinámica e interesante de aprender acerca de un tema relevante en la ciencia de la física. Teniendo claro que el péndulo de Newton es un dispositivo constituido por un conjunto de 5 péndulos idénticos colocados de tal modo que están perfectamente alineados, y suspendidos de dos marcos que están a la misma distancia por hilos de igual longitud e inclinación donde las bolas de cada péndulo quedan alineadas y en contacto con las otras de forma simétrica. A continuación se pretenden responder principalmente dos interrogantes.
¿Cómo se justifica que cuando una bolita de un extremo golpea a la que le sigue, la bolita del otro extremo sale despedida, regresa, golpea a su vecina y sale despedida la primera del otro extremo y así sucesivamente? ¿Qué conceptos teóricos de la física, están involucrados en lo que ocurre con el funcionamiento del péndulo de Newton? A continuación encontraras un breve resumen de definiciones básicas y las respuestas de las preguntas planteadas anteriormente.
MARCO TEORICO Conservación de la energía. 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 permanece invariable con el tiempo, aunque dicha energía puede transformarse en otra forma de energía. Esto quiere decir que la energía no se crea ni se destruye; sólo se transforma de unas formas en otras. En estas transformaciones, la energía total permanece constante; es decir, la energía total es la misma antes y después de cada transformación.
¿Qué es un péndulo? El péndulo es un sistema físico que puede oscilar bajo la acción gravitatoria u otra característica física y que está configurado por una masa suspendida de un punto o de un eje horizontal fijo mediante un hilo, una varilla, u otro dispositivo. Las propiedades fundamentales de las oscilaciones del péndulo fueron descubiertas empíricamente por Galileo Galilei en 1581, quien llego a las siguientes conclusiones: * Los péndulos casi alcanzan la altura inicial desde la que fueron de jados caer. * Todos los péndulos eventualmente se detienen. * El periodo del péndulo es independiente de la masa que osc ila y de la amplitud. * El cuadrado del periodo es proporcional a la longitud del péndulo.
Péndulo de Newton. Es un instrumento compuesto por cinco bolas idénticas, cada una de ellas cuelga de un bastidor por un par de hilos de igual longitud, de manera que todas ellas están en contacto y alineadas. Cuando se separa una de las bolas de un extremo y se deja que choque contra las otras, se observa que la bola que hay al otro extremo se pone en movimiento y alcanza la misma altura que la bola que se soltó inicialmente, mientras, el resto de bolas está en reposo. Para jugar con el péndulo de Newton hay que coger una o más bolas y dejarlas caer para que golpeen al resto. El resultado es diferente dependiendo del número de bolas que se utilicen en cada tirada. Se produce un efecto divertido y rítmico que no tiene fin. Este ciclo de oscilaciones, en el que alternativamente sale disparada una bola de cada extremo (mientras que las otras cuatro quedan en reposo), se repite hasta que el movimiento se detiene debido a la fricción. Independientemente del número de bolas que se liberen para iniciar el movimiento, siempre entran en movimiento las mismas bolas de cada extremo del conjunto. El
comportamiento de este movimiento pendular puede explicarse aplicando la conservación del momentum lineal y de la energía cinética a una secuencia de colisiones elásticas entre bolas vecinas. Fue inventado en 1967 por el actor Inglés Simón Prebble y su nombre es un homenaje al científico y matemático Isaac Newton, ya que se utiliza para demostrar además de la ley de la conservación de la energía las leyes del movimiento, mas conocidas como las Leyes de Newton. El Péndulo de Newton está además diseñado con elegancia para que sea un objeto de decoración sofisticado. Tiene unas medidas de 18 cm x 15 cm x 18,5 cm. Quieres apostar a que todo el mundo querrá jugar con él cuando lo vean?
Primera ley de Newton o ley de la inercia En esta primera ley, Newton expone que “Todo cuerpo tiende a mantener su estado de reposo o movimiento uniforme y rectilíneo a no ser que sea obligado a cambiar su estado por fuerzas ejercidas sobre él”.
Segunda ley de Newton o ley de aceleración o ley de fuerza La segunda ley del movimiento de Newton dice que “Cuando se aplica una fuerza a un objeto, éste se acelera. Dicha a aceleración es en dirección a la fuerza y es proporcional a su intensidad y es inversamente proporcional a la masa que se mueve” .
Tercera Ley de Newton o Ley de acción y reacción Enunciada algunas veces como que "para cada acción existe una reacc ión igual y opuesta". En términos más explícitos: La tercera ley expone que por cada fuerza que actúa sobre un cuerpo, éste realiza una fuerza de igual intensidad y dirección pero de sentido contrario sobre el cuerpo que la produjo. ¿Cómo se demuestra el principio de la co nservación de la energía con el Péndulo de Newton? Al tomar una esfera y darle una altura h obtendremos cierta cantidad de energía potencial, al soltarla ésta se ira transformada en energía cinética hasta llegar al punto donde colisiona con la esfera siguiente. Al tocar una esfera con otra, la energía se transmite a través de las partículas dando a la siguiente esfera la velocidad adquirida y así sucesivamente se transmite de esfera a esfera hasta la última, en la cual se puede apreciar el movimiento y de forma inversa a como éste comenzó. La energía cinética se transformara ahora en energía potencial a medida que alcance la altura h que se le dio al principio, y por ende vuelve a repetirse todo de nuevo. De la misma manera el movimiento lineal se transmite por choque elástico. La primera esfera choca con cierta velocidad adquirida por la caída la que se transmite de esfera en esfera hasta la última, este tipo de choque es elástico ya que solo cambia la velocidad de cada esfera y no su masa.
GLOSARIO * Energía cinética: Magnitud escalar asociada al movimiento de cada una de las partículas de un sistema. * Energía Potencial: Es aquella que se le puede asociar a un cuerpo o sistema conservativo en virtud de su posición o de su configuración.
* Movimiento lineal: Magnitud que nos mide la capacidad que tiene un cuerpo de producir un efecto sobre otro en una colisión. El movimiento lineal, (p) corresponde al producto de la masa (m) y la velocidad (v) de un cuerpo, es decir, p = mv. * Choques elásticos: Choques donde se conserva tanto la energía cinética como el momento lineal.
Bibliografía http://www.aprendergratis.com/%C2%BFque-es-el-pendulo-de-newton.html http://es.wikipedia.org/wiki/Conservaci%C3%B3n_de_la_energ%C3%ADa http://es.scribd.com/doc/29203846/Pendulo-de-Newton http://ludoforum.com/el-pendulo-de-newton.html
