CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA MECÁNICA

CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA MECÁNICA

INTRODUCCION

Es de suma importancia en la física comprender y aplicar correctamente el tema de la conservación de la energía mecánica, pues se aplica en todos los procesos que estudia la física.

En esta investigación se presenta de manera detallada los resultados del experimento sobre conservación de la energía realizada en la práctica de laboratorio.

El experimento realizado nos muestra de manera práctica la forma mediante la cual podemos encontrar la velocidad final de un cuerpo a través de las ecuaciones de conservación de la energía.

Se presenta también un marco teórico que explica muy claramente los conceptos fundamentales que necesitamos comprender para la realización del experimento. De la misma manera se muestran esquemas que ilustran y facilitan la comprensión de cada una de las explicaciones que se ofrecen.

FUNDAMENTOS TEORICOS

El propósito de este experimento es examinar la energía potencial elástica y la energía potencial gravitatoria y mostrar cómo la energía se conserva.

En teoria la energía potencial elástica de un resorte comprimido a una distancia x en equilibrio viene dada por PE = (1/2)kx^2, dónde k es la constante de la elásticidad del resorte. Según la Ley de Hooke`s, la fuerza que se ejerce en el resorte es proporcional a la distancia cuando el resorte está comprimido o estirado, F = kx, donde k es la constante de elasticidad.

F=KX <=> PE=(1/2)K*X^2

Así la constante de elasticidad del resorte puede ser experimentalmente calculada, determinando y aplicando diferentes distancias ya sea estirando o comprimiendo el resorte a varias distancias diferentes. Cuando la fuerza es ejercida en función de la distancia sobre una línea recta la fuerza resultante es igual a k.

La energía potencial gravitatoria ganada por el carrito cuando este sube la rampa inclinada viene dada por la energía potencial = mgh dónde m es la masa del carrito , g es la aceleración debido a la gravedad, y h es la altura vertical a la que se encuentra el carrito . Por otra parte la distancia, d, es la distancia alcanzada por el carrito cuando esta inclinado y puesto sobre el carrete; La altura viene dada por h = D*sin(0) .

EP=mgh <=> h=D*sin(0)

Si la energía se conserva, la energía potencial en el resorte comprimido será completamente convertido en energía potencial gravitatoria.
MATERIALES Y EQUIPOS

Carrito dinámico marca PASCO.

Polea con abrazadera marca PASCO.

Soporte universal.

Regla cuadrada.

Riel para carritos marca PASCO

Conjunto de masas y porta masas.

Trozo de cuerda.

Balanza.


ESQUEMA DE MONTAJE



FIGURA Nº1. DISEÑO Y PARTES DEL CARRITO MARCA PASCO.






FIGURA Nº2. MONTAJE PARA DETERMINAR LA CONSTANTE ELÁSTICA DEL RESORTE





FIGURA Nº3. MONTAJE PARA DETERMINAR LA ENERGIA POTENCIAL GRAVITATORIA.


PROCEDIMIENTO

1. Identifique los equipos y materiales necesarios y monte el riel en posición horizontal.

2. Se Nivela el riel: se coloca el carrito sobre un riel y luego se ajusta el pié del nivel del riel hasta lograr que el carrito no se mueva.

3. Se mide la masa del carrito.

4. Se determina la constante de elásticidad del carrito.

a)Se monta el experimento de la figura nº2: coloque el carrito con el dispositivo posicionador del resorte contra el extremo de la parada del riel; fije la polea del riel y la cuerda del carrito, pase la cuerda por la polea y sujete un porta masa.Anote la posición del carrito sobre el riel.

b)Coloque cinco valores diferentes de masa en el porta masa y mida las posiciones del carrito para cada uno de ellos.

c)Se grafíca la fuerza aplicada al resorte contra el desplazamiento del carrito, y se determina K a partir de la gráfica.

5) Se determina la compresión del resorte.

Se remueve el pié de nivel del riel y la cuerda del carrito. Se coloca el carrito con el dispositivo posicionador del resorte contra el extremo de parada del riel, ajustandolo en la posición de máxima compresión.

6) Se determina la energia gravitatoria del carrito.

a) Se realiza el montaje de la figura nº3: incline el riel mediante un soporte universal.Mida la posisción inicial del carro.

b)Se mide la longitud y altura del riel.(ver figuranº3).

c) Se acciona el botón de liberación del resorte con un palillo y se mide la distancia máxima que recorre el carrito. se repite este paso cinco veces.

d) Se coloca un masa sobre el carrito, y se situa de nuevo en su posición original y se repite el paso c.

e)se cambia el ángulo de inclinación del riel, se coloca el carrito sobre el riel en su posición original y se repite los pasos b, c y d.

Fuente: Guia de laboratorio 1 de fisica uc

EXPERIMENTO Nº1. CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA MECÁNICA

ACTIVIDAD Nº1. DESCRIPCIÓN DEL EXPERIMENTO

Se analiza el movimiento de un carrito sobre un riel inclinado sin fricción. el carrito está provisto de un resorte que puede impulsarlo hacia arriba hasta alcanzar una cierta altura sobre el riel. se determinará en primer lugar la constante elástica del resorte, pra conocer la energia mecánica inicial (energia potencial elástica del resorte cuando el carrito se encuentra en la base del riel) y luego la energia mecánica final (energia potencial gravitatoria del carrito cuando se encuentra a una altura sobre el riel): Con estos datos se podrá comprobar si la energia se conserva .

TABLA Nº1. PARA OBTENER LA CONSTANTE ELÁSTICA DEL RESORTE

TABLA Nº1. PARA OBTENER LA CONSTANTE ELÁSTICA DEL RESORTE

TABLA Nº2. MEDIDAS PARA OBTENER LA ENERGIA GRAVITATORIA

TABLA Nº2. MEDIDAS PARA OBTENER LA ENERGIA GRAVITATORIA
Compresión del Resorte: 0.5 cm

Posición inicial del carrito: 2 cm

LEYENDA DEL GRÁFICO

LEYENDA DEL GRÁFICO

GRÁFICO FUERZA VS DESPLAZAMIENTO

GRÁFICO FUERZA VS DESPLAZAMIENTO

PROCESAMIENTO DE MEDIDAS

PROCESAMIENTO DE MEDIDAS
TABLA Nº3

RESULTADOS OBTENIDOS

RESULTADOS OBTENIDOS
TABLA Nº4

Videos sobre la Conservación de la Energía Mecánica

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