UNIVERSIDAD AUTONÓMA NACIONAL DE MÉXICO

FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES CUAUTITLAN

LABORATORIO DE MECANICA CLASICA

PROFESOR: BARUCH.

LICENCIATURA EN TECNOLOGÍA

ACTIVIDAD 3

PRESENTACION DE UN INFORME DE PRACTICA DE LABORATORIO ‘’LEY DE LA CONSERVACION DE LA

ENERGIA’’.

CARREÓN ORTIZ EFRAIN

Practica

4CONSERVACION DE LA ENERGIA

Objetivo General

Que el alumno verifique mediante la experimentacion, la Ley de la conservacion de la Energia.

Objetivos particulares

1) El alumno podra encontrar la velocidad de un movil, sobre una superficie con friccion.

2) El alumno podra encontrar la energia potencial elastico del movil, sobre una rampa circular conviertiendo asi la energia potencial elastica en enrgia potencial gravitatoria del sistema

3) El alumno verificara la conservacion de la energia al comparar la energia potencial elastica con la energia potencial gravitatoria del sistema

4) El alumno podra encontrar la energia cinetica de el movil sobre el sistema y usando el principio de conservacion de la energia, determinara si la ley fue, realmente cumplida.

Cuestionario previo

1) ¿Qué es la energia?2) ¿Cuáles son los tipos de energia que conoce?, expliquelos.3) Si hay rosamiento en el sistema, ¿se considera Principio de Conservacion de la

Energia Mecanica?, explique por que.4) Enuncie la Primera Ley de la Temodinamica y Expliquela basandose en un

fundamento cientifico.5) Ejemplifique usos para la Primera Ley de la Termodinamica

Fundamentos Teoricos

Ley de la Conservacion de la Energia

La Ley de la Conservacion de la Materia establece ‘’La energia no se crea ni se destruye solo se transforma’’ y nos dice que si sobre un cuerpo o un sistema de cuerpos la materia posee energía como resultado de su movimiento o de su posición en relación con las fuerzas que actúan sobre ella entonces 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 asociada al movimiento se conoce como energía cinética, mientras que la relacionada con la posición es la energía potencial.

Todas las formas de energía pueden convertirse en otras formas mediante los procesos adecuados. En el proceso de transformación puede perderse o ganarse una forma de energía, pero la suma total permanece constante.

La Energía Cinética es la energía que un objeto posee debido a su movimiento. La energía cinética depende de la masa y la velocidad del objeto según la ecuación

Ec = (1/2)mv2

Donde m es la masa del objeto y v2 la velocidad del mismo elevada al cuadrado.

El valor de E también puede derivarse de la ecuación

Ec = (ma) d

La Energía Potencial es la energía almacenada que posee un sistema como resultado de las posiciones relativas de sus componentes y su ecuación es la siguiente.

Ep = mgh

Donde m es la masa del objeto, g es la fuerza de aceleración de la tierra ejercida al objeto y h es la altura del sistema en el que se está trabajando.

Para proporcionar energía potencial a un sistema es necesario realizar un trabajo.

W = Kkd

Donde Kkd es la función del coeficiente de Miuka por la Fuerza Normal ejercida en el sistema y d es la distancia que recorrerá nuestro móvil en su trayectoria.

Se requiere esfuerzo para levantar una pelota del suelo, de hecho, la cantidad de energía potencial que posee un sistema es igual al trabajo realizado sobre el sistema para situarlo en cierta configuración. La energía potencial también puede transformarse en otras formas de energíapor ejemplo, en energía cinética. Entonces basándonos en lo anterior dicho podemos decir que:

Ep = Ec

Cabe recalcar que si así fuese necesario también tendríamos que calcular la Energía Potencial elástica que ejercerá nuestro resorte sobre nuestro móvil, pero para evitar tanto calculo y para demostrar La Ley de la Conservación de la Energía únicamente, decidí omitirlo.

Material y equipo

1 Pista para móviles hecha de madera con dos curvas y un resorte que permita un impulso.

1 Pelota libre de fricción (de hierro ¡pues! o un balín pa’ pronto)

1 Flexo metro

1 Balanza de pesa

1 El coeficiente de fricción de Miuka de la pista

1 Cronometro

Desarrollo experimental

Simplemente procederemos a ejercer un impulso sobre el balín y tomaremos las medidas necesarias, así como observar, para comprender si nuestros resultados son fiables. Ya que la verdadera demostración de La Ley de La Conservación de la Energía se realiza en el cuaderno.

h2 h1

x

Calculos

Para la parte de los cálculos primero, necesitamos tomar datos de la práctica.La h1, h2, x, Mk, mbalin, t (no es tan necesaria ya que se puede calcular con un despeje de la fórmula de la energía cinética)

Así pues:

- h1=25.3 cm →.0253m, h2=15.2m→0.152m, x=137.3-5cm(esto es debido a que el resorte tiene un promedio de 5 cm y como no se considera en la práctica decidí despreciar su nivel de longitud) = 132.3cm→1.32m, Mk = 0.2, mbalin= 28.1gr→0.0281 kg, tprom= 0.9s

.Luego procederemos a calcular la energía potencial del móvil

-Ep= mgh = (0.0281 kg)(9.8 m/s²)(0.253 m )= 0.07 J

Al tener la energía potencial de posición según nuestra formula Ep = Ec diremos que la energía potencial elástica será igual a la energía cinética del móvil debido a que ya tiene un movimiento inicial a causa de un impulso.

- Ep = Ec → 0.07 J = 0.07 J

De esta forma tomando como base que nuestra energía potencial elástica será igual a la energía cinética podremos hacer una sustitución basados en la ecuación de la energía cinética y calcular la velocidad inicial de nuestro móvil, así como su energía.

- Ec = ½(m)(Vo)²→ √ Ec = 1/2(m)(Vo) →Vo = √Ec (2)m

→Vo = √0.07 J (2)0.0281kg

=2.06

m/s- Ec = ½(m)(Vo)² = ½(0.0281 kg)(2.06 m/s)² = 0.05 J

Luego calcularemos el trabajo realizado del móvil, pero tomando en cuenta la derivación de la formula esta queda de la siguiente manera acorde a nuestras necesidades:

W = Kkd

W =Mk(N) d

W = Mk (w) d

W = Mk (m*g) d

Luego solo procederemos a despejar datos

W = Mk (m*g) d =0.2(0.0281 kg)(9.8 m/s²)(0.38m) = 0.02 J

Debemos recordar que en el trayecto de nuestro móvil, hay intersecciones en que la energía cinética se convierte en potencial, pero desde el punto de vista de la energía cinética se

mantiene, mas sin embargo la energía potencial varía según la posición y la altura de la curva así que por esa razón dividiremos el trayecto en posiciones y tramos según nuestra siguiente figura:

Así diremos entonces que:

A-B = 0.38 m, B-C = 0.40 m C-D =0.54 m y estas medidas tomaremos para el cálculo de nuestro trabajo.

Ahora para la segunda curva dentro de nuestro trayecto

Realizaremos todo lo anterior salvo el final que tendremos que realizar la sumatoria de energías para demostrar que no es principio de conservación de energía mecánica pero si se conservan las energías potenciales y cinéticas.

a) Calculando la energía potencial:- Ep = m*g*h = (0.0281 kg)(9.8 m/s²)(0.152 m) = 0.04 Jb) Calculando la energía cinética y la velocidad:

- Vo = √Ec (2)m

= √¿¿¿ =1.68 m/s Ec = ½(m)(Vo)² = ½(0.0281 kg)(1.68m/s)² =

0.04 Jc) Luego calcularemos el trabajo efectuado:- W = Mk (m*g) d =0.2(0.0281 kg)(9.8 m/s²)(0.4m) = 0.02 Jd) Calculamos ahora la aceleración del móvil:- a = Vo – Vf/2 = 2.06m/s – 1.68m/s /2= 0.19 m/s²e) Ahora calcularemos la fuerza del móvil:- F = m*a = 0.0281 kg*0.19 m/s² = 0.005 Nf) Ahora usando el principio de conservación de la materia determinaremos si se

conservó la energía cinética-potencial:- ΑEw = ΑEp - ΑEc → 0.07 J – 0.05 J = 0.02 J

Conclusion

Sabemos que el trabajo es una forma de energía y tomando en cuenta que en el principio de conservación de la energía es el trabajo, entonces diremos que la resta de la energía potencial y la energía cinética será igual a el trabajo efectuado en el sistema y como hemos logrado ver, se ha comprobado la realidad de este experimento, y que la energía inicial junto con la energía potencial elástica se mantuvieron uniformes, mientras que la velocidad y la aceleración tuvieron variables, luego de ver esto me pregunto ¿Qué pasaría si no hubiese una pared que infringe una colisión en el balín al final del trayecto? ¿Se habría detenido hasta qué punto?, ¿Cuánto tiempo habría durado su trayecto? Ahora me doy cuenta que la solución a esas y mucho más interrogantes están aquí y solo necesitamos curiosidad y un poco de tiempo para resolver estos y muchos misterios más de la vida.

Bibliografía

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