Practica de Laboratorio Virtual #08 Principio de Conservación de La Energía Mecánica PDF

 

Física de los Cuerpos Rígidos    

FACULTAD DE INGENIERÍA

FÍSICA DE LOS CUERPOS RÍGIDOS 

GÚIA DE LABORATORIO VIRTUAL N° 08 

PRINCIPIO DE CONSERVACION DE LA ENERGIA MECÁNICA 

USAT LABORATORI LABORATORIO O N 08: PRINCIPIO DE CONSERVACIÓN CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA MECÁNICA 

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Física de los Cuerpos Rígidos    

GUÍA DE LABORATORIO VIRTUAL N° 08: PRINCIPIO DE CONSERVACION DE LAENERGIA MECÁNICA

I. 

OBJETIVOS: Comprobar el principio conservación de la energía mecánica.

II. 

MARCO TEÓRICO: En esta práctica de laboratorio realizaremos el estudio de energía, en cual se basa en Identificar, seguir y controlar los intercambios de energía en sus diferentes manifestaciones. Se dice cotidianamente que la energía tiene varios términos como por ejemplo los combustibles para el transporte, la electricidad para la luz y electrodomésticos, alimentos para el consumo, incluyendo en cuan capaces somos en realizar una actividad física. Todas estas ideas son erróneas al definir que es energía; pero si señalan que los combustibles son necesarios para realizar un trabajo, lo cual  proporciona algo que se llama energía. Entonces se define a la energía como una cantidad que se puede convertir de una forma a otra, pero no se crea no se destruye.  

Energía Mecánica La rama de la física que estudia y analiza el movimiento y reposo de los cuerpos, y su evolución en el tiempo, bajo la acción de fuerzas se denomina mecánica. En un cuerpo existen fundamentalmente dos tipos de energía que pueden influir en su estado de reposo o movimiento: la energía cinética y la potencial. Llamamos energía mecánica de un cuerpo a la suma de la  la energía cinética Ec y  potencial Ep que posee:

     

Principio de Conservación de la Energía Mecánica. La energía mecánica de un cuerpo se mantiene constante cuando todas las fuerzas que actúan sobre él son conservativas. Es probable que en numerosas ocasiones hayas oído decir que "la energía ni se crea ni se destruye, solo se transforma". En realidad, tal afirmación es uno de los principios más importantes de la Física y se denomina Principio de Conservación de la Energía. Vamos a particularizarlo para el caso de la energía mecánica. Para entender mejor este concepto vamos a ilustrarlo con un ejemplo.

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Un objeto de masa “m” ubicado a una cierta altura “h” respecto al suelo tiene una   energía potencial energía  potencial dada por “E “EP”, donde:  donde: 

 

(1)

Si dicho objeto se deja caer, su altura “h” respecto al suelo disminuye y  y  consecuentemente su energía potencial “E “ EP” también disminuye directamente. Sin  Sin   embargo, conforme el objeto de masa “m” va  va   cayendo, su rapidez “v” aumenta y  y  consecuentemente su energía cinética (E C) aumenta y viene dada por:

     

(2)

La suma de la energía potencial “E “ EP” más la energía cinética “E “ EC”, en determinado  determinado  instante, no cambia; es decir, la energía mecánica “EM” definida como:  como: 

    

(3)

En la ecuación 3, 3, se define como la “ley de conservación de la energía mecánica”. El  El    principio de conservación de la energía además de permitir resolver con mayor facilidad problemas que resultarían difíciles de resolver aplicando la segunda ley de  Newton, establece que si se observan todas las formas de energía que participan se  percibe que la energía no se pierde en un intercambio; sólo se transforma.

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Física de los Cuerpos Rígidos   III. 

  PROCEDIMIENTO DE LOS DATOS Y ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS:

1.  Ingresa a la siguiente dirección del Simulador virtual de Física: https://phet.colorado.edu/sims/html/projectile-motion/latest/projectilemotion_es_PE.html   motion_es_PE.html 2.  Selecci Selecciona ona la opción Laboratorio.

3.  Hacer clip clip en Laboratorio, aparece aparece el sig siguiente uiente simulador: simulador:

  4. Interactúa en el simulador. USAT LABORATORI LABORATORIO O N 08: PRINCIPIO DE CONSERVACIÓN CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA MECÁNICA 

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5.  En el simulador selecciona: h = 15m; V0  = 0m/s; g = 9.81m/s 2; θ = -90º; m = 5kg (calabaza). Completa la Tabla Nº 01 con los datos para el tiempo t(s), posición horizontal x(m) y posición vertical y(m). Nº

t(s)

x(m)

h(m)

Vx(m/s)

Vy(m/s) 

VR 

EC 

EP 

EM 

1 0.00 2 0.20 3 0.40 4 0.60 5 0.80 6 0.10 7 1.20 8 1.40 9 1.60 10 1.75  Tabla Nº 01

6.  En el simulador selecciona: h = 15m; V0  = 5m/s; g = 9.81m/s 2; θ = -90º; m = 17.60kg (bala de cañón). Completa la Tabla Nº 02 con los datos para el tiempo t(s), posición horizontal x(m) y posición vertical y(m). Nº t(s) 1 0.00 2 0.20 3 0.40 4 0.60 5 0.80 6 0.10 7 1.20 8 1.31  Tabla Nº 02

x(m)

h(m)

Vx(m/s)

Vy(m/s) 

VR 

EC 

EP 

EM 

7.  En el simulador selecciona: h = 15m; V 0  = 30m/s; g = 9.81m/s2; θ = 0º; m = 42kg (proyectil de tanque). Completa la Tabla Nº 03 con los datos para el tiempo t(s), posición horizontal x(m) y posición vertical y(m). Nº t(s) 1 0.00 2 0.20 3 0.40 4 0.60 5 0.80 6 0.10 7 1.20 8 1.40 9 1.60 10 1.75  Tabla Nº 03

x(m)

h(m)

Vx(m/s)

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Vy(m/s) 

VR 

EC 

EP 

EM 

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8.  En el simulador selecciona: h = 15m; V 0  = 20m/s; g = 9.81m/s2; θ = 45º; m = 42kg (proyectil de tanque). Completa la Tabla Nº 04 con los datos para el tiempo t(s), posición horizontal x(m) y posición vertical y(m). Nº 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

t(s) 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 0.10 1.20 1.44 1.60 1.80 2.00 2.20 2.40 2.60

x(m)

h(m)

Vx(m/s)

Vy(m/s) 

VR 

EC 

EP 

EM 

15 2.80 16 3.00 17 3.20 18 3.40 19 3.60 20 3.71  Tabla Nº 04

IV. 

CUESTIONARIO: 1. 

Haciendo uso de las ecuaciones del movimiento compuesto completa los valores de Vx, Vy  y VR . Así mismo usando las ecuaciones (1), (2), (3) completa los valores de EC, EP y EM. En las tablas Nº 01; Nº 02; Nº 03 y Nº 04. 

Ecuaciones de movimiento compuesto.  

                  2. 

Para cada una de las tablas: t ablas: Nº 01; Nº 02; Nº 03 y Nº 04. Grafique e inté intérprete: rprete:    EC vs t.

  EP vs t.

  EM vs t.

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3. 

La energía depende de la masa en el experimento. Explique.

4. 

Para cada una de las tablas, justifique la forma en que se cumple el principio de conservación de la energía? 

5.  Para la tabla Nº 04. Calcule analíticamente la energía cinética, potencial  y mecánica cuando el proyectil se encuentra: a)  En el punto de lanzamiento. b)  Cuando alcanza su altura máxima. c)  Cuando llega a tocar el suelo.

V. 

CONCLUSIONES:

VI. 

BIBLIOGRAFIA:   

 

Azeheb. Laboratorio de Física-Manual Instructivo y guía experimentales (Brazil 2017)

Serway, A. R. y Faughn, J. S., Física, (Pearson Educación, México, 2001). c onceptual, (Pearson Educación, México, 1999)     Hewitt, P. G, Física conceptual,

 

https://phet.colorado.edu/sims/html/projectile-motion/latest/projectilemotion_es_PE.html   motion_es_PE.html

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