ENERGÍA POTENCIAL Y CINÉTICACONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA (despreciando fricción)

OBJETIVOS· Observar la variación de la energía cinética en función de la energía

potencial gravitacional de una partícula.· Observar 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 realizada en papel

milimetrado.· Determinar indirectamente la ley de la conservación de la energía

mecánica.

MATERIAL

HiloBalín Cuchilla ReglaPapel carbónSoporte verticalPlano metálico o de maderaPapel milimetrado

MONTAJE

En el montaje de la figura, el péndulo está formado por un balín suspendido de un hilo de coser y la cuchilla se dispone exactamente en el punto A, con el filo dispuesto, de tal forma que corte el hilo cuando el balín llegue a ese punto, después de soltarse desde una altura h.

FUNDAMENTOS TEÓRICOS

La suma de la energía cinética y potencial gravitacional de un objeto de masa m que se encuentra en un campo gravitacional se conserva en el tiempo y se conoce como energía mecánica, esto es

E = K + U (1)

Donde K la energía cinética dada por K = mV2/2. U es la energía potencial dada por U = mgh.

Y V la velocidad del objeto. g es la aceleración de la gravedad, esto es la magnitud del campo gravitacional g y h la altura a la cual se encuentra el objeto, medida desde el nivel de referencia que se use para determinar la energía potencial.

La ley de la conservación de la energía establece que la energía cinética del balín en el punto A, es igual a la energía potencial gravitacional del balín antes de ser liberado (medida desde la horizontal que pasa por A), esto es: mgh = mV2/2. (2)

Cuando una partícula describe una trayectoria parabólica el alcance horizontal, x, está dado por: x = vt, donde v es la componente horizontal de la velocidad inicial (velocidad del balín cuando pasa por el punto A) y t es el tiempo de vuelo de la partícula, mientras que y, la altura que desciende la partícula desde el punto A, está dado por: y = gt2/2, donde g es la aceleración de la gravedad y t como se mencionó antes es el tiempo de vuelo de la partícula. De estas dos ecuaciones podemos deducir la expresión: V2

= gX2/(2y) (3)

Reemplazando esta expresión para en la ecuación (2) podemos obtener

h = x2/4(y) (4)

PROCEDIMIENTO:

Realice el montaje indicado y asegure que todas las partes estén fijas y debidamente alineadas.

Para un mismo valor de h, libere el balín al menos cinco (5) veces y determine el valor de x. Observa alguna dispersión en el valor de x? Cuál es la incertidumbre en la medida de x?.

Tome al menos diez (10) valores diferentes de h y repita el procedimiento. Tabule estas mediciones.

Obtenga un gráfico de h = f(x). Requiere la linealizar este gráfico?. Qué parámetros puede obtener de la recta?. Qué representa cada uno de estos valores?.

Cómo podemos establecer que se cumple la conservación de la energía mecánica en este experimento?

ANÁLISIS Y CONCLUSIONES GENERALES

Visite el siguiente sitio WEB, para ampliación de los conocimientos al respecto de la conservación de la energía mecánica.

http://dvf.mfc.uclv.edu.cu/Laboratorio%20Virtual/SIDEF2/Anexos/FisicaUEM/Ensino/Ispjae/Mecanica/trabener/bucle/rizo2.htm.

ENERGIA POTENCIAL Y CINETICA: SU OBSERVACION.Objetivo: Se demostrara por medio del uso de un sistema de disco de maxwell, la trasformación de energía potencial a cinética.Fundamento: la ley de la conservación de la energía nos dice que la energía no se crea ni se destruye solo se trasforma, esta ley se complementa con la 1° ley de la termodinámica donde se hace referencia que todo trabajo realizado, cierta parte de la energía se convertirá en calor y será liberado a los alrededores y eso sucede también en este experimento de la   trasformación de energía potencial a cinética y viceversa.Materiales:     * Disco maxwell  * Dobles nueces(3)  * Pinzas soportemesa(2)  * Varilla con mordaza  * Cordel  * Varillas de soporte(3)Tecnologías alternas: Estructura de metal, madera, plástico u otro material resistente que se pueda utilizar para la estructura y un disco perfectamente balanceado.A su vez puede utilizarse un yo-yo ya que el principio es el mismo que se trata en esta demostración.Técnica o procedimiento:   * verificar que la mordaza quede perfectamente horizontal  * observar el disco quede equilibrado y los hilos sean de la misma longitud  * hacer girar el disco de manera que el cordel se vaya enrollando en los extremos del disco  * cuando quede completamente enrollado el cordel y este en su punto máximo de la mordaza soltar el disco y observar.Observaciones: en la demostración se tuvieron algunas fallas ya que el cordel se corría al momento de cumplirse un ciclo y eso hacía que el disco se desnivelara, para corregir esta falla se enrollo el cordel de forma más fuerte para que así la cadencia de revoluciones del disco fuera más pausada y no existiera un “jalón” al momento de que el disco estuviera en su punto más bajo.Bibliografía: Ignacio Martin Bragado,física general,2004,mexico.

CUESTIONARIO  1. Que es energía potencial  2. Que es energía cinetica  3. Que es energía posicional  4. Que fuerzas influyen en el experimento  5. Que relación hay entre energía potencial y cinetica  6. Da un ejemplo real de la aplicación de este experimento  7. Que pasaría si no existiera el rozamiento en el experimento  8. En que ley se basa el experimento  9. Que instrumento se utilizo  10. Que es un disco de maxwell  11. Que es energía cientica rotacional  12. Que observaste en el experimento  13. Considerando el rozamiento por que otra causa se pierde impulso y no llega hasta su altura inicial  14. Como se divide la energía potencial  15. Que es energía potencial gravitacional  16. Cual es la formula de la energía potencial  17. Cual es la formula de la energía cinetica  18. Por que la energía potencial esta relacionada con la altura  19. Que es energía potencial elástica  20. Por que la energía cinetica esta relacionada con la velocidad