Energia Cinetica

FISICA EXPERIMENTAL I

CONSERVACION DE LA ENERGIA

CHIPY

UNIVERSIDAD LA GRAN COLOMBIA

FACULTAD DE INGENIERIA

INGENIERIA CIVIL

BOGOTA

2013

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

Estudiar y aplicar el concepto de conservación de la energía experimentalmente para sistemas con elasticidad.

Aplicar los conocimientos adquiridos en clase sobre la conservación de la energía mecánica para encontrar incógnitas mediante el despeje de ecuaciones.

OBJETIVOS ESPECIFICOS

Realizar la practica en el laboratorio, para verificar la conservación de la energía mecánica.

Conocer mediante la práctica los tipos de energía.

Conocer la relación que existe entre la fuerza que ejerce un resorte y su estiramiento.

A través de un montaje determinar la constante elástica del resorte del carrito dinámico.

De igual forma, empleando otro montaje, determinar la energía potencial gravitatoria.

Por medio de un sistema calcular la conservación de la energía, determinando asi las variables que intervienen en conservación de la energía.

Por último calcular incógnitas mediante las formulas básicas, y asi de esta manera, calcular un valor específico de la práctica.

MARCO TEORICO

TRABAJO, POTENCIA Y ENERGÍA

Habitualmente se utilizan palabras como trabajo, potencia o energía. Primeramente se debe precisar su significado en el contexto de la física; se tiene que valorar la necesidad de tal precisión para abordar muchos hechos cotidianos e investigar nuevas aplicaciones. Se comprobará que el cálculo de un trabajo (W), de una potencia (P) desarrollada por una máquina o el control de la energía (E) consumida o almacenada, resultan muy útiles para el mantenimiento y desarrollo de la sociedad en que vivimos.

Algunos ejemplos que ilustran las ideas que ya se tienen sobre el trabajo, la potencia y la energía son:

El Sol, una fuente inagotable de energía. Sin él no podría existir la vida en la Tierra.

El origen de parte de la energía eléctrica que consumimos tiene su origen en la energía almacenada en los embalses.

El montacargas de gran potencia necesita energía (combustible) para seguir trabajando.

TRABAJO (W)

CONSERVACION DE LA ENERGIA:

La ley de la conservación de la energía afirma que la cantidad total de energía en cualquier sistema físico aislado “sin interacción con ningún otro sistema” permanece invariable con el tiempo, aunque dicha energía puede transformarse en otra forma de energía. En resumen, la ley de la conservación de la energía afirma que la energía no puede crearse ni destruirse, sólo se puede cambiar de una forma a otra, por ejemplo, cuando la energía eléctrica se transforma en energía calorífica en un calefactor.

En termodinámica, constituye en el primer principio de la termodinámica (la primera ley de la termodinámica).

En mecánica analítica, puede demostrarse que el principio de conservación de la energía es una consecuencia de que la dinámica de evolución de los sistemas está regida por las mismas características en cada instante del tiempo. Eso conduce a que la "traslación" temporal sea una simetría que deja invariante las ecuaciones de evolución del sistema, por lo que el teorema de Noether lleva a que existe una magnitud conservada, la energía. (2)

Ley de Conservación de la Energía

La energía no se puede crear ni destruir; se puede transformar de una forma a otra, pero la cantidad total de energía nunca cambia. Esto significa que no podemos crear energía, es decir, por ejemplo: podemos transformarla de energía cinética a energía potencial y viceversa.

La energía cinética y la energía potencial son dos ejemplos de las muchas formas de energía. La energía mecánica considera la relación entre ambas. La energía mecánica total de un sistema se mantiene constante cuando dentro de él solamente actúan fuerzas conservativas.

Fuerzas conservativas

Las fuerzas conservativas tienen dos propiedades importantes

Si el trabajo realizado sobre una partícula que se mueve entre cualesquiera dos puntos es independiente de la trayectoria seguida de la partícula.

El trabajo realizado por una fuerza conservativa a lo largo de cualquier trayectoria cerrada es cero.

Fuerzas no conservativas

La propiedad más importante para clasificar una fuerza como no conservativa es cuando esa fuerza produce un cambio en la energía mecánica, definida como la suma de la energía cinética y potencial. El tipo de energía asociada a una fuerza no conservativa puede ser un aumento o disminución de la temperatura. (3)

Principio De Conservación De La Energía

El Principio de conservación de la energía indica 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.

En el caso de la energía mecánica se puede concluir que, en ausencia de rozamientos y sin intervención de ningún trabajo externo, la suma de las energías cinética y potencial permanece constante. Este fenómeno se conoce con el nombre de Principio de conservación de la energía mecánica. (4)

TIPOS DE CONSERVACION DE LA ENERGIA MECANICA:

Definición de energía mecánica:

La energía mecánica es la parte de la física que estudia el equilibrio y el movimiento de los cuerpos sometidos a la acción de fuerzas.

Hace referencia a las energías cinética y potencial.

Energía cinética:

Se define como la energía asociada al movimiento. Ésta energía depende de la masa y de la velocidad según la ecuación:

Ec = ½ m . v2

Con lo cual un cuerpo de masa m que lleva una velocidad v posee energía.

Energía potencial:

Se define como la energía determinada por la posición de los cuerpos. Esta energía depende de la altura y el peso del cuerpo según la ecuación:

Ep = m . g . h = P . h

Con lo cual un cuerpo de masa m situado a una altura h (se da por hecho que se encuentra en un planeta por lo que existe aceleración gravitatoria) posee energía. Debido a que esta energía depende de la posición del cuerpo con respecto al centro del planeta se la llama energía potencial gravitatoria.

...