Experiencia N°3 Trabajo y Energía

Experiencia N°3[pic 1][pic 2]

Trabajo y Energía

Objetivos:

• Identificar aceleraciones por uso de poleas fijas y móviles.
• Determinar el trabajo realizado por diferentes fuerzas
• Identificar la energía cinética.
• Verificar la conservación de la energía mecánica
• Determinar la constante de elasticidad de un resorte.

Resumen

En esta experiencia, se realizaron dos experimentos, en el primero se analizó el movimiento de un sistema compuesto por 2 cuerpos, uno descendiendo con respecto a su posición y el otro siendo tirado por el primero, en el segundo se estudió un lanzamiento de proyectil, siendo disparado en forma vertical hacia arriba. Ambas experiencias, fueron estudiadas con la finalidad de entender experimentalmente los conceptos de trabajo y energía, y así a la vez su relación.

Introducción

Como bien señala la mecánica clásica, en todo cuerpo existe energía, ya sea que esté en reposo (energía potencial) o bien en movimiento (energía cinética). La relación existe entre las variables a estudiar, energía y trabajo, radican en sus mismas definiciones.

Energía: Capacidad para realizar un trabajo.

Energía cinética : Es la energía que adquiere un cuerpo debido a su movimiento.[pic 3]

Energía potencial gravitatoria : Es la energía asociada a la fuerza gravitatoria, por lo tanto dependerá de la altura del cuerpo en relación a algún sistema de referencia.[pic 4]

Energía potencial elástica : También llamada energía de deformación, consiste en la energía acumulada en el interior de un solido deformable, como los resortes.[pic 5]

[pic 6]

[pic 7]

Trabajo: El trabajo que realiza una fuerza sobre un cuerpo equivale a la energía necesaria para desplazar este cuerpo.

[pic 8]

Diseño del experimento:

Experimento 1:

Materiales:

- Interfaz.

- Sensor de Movimiento.

- Riel de metal.

- Bloque de madera ().[pic 9]

- Polea Inteligente.
- Masa ().[pic 10]

Procedimiento Experimental:

1.- Se instaló un soporte universal para sostener[pic 11]

 la masa 2, junto a su polea, mediante un hilo.

2.- Se intaló el riel por el cual avansa la Masa 1.

3.- Se configuro e intaló cada sensor de fuerza, uno

bajo la masa 2 y otro en la esquina del riel (masa 1).

4.- Se ubico la masa 1 en un lugar estrategico y se solto

hasta que la masa 1 ubiera recorrido 40cm.

5.- Se tomaron los datos pertinentes para la realización

de los anlisis del experimento.

Experiencia 2: Determinación de  la constante elástica del resorte.

Materiales:[pic 12]

- Lanzador de proyectil, incluye resorte en el interior.
- Proyectil
- Sensor de movimiento.
- Interfase.
- Data Studio.
- Regla.
- Pie de metro.
- Balanza electrónica.

Procedimiento Experimental:

1. Se armó el montaje representado en la figura.
2. Se midió el diámetro y masa del proyectil.
3. Se colocó el proyectil en la primera compresión del lanzador.
4. Se accionó el lanzador generando la salida del proyectil
5. Se registró el tiempo en que demoró el proyectil pasar por el sensor, también se registró la altura máxima que alcanzó.
6. Se repitió el procedimiento 4 veces sin variar la compresión del resorte.
7. Se midió la diferencia de longitud del resorte antes y después de los lanzamientos.

Resultados y análisis:

Actividad 1:

Gracias a Data Studio y las mediciones realizadas en el experimento se tiene lo siguiente:

Como conocemos la masa del cuerpo sobre el riel, podemos calcular la fuerza que actúa sobre       él, en este caso la tensión, mediante:

   , donde  , entonces tenemos:[pic 13][pic 14]

        El trabajo realizado por  viene dado  por:[pic 15][pic 16][pic 17][pic 18][pic 19][pic 20]

  , donde ‘d’ es el desplazamiento (40 cm especificados en la guia), por lo tanto[pic 21]

 .[pic 22]

Luego se utilizó el mismo método para calcular la tensión 2 que actúa sobre el otro cuerpo:

    , donde , entonces tenemos:[pic 23][pic 24]

        el trabajo realizado por   viene dado  por:[pic 25][pic 26][pic 27][pic 28][pic 29][pic 30]

    [pic 31][pic 32][pic 33]

Por lo tanto, los resultados arrojados dijeron que los trabajos realizados por:

[pic 34]

[pic 35]

Con lo cual se puede concluir que el quien realizo un mayor trabajo fue por el hecho de que de el dependía si el bloque de madera sobre el riel se movía o no, ya que si esta tensión no ejercía lo suficiente no pondría en movimiento el bloque.[pic 36]

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