Informe Trabajo Y Energia

Experiencia N°3: Trabajo y Energía

Integrantes:

Carrera:

Profesora: María Elena Gutiérrez

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Resumen:

En este experimento se analizarán dos casos en los cuales se ve involucrada la energía y el trabajo, en el primer caso se analizara un movimiento mediante poleas y en el segundo caso se analizara un lanzamiento de proyectil y a través de relaciones entre las energías presentes en el lanzamiento se determinara la constante de elasticidad del resorte usado en el lanzador.

Objetivos:

• Objetivos primer experimento:

o Identificar aceleraciones por uso de poleas fijas y móviles.

o Determinar el trabajo realizado por diferentes fuerzas.

o Identificar la energía cinética y la potencial gravitatoria.

o Verificar la conservación de la energía mecánica.

• Objetivos segundo experimento:

o Determinar la energía mecánica del sistema.

o Determinar la constante de elasticidad del resorte.

o Determinar la máxima energía cinética que adquiere el proyectil y en qué punto se produce.

o Determinar el trabajo que realiza la fuerza elástica del resorte desde que estaba totalmente comprimido hasta que deja de estarlo.

1. Marco teórico:

Para el caso del primer experimento tenemos que determinar el valor de cada una de las fuerzas que están presentes en ambos cuerpos y en la polea móvil, para esto nos centramos en el 2° principio de Newton para realizar la sumatoria de fuerzas en cada eje en ambos cuerpos y en la polea, y así relacionar las ecuaciones obtenidas para poder determinar los valores de las fuerzas.

Cuerpo 1: i) ii)

Cuerpo 2: i)

Polea Móvil: i)

Para el caso del segundo experimento para poder determinar la constante de elasticidad del resorte tenemos que calcular la energía cinética y potencial de la esfera en el punto donde sale la esfera y el punto de mayor altura de esta, para así conocer la energía mecánica del sistema y con esto podemos calcular la constante de elasticidad del resorte, a través de la ecuación de la energía potencial elástica la cual será igual a la energía mecánica.

2. Desarrollo del experimento:

Para desarrollar ambos experimentos se necesitaron los siguientes materiales:

a) Borrador de pizarra h) Hilo

b) Viga metálica i) 1 masa

c) Hilo j) 2 Sensor de movimiento

d) Huincha de medir k) 1 balanza digital

e) Polea fija l) Lanzador de proyectil

f) Polea móvil m) Computador con interfaz 500

g) Esfera

Para el armado del primer experimento se coloco sobre una viga metálica un borrador el cual tenía en uno de sus extremos un hilo y este pasaba por una polea fija y luego por una polea móvil, y en la polea móvil se sujeto una masa. Se coloco un sensor de movimiento detrás del borrador y otro bajo la masa que cuelga de la polea móvil. El experimento consistió en desplazar el borrador 40 cm para que así se moviera todo el sistema y poder calcular la energía del sistema y el trabajo de cada fuerza involucrada.

Para el armado del segundo experimento se utilizo solamente el lanzador de proyectil y la esfera. El experimento consistió en cargar el lanzador de proyectil con la esfera dentro luego dispararla verticalmente y medir cual fue la altura máxima que la esfera alcanzo para después poder calcular la energía del sistema y así poder determinar las demás cosas que se nos piden en los objetivos.

3. Resultados:

• Primer experimento “Poleas”:

o Identificar aceleraciones por uso de poleas fijas y móviles.

Aceleración en la polea fija:

Aceleración en la polea móvil:

Gráfico aceleración polea fija:

Gráfico aceleración polea móvil:

o Determinar el trabajo realizado por diferentes fuerzas.

o Identificar la energía cinética y la potencial gravitatoria.

o Verificar la conservación de la energía mecánica.

• Segundo experimento “Proyectil”:

o Determinar la energía mecánica del sistema.

o Determinar la constante de elasticidad del resorte.

o Determinar la máxima energía cinética que adquiere el proyectil y en qué punto se produce.

h = 0 [m]

o Determinar el trabajo que realiza la fuerza elástica del resorte desde que estaba totalmente comprimido hasta que deja de estarlo.

4. Análisis de Resultados:

• Primer experimento “Poleas”:

o Identificar aceleraciones por uso de poleas fijas y móviles.

Las aceleraciones las determinamos mediante el Data Studio utilizando dos sensores de movimiento para cada cuerpo. Al analizar la relación existente entre ambas aceleraciones mediante las ecuaciones de itinerario sabiendo que el desplazamiento del cuerpo sujeto a la polea fija es el doble del cuerpo sujeto a la polea móvil. Quedan las siguientes relaciones:

2)

La relación existente entre ambas aceleraciones es la siguiente:

o Determinar el trabajo realizado por diferentes fuerzas.

Primero para poder determinar el trabajo que realizan las distintas fuerzas necesitamos identificar que fuerzas actúan sobre los cuerpos y que valores tienen cada una de ellas. Para calcular esto analizamos los cuerpos y se dedujo lo siguiente:

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