Teorema de trabajo y energía

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RESUMEN

Trabajaremos con las teorías y formulas de la física comprobando estas. También hallaremos datos con un margen de error, visualizaremos los graficas correspondiente y llegaremos a comprobar las formulas.

Una vez finalizados los experimentos, dedicamos tiempo a organizar el laboratorio y asegurarnos de que todo estuviera en su lugar correspondiente. El orden y la limpieza son fundamentales para mantener un entorno seguro y propicio para futuros trabajos prácticos.

Este informe no solo representaba el trabajo de laboratorio realizado, sino también el crecimiento en nuestra comprensión del teorema de trabajo y energía. Nos sentimos orgullosos de haber aplicado con éxito los conceptos teóricos y demostrado la relación entre el trabajo y la energía en situaciones prácticas.

OBJETIVOS:

• Estudiar el teorema de trabajo y energía.
• Demostrar que el cambio de energía cinética es igual al trabajo total.

FUNDAMENTO TEORICO: 

un objeto con masa, m, que experimenta una fuerza neta constante durante un desplazamiento Delta*X =X F - hat X 0 paralela a la fuerza neta (véase la Figura 1), el trabajo total realizado es:

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Es igual al área bajo la curva en una fuerza en función de la posición gráfica (véase la Figura 2). De acuerdo con el teorema de trabajo-energia. un cambio en la energía cinética sólo puede producirse si el trabajo está hecho. El trabajo realizado debe ser el esfuerzo combinado de todas las fuerzas implicadas (la fuerza neta), es decir, el cambio en la energía cinética está dada por la total cantidad de trabajo realizado. Esto produce el teorema trabajo-energía:

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EQUIPOS Y MATERIALES:

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL:

1. Nivelar la pista. Utilice un nivel de burbuja si está disponible o simplemente utilizar el movimiento de la Pascar en la pista.
2. Una el sensor de alta resolución fuerza al pascar por medio de un resorte.
3. Adjuntar un tope de extremo de pista en frente del gancho en el sensor de fuerza (véase la Figura 3) para proteger que al ser golpeado por el Pascar. El tope de extremo debe ser de aproximadamente 1 cm desde el gancho.
4. Coloque el sensor de movimiento al otro extremo de la pista. Incline el sensor ligeramente hacia abajo.
5. Conectar el sensor de fuerza y el sensor de movimiento a los puertos Pasport del Interfaz universal 850.

1. Elija uno de los resortes de constante elástico débil del sistema Dinámica de la pista. Adjunta resorte al gancho Sensor de fuerza con la cuerda trenzada a través del agujero en el tope de extremo de modo que el resorte es de aproximadamente 5 cm.
2. Una el otro extremo del resorte al orificio superior en el Pascar con un trozo de cuerda de manera de manera que exista alrededor de 20 cm de cuerda entre el resorte y el coche (el coche, no el embolo). Fijar el final de la Pascar con el embolo y asegúrese de que el embolo está fuera.

Procedimiento: (sensores en 100 Hz) (velocidad gráfica de Pascar vs Posición).

1. Medir la masa del Pascar.
2. Arrastrar el pascar a 10 cm del sensor de movimiento.
3. Ingresar al programa Capstone.
4. Calibrar los sensores ubicarse sobre la opción configuración de hardware.
5. Generar un gráfico ubicando el cursor opción gráfico.
6. Hacer clic en la opción seleccionar medición en el eje "Y" y seleccionar la opción fuerza.
7. Hacer clic en la opción seleccionar medición en el eje "X" y seleccionar la opción posición
8. Ir opción calculadora para declarar la variable energia cinética
9. Hacer el mismo procedimiento para generar el grafico de energia cinética versus tiempo.
10. Arrastrar el pascar a una distancia de 15cm del sensor de movimiento, soltar y hacer clic en el botón gravar del programa "Capstone".
11. Tomar los datos de los gráficos del trabajo y energía cinética.
12. Colocar los datos en la siguiente tabla 1.

(colocamos los datos en la siguiente tabla)

RESULTADOS:

• Se muestran todos los resultados obtenidos: tablas, gráficos, imágenes, etc; estos deberán ir debidamente enumerados utilizado la norma APA 7ma. Edición.

Tabla 1

Tabla 2

ANALISIS DE RESULTADOS:

• Se desarrolla el análisis de los resultados obtenidos en la sección anterior (resultados), haciendo referencia a cada una de las tablas y gráficos.

TABLA 1

• Ec. (final): Esta columna representa la energía cinética final (Ecf) para cada caso o medición. Los valores dados en la tabla son 0.24, 0.22, 0.26, 0.32 y 0.27. Observamos que los valores varían entre 0.22 y 0.29.

• Ec. (inicial): Esta columna representa la energía cinética inicial (Eci) para cada caso o medición. Los valores dados en la tabla son 0.21, 0.20, 0.24, 0.27 y 0.26. Observamos que los valores varían entre 0.20 y 0.29.

• Eci - Ecf: Esta columna muestra la diferencia entre la energía cinética inicial y final, es decir, Eci - Ecf. Los valores dados en la tabla son 0.03, 0.02, 0.02, 0.05 y 0.01. Observamos que hay diferencias positivas y negativas, indicando cambios en la energía cinética durante el experimento.

• Área debajo de la curva: Esta columna indica el área debajo de la curva que representa los cambios en la energía cinética. Los valores dados en la tabla son 0.003, 0.002, 0.003, 0.002 y 0.004. Estos valores representan las áreas encerradas entre la curva y el eje horizontal (tiempo u otra variable independiente).

Al analizar estos resultados, podemos observar lo siguiente:

• Los valores de la energía cinética final (Ecf) varían entre 0.22 y 0.29, mientras que los valores de la energía cinética inicial (Eci) varían entre 0.20 y 0.29. Podemos notar diferencias en los niveles de energía cinética antes y después del experimento.

• La columna de Eci - Ecf muestra diferencias positivas y negativas, lo que indica cambios en la energía cinética durante el experimento. Estas diferencias pueden ser el resultado de diferentes factores, como la transferencia de energía o la influencia de fuerzas externas.

• El área debajo de la curva proporciona una medida del cambio total en la energía cinética a lo largo del experimento. Observamos que los valores de área varían entre 0.002 y 0.005, lo que indica diferentes magnitudes de cambio en la energía cinética.

TABLA 2

• X (inicial): Esta columna representa la posición inicial (Xi) para cada caso o medición. Los valores dados en la tabla son 0.44, 0.44, 0.44, 0.62 y 0.54.

• X (final): Esta columna representa la posición final (Xf) para cada caso o medición. Los valores dados en la tabla son 0.37, 0.38, 0.37, 0.39 y 0.39.

• Xi - Xf: Esta columna muestra la diferencia entre la posición inicial y final, es decir, Xi - Xf. Los valores dados en la tabla son 0.04, 0.06, 0.07, 0.23 y 0.15.

• E abs: Esta columna indica el error absoluto (E abs) correspondiente a cada caso. Los valores dados en la tabla son 0.027, 0.018, 0.017, 0.005 y 0.006.

• Al analizar estos resultados, podemos observar lo siguiente:

• Los valores de la posición inicial (Xi) varían entre 0.44 y 0.62, mientras que los valores de la posición final (Xf) varían entre 0.37 y 0.39. Podemos notar diferencias en las posiciones antes y después del experimento.

• La columna de Xi - Xf muestra las diferencias entre las posiciones inicial y final. Estas diferencias pueden ser el resultado de movimientos, desplazamientos o cambios en la posición durante el experimento.

• El error absoluto (E abs) proporciona una medida de la discrepancia entre los valores medidos y los valores esperados o teóricos. Observamos que los valores de error absoluto varían entre 0.005 y 0.027, lo que indica diferentes niveles de precisión o exactitud en las mediciones.

CUESTIONARIO:

1. Del análisis realizado sobre las gráficas obtenidas. ¿Diria usted que se ha conservado la energía mecánica, durante el experimento?

La conservación de la energía mecánica implica que la energía total del sistema se mantiene constante a lo largo del tiempo, sin ninguna pérdida o ganancia significativa de energía. Para evaluar si se ha conservado la energía mecánica, sería necesario examinar la energía cinética, la energía potencial y cualquier otra forma de energía involucrada en el experimento.

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