Laboratorio 7 “TEOREMA DE TRABAJO Y ENERGÍA”

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MECÁNICA DE SÓLIDOS

Laboratorio 7

“TEOREMA DE TRABAJO Y ENERGÍA”

INFORME

Profesor:

Araos Chea, Gerson Elvis

Sección:

C114-2-B

Mesa:

3

Fecha de realización: 3 de noviembre

Fecha de entrega: 10 de noviembre

INTRODUCCIÓN

Siguiendo con los fundamentos de dinámica, se continuará estudiando nuevos elementos que intervienen en el origen y movimiento de los cuerpos, se introducirá los conceptos de trabajo y su relación con la energía cinética.

Siguiendo con los fundamentos de Dinámica, se continuará estudiando nuevos elementos que intervienen en el origen y movimiento de los cuerpos, se introducirá los conceptos de trabajo y su relación con la energía cinética.

La energía es uno de los conceptos más básicos en física y en efecto en todas las ciencias, la  energía puede tomar muchas formas pero la forma particular que nos interesa es la energía contenida en un cuerpo debido a su movimiento, la energía cinética.

Veremos como la energía cinética de un cuerpo cambia cuando sobre él se realiza un trabajo lo que se conoce como teorema trabajo-energía, y como estos resultados nos pueden permitir entender diversos aspectos del movimiento y resolver problemas que pueden ser dificultosos de resolver utilizando la segunda ley de Newton.

En otros términos podemos decir que la Energía está relacionada con la capacidad corpórea de generar Trabajo, y el Trabajo está relacionado a las fuerzas horizontales y las distancias recorridas.

En el presente laboratorio, se comprobará la relación entre el trabajo aplicado y la varianza de energía cinética en un cuerpo, utilizando en el proceso un sensor de fuerza, poleas, cuerdas, pesas, y un móvil.

OBJETIVOS:

• Comprobar las relaciones entre el trabajo aplicado sobre un objeto y la variación de su energía cinética.

• Evaluar el trabajo neto realizado sobre un cuerpo en desplazamiento referente a su cambio de posición y su energía cinética.  

MATERIALES: [pic 2]

• Una computadora con software Pasco Capstone que se usara para el cálculo de la aceleración de manera experimental.

• Una interfase POWER Link que se usara poder registrar los datos ya que se conectara el sensor con la computadora. [pic 3]

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• 01 sensor de Fuerza para poder medir              la fuerza del bloque de madera al momento de deslizarse.

• base de soporte que será de apoyo       para la varilla.[pic 5]

• 1 Varilla que servirá para el soporte de la superficie inclinada usado en el laboratorio.[pic 6]

• Hilo que se usara para sujetar el bloque de madera con el sensor de fuerza. [pic 7]

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• Carrito PASCAR que se será el cuerpo en movimiento estudiado.

• Pesas de distintos valores que se usaran como fuerza en el sistema.[pic 9]

FUNDAMENTO TEÓRICO:

Trabajo (W): Es una magnitud física escalar y su unidad en el S.I. es el Joule (J)). Además, las fuerzas perpendiculares ejercidas a un cuerpo, no producen Trabajo.

Cuando se ejerce sobre el cuerpo una fuerza constante “F “que forma un ángulo α con la dirección del movimiento, el trabajo realizado mientras el cuerpo efectúa un desplazamiento, se define como el producto del desplazamiento por la componente de la fuerza en la dirección del movimiento, es decir:[pic 10]

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Dónde:

 : Es el módulo de la fuerza aplicada.[pic 12]

 : Es la función coseno respecto a la horizontal de la fuerza aplicada.[pic 13]

 : Es el valor de la distancia recorrida por el cuerpo.[pic 14]

Energía (E): En una magnitud escalar y es la capacidad de un cuerpo de producir Trabajo. Se mide, al igual que el Trabajo, en Joule (J).                  Existen muchas formas en las que aparece la energía. Entre ellas, están:

Energía Cinética: Es la energía que tiene un cuerpo por desplazarse a determinada velocidad y su valor está dado por la relación:[pic 15]

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Dónde:

 : Es el valor de la masa[pic 17]

 : Es el módulo de la velocidad[pic 18]

Teorema de trabajo –Energía cinética:

Para un cuerpo de masa que experimenta una fuerza “F “a lo largo de una                                          distancia X paralela a la fuerza que depende de su posición está dado por:[pic 19]

                                                                   [pic 20]

Si el Trabajo generado modifica la velocidad del cuerpo, el resultado de variación sería:[pic 21]

                                                                [pic 22]

Dónde:   “”  y “” es la velocidad final e inicial respectivamente. [pic 23][pic 24]

EVALUACION DE RESULTADOS OBTENIDOS:

En este laboratorio se calculó los distintos casos que se presentó en las diapositivas, los resultados que se detallara a continuación son lo que se halló teóricamente con el programa PASCO Capstone, como también la parte práctica que se calculó manualmente.

Montaje Propuesto:

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Se realizó la experiencia durante el laboratorio con el siguiente montaje, realizando 5 ensayos consecutivos y cuyo valor de la masa es de 150 gramos para todos los casos, este procedimiento se repite para los 5 ensayos, entonces al  calcular la variación del desplazamiento y la variación de la velocidad se obtiene los siguientes valores.

ENSAYO 1:

Tabla 1

Gráficamente se tendrá:

Gráfica 1. Posición Vs. Tiempo.

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Gráfica 2. Velocidad Vs. Tiempo.[pic 27]

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