LABORATORIO FÍSICAII

Práctica de Laboratorio Nº7

“Teorema del Trabajo y Energía”

INFORMEIntegrantes:

VILCHEZ FABIÁN, Wilmer

YAURI CHOCCE, Nelson

Grupo: C4 - 02 - B

Profesor:SOCA FLORES, Carlos

Fecha de realización: 12 de junio

Fecha de entrega: 19 de junio

2012 – 1

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INTRODUCCIÓN

Rozamiento y Fricción en sólidos

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1) Objetivos:

Comprobar la relación entre el trabajo aplicado sobre un objeto y la variación en su energía cinética.

Realizar cálculos cinemáticas basándose en consideraciones dinámicas y mecánicas para los materiales y accesorios usados.

2) Fundamento Teórico:

Computadora personal con programa Data Studio instalado. Sensor de fuerza (Dinamómetro) Sensor de movimiento Móvil PASCAR Polea Pesas con porta pesas Cuerda Regla.

4) Proceso Experimental:

4.1. Trabajo:

En física, se entiende por trabajo a la cantidad de fuerza multiplicada por la distancia que recorre dicha fuerza. Esta puede ser aplicada a un punto imaginario o a un cuerpo para moverlo. Pero hay que tener en cuenta también, que la dirección de la fuerza puede o no coincidir con la dirección sobre la que se está moviendo el cuerpo. En caso de no coincidir, hay que tener en cuenta el ángulo que separa estas dos direcciones.

Donde es el módulo de la fuerza, es el desplazamiento y es el ángulo que forman entre sí el vector fuerza y el vector desplazamiento.

4.2. Energía:

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Energía Cinética:

En mecánica clásica, la energía cinética de un objeto puntual (un cuerpo tan pequeño que su dimensión puede ser ignorada), o en un sólido rígido que no rote, está dada en la ecuación

Donde: m es la masa y v es la velocidad del cuerpo.

Energía potencial

Todo cuerpo que se ubicado a cierta altura del suelo posee energía potencial. La energía potencial es el tipo de energía mecánica asociada a la posición o configuración de un objeto. Podemos pensar en la energía potencial como la energía almacenada en el objeto debido a su posición.

4.3. Potencia:

En física, potencia  es la cantidad de trabajo efectuado por unidad de tiempo. Si ΔW es la cantidad de trabajo realizado durante un intervalo de tiempo de duración Δt, la potencia media durante ese intervalo está dada por la relación:

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Además para fuerzas conservativas, donde la fuerza es constante, la potencia desarrollada se puede calcular de la siguiente relación:

P = F · V

4.3. Teorema del Trabajo - Energía:

Para un objeto de masa m, que experimenta una fuerza neta F, a lo largo de una distancia x, paralela a la fuerza neta, el trabajo realizado es igual a:

Ahora si el trabajo modifica solo la velocidad del objeto, la energía cinética del objeto cambia según:

Donde:W, es el trabajo,Vb es la velocidad final del objeto,Va es la velocidad inicial.

4.1) Teorema del trabajo y energía.

Ingresamos al programa data studio y seleccionamos la opción crear experimento, previamente se insertó el sensor de movimiento.

Seguidamente se realizó la configuración del sensor siguiendo los pasos indicados en la guía del laboratorio y se armó el primer montaje para realizar la toma de datos los cuales se muestran en la tabla que se presenta a continuación.

Masa total del conjunto móvil (Kg): 0.7535Medición 1 2 3 4 5

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Velocidad máxima (m/s)

0.82 0.83 0.85 0.80 0.83

Distancia recorrida (m)

0.299 0.300 0.302 0.300 0.301

Aceleración media (m/s2)

1.0 1.1 1.3 1.1 1.1

Tiempo empleado (s)

0.81 0.80 0.84 0.80 0.81

Fuerza aplicada (N)

0.253 0.278 0.329 0.278 0.278 PROM (J)

Trabajo total (J) 0.0758 0.0834 0.0993 0.0834 0.0836 0.0851∆ Ek (J) 0.0852 0.0873 0.0915 0.0811 0.0863 0.0862

Variación de la energía cinética del móvil al ir de la posición (a) hasta la posición

(b) (J)

0.0862 J

Trabajo total realizado sobre el móvil para lograr el desplazamiento desde (a) hasta

(b). (J)

0.0851 J

4.1.1. Con los resultados mostrados en la tabla 1, determine la relación entre la variación de la Ec y el trabajo total realizado ¿en su opinión se cumple el teorema trabajo- energía? ¿Por qué?

Sí se cumple, ya que la energía cinética sufre una variación si valor es debido a que el trabajo modifica a la velocidad del objeto y eso es lo que ocurre en la experiencia realizada.

4.1.2. En el experimento realizado ¿Diría usted que la fuerza ejercida por la masa colgante es conservativa o disipativa?, explique su respuesta.

La masa colgante es Disipativa, porque la masa que actúa en esta experiencia hace que la velocidad cambie al igual que la aceleración.

4.2) Verificación del trabajo y la energía Ek.

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Masa total del conjunto móvil (Kg): 0.7535

Medición 1 2 3 4 5Velocidad

máxima (m/s)0.74 0.76 0.92 1.08 1.10

Distancia recorrida (m)

0.52 0.55 0.61 0.83 0.74

Fuerza aplicada (N)

0.42 0.51 0.53 0.56 0.65 PROM (J)

Trabajo total (J) 0.218 0.280 0.323 0.464 0.481 0.353∆ Ek (J) 0.206 0.216 0.318 0.439 0.455 0.326

Variación de la energía cinética del móvil al ir de la posición (a) hasta la posición

(b) (J)

0.326 J

Trabajo (Fxd) realizado sobre el móvil para lograr el desplazamiento desde (a)

hasta (b). (J)

0.353 J

5) Observaciones:

El sensor de movimiento nos ayuda a hallar la posición, velocidad y aceleración gracias al programa data estudio.

El sensor de fuerza halla, como su nombre lo dice la fuerza del móvil o carrito que se experimentamos en el laboratorio.

Se considero la masa de la porta pesas así que la masa total era diferente al de la hoja que entrego al profesor de laboratorio.

El montaje realizado era un movimiento rectilíneo uniforme es decir que se puede hallar la aceleración.

6) Conclusiones:

Se comprobó que el trabajo realizado por el móvil es igual a la variación de la energía cinética con un error porcentual del 2.6 ℅.

Los cálculos teóricos se asemejan a los calculos experimentales con un errror promedio para todos los casos de 3.5℅.

El trabajo es igual a la energia cinetica, cuando la velocidad inicial del movil es igual a cero es decir parte del reposo.

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Se necesito de la dinámica y la mecánica para hallar algunos valores del trabajo y energía cinética.

7) Bibliografía:

Guía de laboratorio de Física II. "Física Universitaria ", Sears - Zemansky, Young - Freedman,

Volumen 2, novena edición. Fundamentos de física RaymodA.Serway-Jerry S.FaughnEditorial

Thomson