Labo6.Tranformación de La Energía

7/26/2019 Labo6.Tranformación de La Energía

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Laboratorio de Física General y Aplicada 2014

TR NSFORM CIÓN DE ENERGÍ

I. OBJETIVOS

Reconocer las diferentes formas de energía

Estudiar la transformación de energía y la conservación de la energía mecánica de

un cuerpo.

II. PROCEDIMIENTO

Transformación de la energía potencial gravitatoria en energía cinética

1. Para realizar este experimento armamos el equipo de la siguiente forma:

2. Medimos la masa de la bola.

3. Soltamos la bola desde la parte desde la parte superior a varias alturas (h), además

medimos la distancia (d) de la rampa.

4. Finalizamos para cada altura (h) medimos tres veces el tiempo que tarda en

recorrer la rampa luego calculamos el promedio de esos tres tiempos.

-La velocidad fue hallada con las formula de MRUV, la v o es cero porque la bola fue

soltada

d= (vf –vo/2) t




-Para hallar la energía potencial gravitatoria, energía potencial cinética utilizamos la

siguientes formula.

Ep=mgh Ec = 1/2mv2

g =9.78 m/s2

-Los resultados del experimento se encuentran en la siguiente tabla

1. 1.45=(vf /2)2.64= vf =1.10

2. 1.24=(vf /2)2.21= vf =1.12

3. 1.26=(vf /2)2.78= vf = 0.906

4.

1.48=(vf /2)1.52= vf =1.94

5. 1.00=(vf /2)1.19= vf =1.68

-el siguiente paso es hallar la energía cinética y energía potencial gravitatoria

m= 0.026 kg g= 9.78 m/s2

EP=mgh

1. EP=0.026. 9.78.0.100=0.025

2. EP=0.026. 9.78.0.225=0.057

3. EP=0.026. 9.78.0.083=0.021

4. EP=0.026. 9.78.0.275=0.069

5. EP=0.026. 9.78.0.220=0.056

h(m) d(m) t(s) V(m/s)

1 0.100 1.45 2.64 1.10

2 0.225 1.24 2.21 1.12

3 0.083 1.26 2.78 0.906

4 0.225 1.48 1.52 1.94

5 0.220 1.00 1.19 1.68




Ec=1/2mv2

m= 0.026 kg

1.

Ec= ½(0.026)(1.10

2

)

= 0.0152. Ec= ½(0.026)(1.12

2) = 0.016

3. Ec= ½(0.026)(0.9062)= 0.011

4. Ec= ½(0.026)(1.942) = 0.048

5. Ec= ½(0.026)(1.682) = 0.036

Los resultados totales están la siguiente tabla:

Tabla 1

Transformación de la Energía Potencial en Energía Cinética

m= 0.026 kg g=9.78 m/s2

h(m) d(m) t(s) V m/s EP (J) Ec(J)

1 0.100 1.45 2.64 1.10 0.025 0.015 40

2 0.225 1.24 2.21 1.12 0.057 0.016 71.9

3 0.083 1.26 2.78 0.906 0.021 0.011 47.6

4 0.225 1.48 1.52 1.94 0.069 0.048 30.4

5 0.220 1.00 1.19 1.68 0.056 0.036 35.7

Transformación de la energía potencial gravitatoria en energía potencial elástica.

a) Monte el equipo tal como se muestre la figura.




b) Determine la constante elástica del resorte, para ello cuelgue objetos de masas

conocidas y mida en equilibrio el alargamiento que experimenta. Complete la tabla

2 y grafique sus resultados. El valor de k será determinado por el valor lineal de la

gráfica.

Tabla 2Constante elástica de un resorte

m(kg) F= mg(N) X(m)

1 0.350 3.423 0.350-0.200 = 0.105

2 0.550 5.539 0.375-0.200 = 0.175

3 0.570 5.575 0.385-0.200 = 0.118

4 0.710 6.944 0.435-0.200 = 0.275

5 0.770 7.531 0.460-0.200 = 0.260

6 0.810 8.509 0.500-0.200 = 0.300

K = 28.145 N/m

Hallando el k de los datos de la tabla 2:

∑

X 0 0,105 0,175 0,185 0,235 0,260 0,300 1,260

Y 0 3,423 5,379 5,575 6,944 7,531 8,509 37,361

XY 0 0,359 0,941 1,031 1,632 1,958 2,553 8,474

X2 0 0,011 0,031 0,034 0,055 0,068 0,090 0.289

Entonces tenemos:

0

3.423 N

5.379 N

5.575 N

6.944 N7.531 N

8.509 N

y = 29.355x

0

1

2

3

4

5

6

7

89

10

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35

Fuerza(N)Fuerza(N)

Deformación

m




c) Para el esquema de la figura fije un bloque de masa conocida en el extremo inferior

del resorte y suelta desde la posición sin deformación, mida la máxima elongación X

complete la tabla.

Tabla 3

Transformación de la Energía Potencial

K= 28.145 (N/m) g=9.78m/s2

m(Kg) Y1(m) Y2(m) x1(m) X2(m) X12(m

2) X2

2(m

2) Epg(J) Epe(J) (Epg-

Epe)x100%/Epg

1 1 0.59 0.29 0.25 0.550 0.0625 0.3025 2.934 1.267 56.82%2 1 0.445 0.24 0.39 0.595 0.1521 0.3540 2.004 0.591 70.51%

3 0.5 0.545 0.255 0.29 0.580 0.0841 0.3364 2.834 1.183 58.27%

4 0.5 0.510 0.225 0.330 0.615 0.1089 0.3782 2.787 1.143 58.99%

m(Kg) = masa del bloque

Y1(m) = la altura del bloque y en resorte en posición inicial

Y2(m) = la altura del bloque y resorte estirado con su máxima elongación

x1(m) = distancia del punto de arriba hasta donde está el bloque en posición

inicial

X2(m) = distancia del punto de arriba hasta donde está el bloque cuando esta

estirado

Epg(J) = mgh energía potencial gravitatoria considerando la diferencia de( Y1 y Y2

) como altura.

Ejm: Epg1(J)=mgh= 1x9.78x0.3

http://www.google.com.pe/imgres?imgurl=http://panterasup.com/images/graphics/resorte%20negro%20panteras.png&imgrefurl=http://panterasup.com/es/first-es/frc&h=500&w=500&tbnid=EDbOJQh7bfa6nM:&zoom=1&docid=QLn69zjQq0Mo3M&ei=hbmDU9CxOYOWyATXo4KwDQ&tbm=isch&ved=0CJUBEDMoJjAm&iact=rc&uact=3&dur=4267&page=4&start=28&ndsp=13




Epe(J) = 1/2Kx2 energía potencial elástica considerando la diferencia de (x1 y X2 )

como la elongación .

Ejm: Epe1(J)=1/2Kx2= 1/2x28.145x0.3

2

III. TAREAS Y CUESTIONARIO

1. Describa el procedimiento usado para determinar la rapidez VB, de la tabla 1.

Una vez orientados, los integrantes del grupo pasan a armar el modelo

mecánico, utilizando el canal o guía, el soporte universal y un cuerpo esférico

que representará al móvil. Luego usando la regla pasamos a medir la altura (h)

cuando el cuerpo se encuentra al inicio del movimiento y el largo del recorrido

(d) el cual recorrerá nuestro móvil, y luego con el cronómetro medimos el

tiempo (t) promedio que tarda nuestro móvil. Registrando los siguientes

resultados:

Para el tiempo

h(m) d(m) t(s)

1 0,100 1,45 2,64

2 0,125 1,24 2,21

3 0,083 1,26 2,78

4 0,275 1,48 1,52

5 0,222 1,00 1,19




Una vez registrado los datos pasamos a calcular la velocidad de la esfera al

pasar por el punto B con la siguiente fórmula:

( )

Pero la velocidad inicial es cero ya que la esfera parte del reposo, entonces la

ecuación sería:

Reemplazando, tenemos:

Completando así el cuadro:

h(m) d(m) t(s) VB(m/s)

1 0,100 1,45 2,64 1,10

2 0,125 1,24 2,21 1,12

3 0,083 1,26 2,78 0,91

4 0,275 1,48 1,52 1,95

5 0,222 1,00 1,19 1,68




2. Discuta los resultados para las diferencias de las energías obtenidas en la tabla

1

Esta variación se puede deber a la transferencia de calor, dado que según la

teoría de conservación de la energía (La energía no se crea ni se destruye solo

se transforma), la diferencia de energía fue transferida en forma de calor a laesfera.

3. Si cambiamos el nivel de referencia, ¿cómo afecta a los resultados de la tabla

1?

Cambiarían los resultados dado que este sistema (sistema A) está afectado por

la aceleración de la gravedad, si cambiamos de referencia en el sistema actuaría

otra aceleración, también podría variar la altura en la que la esfera seencuentra, esto en conjunto cambiaría la energía potencial gravitatoria.

4. Construya una gráfica de la energía cinética y la energía potencial gravitatoria, para la

Tabla 1.

Gráfica de la Tabla 1

0.016 J0.016 J

0.011 J

0.049 J

0.037 J

y = 0.7665x - 0.0055

0

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08

Energía Potencial vs Energía CineticaEnergía

Cinética (J)

Energía Potencial

(J)




5. Construya una gráfica de energía potencial elástica y la energía potencial gravitatoria,

para la Tabla 3.

Gráfica de la tabla 3

6. Discuta los resultados de la Tabla 6.1 explique las diferencias

Según el teorema de conservación de le energía mecánica, se debe esperar que la gráfica de

Energía Potencial vs Energía Cinética forme una pendiente de 45º, ya que ambas energías

deberían ser iguales debido a la conservación, pero experimentalmente se observa que no es

así debido a algunos errores en la medición, pero también debemos recordar que siempre

existe una fuerza de rozamiento, es decir una fuerza no conservativa por lo que en la realidad

es muy difícil hablar de conservación de energía, es por eso que no hay igualdad total de

energía y la gráfica toma otra pendiente diferente a 1.

7.

Discuta los resultados de la Tabla 6.3 explique las diferencias

Al igual que con la tabla anterior, se esperaba que la energía potencial gravitatoria forme una

recta de pendiente igual a 1 con la energía potencial elástica, ya que se supone que hay una

transformación de energía potencial gravitatoria en energía potencial elástica, por lo que

ambos valores deberían ser iguales. Esta notable diferencia se debe más que todo a que para

una misma masa los valores de X2 y Y2 deberían ser iguales, sin embargo nosotros obtuvimos

distintos valores, lo que causo una alteración, por lo que se debería volver a realizar este

experimento para poder realizar una mejor gráfica.

1.143 J

1.183 J

0.591 J

1.267 Jy = 0.042x + 0.9646

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5

Epg vs Epe (J)Energia

Potencial

Elástica (J)

Energía Potencial

Gravitatoria (J)




8. Prepare un cuadro de otras formas de energía




IV. CONCLUSIONES:

Al montar nuestro equipo para demostrar la transformación de energía

potencial gravitatoria en energía cinética ya que la energía se debe conservar;

llegamos a la conclusión que solo hay un poco por ciento de error o sea que es

menos del 40%, por lo tanto se puede decir que la energía si se conserva ya

que en las medidas siempre hay incertidumbres accidentales o sistemáticos por

lo tanto no puede ser exacto debido también a que existe una fuerza de fricción

que afecta de alguna forma a la conservación de energía, haciendo que una

parte de energía mecánica se transforme en energía calorífica.

Al montar nuestro equipo para demostrar la transformación potencial

gravitatoria en energía potencial elástica; llegamos al conclusión que

obtenemos un porcentaje muy alto de error porque las medias halladas no

están correctas. Lo ideal sería que se obtenga un porcentaje de error pequeño,

ya que la Epg se debería transformar en Epe.

Determinamos la constante de Hooke utilizando la ecuación de mínimos

cuadrados ya que F=-xk .

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