Energìa en el movimiento armonico simple

MILAGRO ARROYO


Energía en el movimiento armónico simple
Resumen
En el siguiente experimento se pretende reforzar conceptos teóricos vistos en clase en referencia al tema de energía en el movimiento armónico simple (MAS). Se realizan varias mediciones colocando diferentes masa en un sistema con un resorte arriba de un detector de movimiento. Lo que se pretende es analizar las gráficasposición, velocidad y fuerza de las mediciones realizadas. Se demuestra que la energía total corresponde a un valor positivo de la energía potencia y energía cinética; cuando estas son diferentes de 0. Se comprueba la ley de conservación de la energía.

Introducción
El científico inglés Robert Hooke en 1660, mientras trabajaba como ayudante de Robert Boyle, formuló lo que hoy se denomina Ley deHooke, que describe cómo un cuerpo elástico se estira de forma proporcional a la fuerza que se ejerce sobre él, lo que dio lugar a la invención del resorte helicoidal o muelle. (Sorando, 2013).
El movimiento periódico u oscilación se refiere a los movimientos que se repiten una y otra vez. El cuerpo deja su posición de equilibrio estable, cuando se aleja de esa posición y se suelta como es el casodel sistema de masa – resorte, y entra en acción una fuerza o torca para volverlo al equilibrio.
Podemos describir un movimiento como este en términos de energía. Recordemos que la energía es la capacidad que tiene cualquier cuerpo de producir o realizar, un trabajo, una acción o un movimiento. En el movimiento armónico simple actúa la energía mecánica, la energía cinética, la energía potencialelástica y la energía gravitacional.
La energía mecánica es la energía que posee un cuerpo debido a su movimiento y/o posición. De acuerdo con esto hablamos de energía cinética, energía de un cuerpo en movimiento causado por su velocidad, o energía potencial gravitatoria, energía de un cuerpo en función de su posición dentro de un determinado sistema.
Recordemos que,
EC = ½ · m · v²(energía cinética)
EM = EC + EP (energía mecánica)
EP=1/2·k·Y2 (energía potencial elástica, para un resorte)
EP=m · g · y (energía potencial gravitacional)
Para comprender la aplicación de estos términos en el sistema debemos de tener claro el principio de la conservación de la energía, el cualestablece que “En el caso de la energía mecánica, en ausencia de rozamientos y sin intervención de ningún trabajo externo, la suma de las energías cinética y potencial permanece constante.”
0 = EC + EP
Una de las propiedades de la elasticidad es que se necesita dos veces la fuerza, para estirarlo dos veces la longitud. A esa dependencia lineal del desplazamiento sobre la fuerza de elasticidad, se lellama ley de Hooke. Es la proporcionalidad del esfuerzo y la deformación.
Esfuerzo (intensidad de las fuerzas que causan el cambio de forma) / Deformación (descripción del cambio de forma resultante).
F=-K · x (Sears y Zemansky, 2009).

Objetivos
Investigar las energías en el movimiento armónico simple.
Verificar el principio de conservación de la energía.

Equipo
Computadora
InterfazLogger Pro
Sensor de movimiento
Diferentes masas
Sistema de soporte
Resorte

Metodología
1. Armar un sistema masa – resorte, con una una masa de 60g, se conecta el detector de movimiento al canal DIG/SONIC 1 de la interfaz y colocarlo en el suelo. Abrir el archivo “17a energía en el MAS”.
2. Elevar la masa 10 cm hacia arriba y soltarla, determinar la posición de equilibrio y presionar toma dedatos para comenzar la recolección.
3. Abrir el archivo “17b energía en el MAS” para calcular la energía potencial, utilizando la ley de Hooke, colgando diferentes masas y realizando las recolecciones de la fuerza aplicada y la posición.
4. Presionar el botón de ajuste lineal, anotar la magnitud de la pendiente en la tabla
5. Abrir el archivo “17c energía en el MAS” para graficar la...