Fisica

Escuela de Física LABORATORIO DE FÍSICA I L6. CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA MECÁNICA
OBJETIVO Verificar el principio de conservación de la energía mecánica. MARCO TEÓRICO La conservación de la energía mecánica es una de las leyes más poderosas de la física y no es un principio fácil de verificar. Cuando una piedra está rodando hacia abajo por una colina, por ejemplo, va constantemente convirtiendosu energía potencial gravitacional en energía cinética, tanto lineal como rotacional, y además convirtiéndola en energía calorífica debido a la fricción con la colina. La piedra también pierde energía al golpear otros objetos a lo largo de su trayectoria, impartiéndoles una parte de su energía cinética. Medir todos estos cambios en energía no es una tarea fácil. Esta clase de dificultad existe entoda la física, y los físicos enfrentan estos problemas creando situaciones simples en las cuales puedan enfocar un aspecto particular del problema. En este experimento usted examinará la transformación de la energía que ocurre a medida que un deslizador baja a lo largo de un riel de aire que está inclinado. Puesto que no hay objetos que interfieran con el movimiento y además la fricción entre elriel y el deslizador es mínima, la pérdida en energía potencial a medida que el deslizador baja debería ser aproximadamente igual a la ganancia en energía cinética. Matemáticamente,

ΔEk = −Δ ( mgh ) = −mg Δh ΔEk = 1 2 1 2 mv2 − mv1 2 2

Donde ΔEk es el cambio en la energía cinética del deslizador, es decir.

y Δ(mgh) es el cambio en su energía potencial gravitacional, m es la masa deldeslizador, g la aceleración de la gravedad y Δh es el cambio en la posición vertical del deslizador. TEMAS DE CONSULTA Energía cinética, Teorema del Trabajo y la energía Energía potencial, Unidades de energía. Conservación de la energía del la de la partícula del una. Fuerzas conservativas. Si una partícula que parte del reposo, desciende por un plano inclinado un ángulo θ sin fricción, cuando harecorrido una distancia ‘s’ encuentre que velocidad posee la partícula. BIBLIOGRAFÍA RECOMENDADA Alonso M., Finn E.J., Física Volumen I: MECÁNICA, Addison Wesley Iberoamericana, 1986. Sears F.W., Zemansky M.W., Young H.D., Freedman R.A:, FÍSICA UNIVERSITARIA, Volumen 1, Pearson Educación, Décimo primera edición, 2004 Serway R.A., FÍSICA Tomo I, McGraw Hill, Cuarta Edición, 1996 EQUIPO Sistema carrilde aire: riel, bomba, deslizador, 3 parachoques, registradores de tiempo, 2 Foto celdas, cables, 4 masas de 50 g., 1 masa de 100 g., Lanilla, bloque. PROCEDIMIENTO 1. Nivele el riel de aire lo mejor posible, hasta lograr que el deslizador quede en equilibrio. 2. Mida d la distancia entre los soportes del carril. Registre ésta distancia en la tabla. 3. Coloque el bloque de altura conocida bajo unade los soportes del carril. Para una mejor exactitud, el espesor del bloque puede medirse con un calibrador. Registre el espesor del bloque como h en la tabla. 4. Coloque la foto celda temporizadora con su fotocelda auxiliar como se observa en la figura 1.

Figura 1. Esquema del montaje Mida y registre D, la distancia que el deslizador recorre sobre el carril desde cuando la primera foto celda seacciona hasta cuando se acciona la segunda. Una foto celda se acciona cuando el LED encima de ésta se enciende. 6. Mida y registre L, la longitud efectiva del deslizador. Esto lo puede hacer moviendo el deslizador lentamente a través de una foto celda y midiendo la distancia recorrida entre la encendida y apagada de la foto celda. 7. Mida y registre m (la masa del deslizador). 8. Coloque la fotocelda temporizadora en el modo GATE y presione RESET. 9. Mantenga el deslizador cerca de la cima del carril de aire y libérelo de manera que pase a través de las dos foto celdas. Registre t1 (tiempo que el deslizador tarda pasando por la primera foto celda) y t2 (tiempo que tarda pasando por la segunda). Si usted tiene una fotocelda, la función memoria le facilitará medir los dos tiempos. Si no...