Informe De Laboratorio [Cambio De La Energía Potencial]

CAMBIO DE LA ENERGÍA POTENCIAL

I. OBJETIVO

1. Investigar los cambios de energía potencial elástica en un sistema masa-resorte.

2. Establecer diferencias ente la energía potencial elástica y la energía potencial gravitatoria.

II. EQUIPOS Y MATERIALES

• Resorte

• Tres hojas de papel milimetrado

• Porta pesas vertical• Regla graduada de 1 metro

• Soporte universal

• Prensa

• Juego de pesas

• Clamp

• Pesas hexagonales

III. TEORÍA

Los sólidos elásticos son aquellos que recuperan rápidamente su conformación original al cesar la causa de la deformación. En realidad, todos los cuerpos son deformables. Excedidoun cierto límite pierde sus características elásticas. Los resortes se estiran cuando se les aplican fuerzas de tracción. A mayor estiramiento, mayor tracción, esto indica que la fuerza no es constante. La ley de Hooke nos da la relación de la magnitud de la fuerza Fx con la longitud x de deformación.

Fx=-kx

Donde k es una constante elástica, su valor depende de la forma yde las propiedades elásticas del cuerpo. El signo negativo indica que la fuerza elástica del resorte se opone a la deformación (estiramiento o compresión).

Se demuestra que al estirarse un resorte el trabajo realizado es:

[pic]

La fig. 10.1 muestra la posición X0, del extremo inferior de un resorte libre de la acción de fuerzas externas (sistema de referencia para medirlos estiramientos del resorte).

Sea una masa m sostenida en X0. Se le hace descender estirando el resorte una pequeña cantidad hasta el punto X1. Si después la masa se deja libre esta caerá a una posición X2, luego continuara vibrando entre posiciones cercanas a posiciones cernas a X1 y X2. Después de un cierto tiempo la masa se detendrá.

Bajo estas condiciones el trabajorealizado para estirar el resorte de X1 a X2 está dado por:

[pic])

Esto define el cambio de energía potencial elástica ΔU, producida por el resorte. La energía expresada en Joules.

Por otro lado, el cambio energía potencial gravitatoria ΔUg experimentada por la masa está dada por:

[pic]


Para medir la energía potencial gravitatoria UG(=mgy) se puede considerar elsistema de referencia vertical, con y0 en la base. En este caso otra forma de escribir la ecuación es:

[pic]

Donde y1, y2 se pueden determinar una vez las conocidas x1 y x2. Llamando H a la distancia comprendida entre x0 e y0 se encuentra que:

Y1=H-X1

Y2=H-X2

H es una cantidad fácilmente mensurable.

IV. PROCEDIMIENTO

PARTE A: DETERMINAR LA CONSTANTE ELASTICA DEL RESORTE1. Monte el equipo tal como se muestra en la figura 9.2 y elija un punto de referencia para medir los estiramientos del resorte.

2. Cuelgue el porte pesas del extremo inferior del resorte. Es posible que en estas condiciones se produzca un pequeño estiramiento, si es así, anota la masa de la porta pesas y el estiramiento producido en resorte en la tabla 1.

3.Adiciona sucesivamente masas y registra los estiramientos del resorte para cada una de ellas. Cuide de no pasar el límite elástico del resorte.

4. Retire a una de las masas y registre nuevamente los estiramientos producidos en el resorte para cada caso.

5. Complete la tabla 1 calculando el promedio de las lecturas y determinando los correspondientes estiramientos para cada masausada.

PARTE B: DFETREMINACION DE LA ENERGIA POTENCIA ELASTICA Y LA ENERGIA POTENCIAL GRAVITATORIA

6. Suspenda ahora una masa de 0.5Kg. (o cualquier otra sugerida por el profesor), del extremo inferior del resorte y mientras las sostienes en a mano hazla descender de tal forma que el resorte se estire 1cm. Registra este valor como x1.

7. Suelta la masa de manera...