Ingeniero

Informe de laboratorio:

“Trabajo y Energía:
Plano Horizontal con roce”


Carrera : Ing. Física
Fecha : 12/12/2011

* Objetivos Generales:
* Aplicar el teorema del trabajo y la energía cuando un cuerpo se mueve sobre una superficie con roce.
* Determinar el coeficiente de roce cinético entre un cuerpo y la superficie en la que se mueve.
*Determinar los errores sistemáticos y formas de minimizarlos.


* Introducción:

La energía es una propiedad que se relaciona con los cambios o procesos de transformación en la naturaleza es esencialmente dinámica; es decir, está sujeta a cambios: cambios de composición o cambios de estado físico, cambios de posición, cambios de velocidad estas dos últimas magnitudes definen, en el marcode la dinámica de Newton, los cambios en el estado mecánico de un cuerpo o de una partícula material recibe el nombre de energía mecánica.

La energía mecánica es las sumatoria de distintas fuerzas que actúan en un sistema:

* Energía cinética (Ec): Cuando un cuerpo está en movimiento posee energía cinética ya que al chocar contra otro puede moverlo y, por lo tanto, producir un trabajo,depende de la velocidad y la masa del objeto.
* Energía potencial (Ep): es aquella energía que poseen los cuerpos que se encuentran en altura. Esta energía depende de la masa del cuerpo y de la atracción que la Tierra ejerce sobre él (gravedad).

Em=Ec+Ep

Las expresiones de la energía mecánica inicial y final de un sistema son:

(1)
(2)
Siendo m1 la masa del carro con roce,m2 la masa colgante, v la velocidad, h es la altura respecto al nivel de referencia de los cuerpos (1 y 2), i y f denotan el estado inicial y final.

En este movimiento las condiciones iniciales de los cuerpos son los siguientes, vi1 y vi2= 0; vf1=vf2=vf; hf2=0; hi1=hf2; de este modo, la expresión de energía mecánica inicial y final, quedaría de la siguiente manera:(3)
(4)

En este movimiento también está la existencia de fuerzas externas como la de roce, por lo tanto, no se cumple la ley de conservación de energía (que afirma que la energía no puede crearse ni destruirse, sólo se puede cambiar de una forma a otra), porque la variación de la energía mecánica es igual a las fuerzas externas realizadas , en este casopor la fuerza roce:

(5)

Siendo fr= μN la fuerza de roce, r el desplazamiento y α el ángulo entre la fuerza de roce y el desplazamiento, en este ángulo será de 180º. Entonces reemplazando las ecuaciones (3) y (4) en la ecuación (5) y reemplazando la fuerza de roce quedaría:

(6)

Para este movimiento se deberá graficar y rectificar para encontrar la pendiente eintercepto, pero se debe representar la ecuación (6) en una ecuación de la recta de la forma:

De manera que la ecuación (6) seria:

Siendo :

La pendiente m=g
El intercepto b=-μNr

En la ecuación del intercepto se termina el coeficiente de roce:

Siendo N=m1g, ya que la normal es igual al peso del carro con roce (m1) en el plano horizontal quedando finalmente:

(7)

Lasvariables de dependencia son:
-Fuerte: masa colgante (), la velocidad
-Débil: masa del carro (), la aceleración de gravedad
-Independiente: Tensión de la cuerda

* Materiales:

* Riel de aluminio; Marca: Pasco Scientific
* Pie para riel; Marca: Pasco Scientific
* Soporte Universal
* Base magnética
* Juego de masas
* Carro con roce
* Nivel de Burbuja;Marca: Astra
* Hilo inextensible
* Polea; Marca: Pasco Scientific
* Huincha; Marca: Steeltools; Sensibilidad:0,1 cm
* Pie de metro; Marca: Mitutoyo; Sensibilidad: 0,05mm
* Fotopuerta; Marca: Pasco Scientific; Sensibilidad:0,01ms
* Balanza; Marca: FWE; Sensibilidad: 0,01 grs.

* Método Experimental:
> Montaje Experimental:


Fig.1 :sistema experimental...