Laboratorio de Física Teorema del Trabajo y la Energia

TEOREMA DEL TRABAJO Y LA ENERGIAIntroducción:
El siguiente laboratorio consiste en posicionar un móvil de madera sobre un plano inclinado. Este móvil partirá del reposo presentando una energía potencial, la cual se transformara en energía cinemática, cuando el vehículo a una altura 0 y su velocidad distinta de 0. De este modo podremos observar el cambio de una energía otra, y comprobar que secumple la ley de conservación de energía que dice: la energía no se crea ni se destruye.
Objetivos del Laboratorio:
Determinar la energía que se transforma mediante el trabajo ejercido por fuerzas externas.
Determinar el valor de la fuerza no conservativa del rozamiento F, entre las dos superficies que entran en contacto.
Materiales:
Plano Inclinado: espacio en el que se moverá el vehículoVehículo: 450g
Barrera infrarroja: con este instrumento podremos medir el tiempo sombra
Regla milimetrada: con este instrumento podremos medir la altura inicial, la altura final y la distancia recorrida.
Transportador
Fundamentos Teóricos:
Energía potencial gravitatoria de una partícula:
Dada una partícula de masa m ubicada a una altura y1 medida respecto de una nivel de referencia definidoarbitrariamente y0. Dicha partícula se deja caer por la acción del peso y se traslada verticalmente hasta ubicarse finalmente en la posición 2 a un nivel dado por la altura y2 medida desde el mismo nivel de referencia anterior según se indica en el esquema.

Teorema del trabajo y la energía cinética para fuerzas conservativas
Una fuerza se denomina conservativa si el trabajo que realiza tienelas siguientes propiedades:
Puede expresarse como cambio negativo de la energía potencial entre la posición inicial y final.
Es reversible pudiendo transformarse en energía cinetica y viceversa.
Es independiente de la trayectoria dependiendo solamente de las posiciones inicial y final
Es nulo en el caso de la trayectoria cerrada.
Si en un sistema mecánico actúan solo este tipo de fuerzas, laenergía total del sistema será siempre la misma (la energía se conserva o es constante).
Como ejemplo de este tipo de fuerzas se puede citar a la fuerza gravitatoria (peso) y a la fuerza elástica (almacenada en un resorte) vistas anteriormente.
Si en un sistema mecanico solo actúan fuerzas conservativas el trabajo total o neto resultara la suma de los trabajos de cada una de ellas expresado como:Wneto= Wg + WelEl primer termino del segundo miembro corresponde al trabajo de las fuerzas conservativas que como se vio es igual a la variación de su energía potencial gravitatoria y elástica con signo cambiado.
El trabajo de las fuerzas no conservativas (también denominado trabajo de otras fuerzas) que actúan sobre el sistema (por ejemplo el trabajo de la fricción, una persona u otro agenteexterno). Finalmente y teniendo en cuenta las expresiones de los trabajos de cada una de las fuerzas analizadas se tiene aplicando que el teorema del trabajo y la energía cinética:
Wneto=∆K
Wconservativo + Wno conservativo=∆K
-∆Ug -∆Uel + Wno conservativo=∆K
-(Ug2 – Ug1) – (Uel2 – Uel1) + Wno conservativo= K2 – K1
Desarrollo:
El plano inclinado posee adosado un transportador de ángulos paradeterminar su inclinación tomando como referencia la parte inferior de la tabla móvil, el vehículo se lanzara desde la parte superior del plano y desde el tope existente (soporte de rondana). En la parte inferior del plano se posiciona la barrera infrarroja.
Determinacion de la transformación de energía mecánica del sistema.
Ubicado el vehículo desde su punto de lanzamiento se mide el Angulo α alque se ubica el plano inclinado, según se indica en la figura y la altura inicial “hi” a la que se encuentra. A continuación, se libera el vehículo y se toma la velocidad del mismo en la parte inferior del plano. Así mismo en la parte inferior del plano se toma la altura final “hf” del vehículo.

Lo primero que debemos hacer es determinar el valor de la energía mecánica resultante del sistema...