conservación de la energía mecánica



1. CONSERVACION DE LA ENERGIA MECANICA II


2. Objetivo
1.1 Objetivo general
Comprobar experimentalmente que la energía potencial elástica almacenada en un resorte estirado puede ser transferida a un objeto como energía cinética.

3. Fundamento teórico
El Principio de conservación de la energía indica que la energía no se crea ni se destruye; sólo se transforma de unas formas enotras. En estas transformaciones, la energía total permanece constante; es decir, la energía total es la misma antes y después de cada transformación.
En el caso de la energía mecánica se puede concluir que, en ausencia de rozamientos y sin intervención de ningún trabajo externo, la suma de las energías cinética y potencial permanece constante. Este fenómeno se conoce con el nombre de principio deconservación de la energía mecánica.

Energía Potencial Elástica
La energía potencial elástica es energía potencial almacenada como consecuencia de la deformación de un objeto elástico, tal como el estiramiento de un resorte. Es igual al trabajo realizado para estirar el resorte, que depende de la constante del resorte “k”, así como la distancia estirada. De acuerdo con la ley de Hooke, la fuerzarequerida para estirar el resorte es directamente proporcional a la cantidad de estiramiento.
Puesto que la fuerza tiene la forma:


Entonces, el trabajo realizado para estirar el resorte, a una distancia x es:

Puesto que el cambio en la energía potencial de un objeto entre dos posiciones, es igual al trabajo que se debe realizar para mover el objeto de un punto a otro, el cálculo de laenergía potencial, es equivalente al cálculo del trabajo. Puesto que la fuerza que se requiere para alargar un resorte cambia con la distancia, el cálculo del trabajo implica una integral.

El trabajo se puede visualizar también como el área bajo la curva de la fuerza:

Energía cinética
La energía cinética (siglas en inglés K.E.) es la energía del movimiento. La energía cinética de un objetoes la energía que posee a consecuencia de su movimiento. Ésta energía depende de la masa y de la velocidad según la ecuación: 

Con lo cual un cuerpo de masa m que lleva una velocidad v posee energía.
La energía cinética es una expresión del hecho de que un objeto en movimiento, puede realizar un trabajo sobre cualquier cosa que golpee; cuantifica la cantidad de trabajo que el objeto podríarealizar como resultado de su movimiento. La energía mecánica total de un objeto es la suma de su energía cinética y su energía potencial.
Para un objeto de tamaño finito, esta energía cinética se llama la energía cinética de traslación de la masa, para distinguirlo de cualquier energía cinética rotacional que puede poseer.
Teorema del trabajo y la energía
Cuando una o más fuerzas realizan untrabajo neto sobre un cuerpo, se origina un cambio en su energía cinética. Se demuestra que esta variación de la energía cinética está relacionada con el trabajo neto realizado por:

Donde y son, la energía cinética del cuerpo en el estado inicial y en el estado final. La relación (6) recibe el nombre de teorema del trabajo y la energía expresa que el trabajo neto afectado al desplazarse unapartícula es igual al cambio de su energía cinética.
4. Procedimiento

FIGURA 1. ESQUEMA DE ARMADO
En la figura 1 podemos observar el mecanismo que utilizamos en el laboratorio de física, para poder realizar la experimentación de “Conservación de la energía mecánica II”.
Los pasos a seguir para tomar los respectivos datos del laboratorio fueron:
En el laboratorio de Física de la UniversidadCatólica Boliviana “San Pablo”, se realizaron experimentos con ayuda de un sistema para poder realizar la experimentación de Conservación de la energía mecánica II, con el objetivo de comprobar experimentalmente que la energía potencial elástica almacenada en un resorte estirado puede ser transferida a un objeto como energía cinética.
Para este experimento se montó un riel (como se muestra en la...