Energia mecanica laboratorio
Páginas: 5 (1188 palabras)
Publicado: 23 de mayo de 2011
Integrantes: Pablo Herrera
Gonzalo Leyton
Eduardo Lagos
Objetivo General
Estudiar la variación de Energía Mecánica en un sistema no conservativo. Relacionar dicha variación con el trabajo de las fuerzas no conservativas.
Objetivos Específicos
❖ Determinar las características del movimiento oscilatorio (amplitud, periodo,constante del resorte)
❖ Determinar la fuerza de fricción.
❖ Cuantificar la disipación de energía mecánica debido al roce de fricción.
Marco teórico
Si un carro se desplaza por un plano horizontal bajo la acción de las fuerzas: normal, roce de fricción, peso y la fuerza elástica, entonces la energía mecánica varia exclusivamente debido al trabajo no conservativo del roce.Al ser soltado o lanzado el carro se espera que este oscile un rato como muestra la figura y después de un tiempo se detenga debido al frenado del roce de fricción, como se sugiere.
La energía mecánica en un instante cualquiera puede escribirse:
[pic]
[pic][pic] , ya que la energía mecánica debido al peso puede considerarse nula
[pic]
Entonces la variación de energía mecánicaobedece
[pic][pic]
Por otro lado el roce de fricción realiza un trabajo que queda dado por la expresión
[pic]
De acuerdo al teorema de variación de energía mecánica y trabajo no conservativo se tendrá
[pic]
[pic][pic]
[pic]
Se puede concluir entonces que la amplitud inicial y la amplitud la primera vez que se detiene se relacionan mediante:
[pic]
NOTA: En el análisisno se considero la inclinación del riel, pero se obtiene exactamente el mismo resultado si esta tuviera en cuenta pues el efecto de la gravedad se cancela.
Así, entre la n-esima vez que se detiene y la n-esima más uno, también se tendrá una relación similar que relaciona el cambio de amplitud con la magnitud del roce:
[pic][pic]A =An+1 –An [pic]
[pic]
Como es conocido para un movimiento oscilante, la constante de fuerza “k”, la masa “m” del carro, la frecuencia angular “w” y el periodo “T” del movimiento se relacionan mediante:
K = mw2 = [pic] [pic]
El sensor de movimiento:Envía pulsos de ultrasonidos y registra sus ecos cuando rebotan en los objetos situados frente a él.
El software del programa mide el tiempo que transcurre desde que los pulsos se envían hasta que el eco regresa y con ello determina la distancia a que está el objeto en los sucesivos instantes de su movimiento.
El tiempo que transcurre entre el envío del pulso y la detección de su eco dependede la velocidad del sonido. La velocidad del sonido depende de muchos factores, incluida la temperatura del aire. Dado que la temperatura del aire varía, la velocidad del sonido puede variar. El sensor de movimiento puede ser calibrado de modo que utilice un valor de la velocidad del sonido lo más exacta posible.
Actividad
En la actividad que usted desarrollará, se pretende quedetermine la energía disipada por el trabajo del roce de fricción, para ello Ud. Deberá:
1. Montar el sistema como se explica
2. Obtener la grafica de posición y velocidad versus tiempo
3. a partir de la grafica determinar los 2 primeros instantes donde el carro se detiene por un momento
4. para estos instantes determinar las amplitudes Ao y A1 respecto de la posición deequilibrio o detención (final del carrito).
5. a partir de la grafica determinar el periodo ‘T ’ del movimiento del carro y con este la frecuencia angular ‘w ‘. Con ‘w ‘ y tras determinar la masa ‘m ‘ del carro con una balanza determinar, a partir de las expresiones determinar la constante K del resorte y la magnitud de la fuerza de roce “Fr”.
6. finalmente deberá contestar algunas...
Gonzalo Leyton
Eduardo Lagos
Objetivo General
Estudiar la variación de Energía Mecánica en un sistema no conservativo. Relacionar dicha variación con el trabajo de las fuerzas no conservativas.
Objetivos Específicos
❖ Determinar las características del movimiento oscilatorio (amplitud, periodo,constante del resorte)
❖ Determinar la fuerza de fricción.
❖ Cuantificar la disipación de energía mecánica debido al roce de fricción.
Marco teórico
Si un carro se desplaza por un plano horizontal bajo la acción de las fuerzas: normal, roce de fricción, peso y la fuerza elástica, entonces la energía mecánica varia exclusivamente debido al trabajo no conservativo del roce.Al ser soltado o lanzado el carro se espera que este oscile un rato como muestra la figura y después de un tiempo se detenga debido al frenado del roce de fricción, como se sugiere.
La energía mecánica en un instante cualquiera puede escribirse:
[pic]
[pic][pic] , ya que la energía mecánica debido al peso puede considerarse nula
[pic]
Entonces la variación de energía mecánicaobedece
[pic][pic]
Por otro lado el roce de fricción realiza un trabajo que queda dado por la expresión
[pic]
De acuerdo al teorema de variación de energía mecánica y trabajo no conservativo se tendrá
[pic]
[pic][pic]
[pic]
Se puede concluir entonces que la amplitud inicial y la amplitud la primera vez que se detiene se relacionan mediante:
[pic]
NOTA: En el análisisno se considero la inclinación del riel, pero se obtiene exactamente el mismo resultado si esta tuviera en cuenta pues el efecto de la gravedad se cancela.
Así, entre la n-esima vez que se detiene y la n-esima más uno, también se tendrá una relación similar que relaciona el cambio de amplitud con la magnitud del roce:
[pic][pic]A =An+1 –An [pic]
[pic]
Como es conocido para un movimiento oscilante, la constante de fuerza “k”, la masa “m” del carro, la frecuencia angular “w” y el periodo “T” del movimiento se relacionan mediante:
K = mw2 = [pic] [pic]
El sensor de movimiento:Envía pulsos de ultrasonidos y registra sus ecos cuando rebotan en los objetos situados frente a él.
El software del programa mide el tiempo que transcurre desde que los pulsos se envían hasta que el eco regresa y con ello determina la distancia a que está el objeto en los sucesivos instantes de su movimiento.
El tiempo que transcurre entre el envío del pulso y la detección de su eco dependede la velocidad del sonido. La velocidad del sonido depende de muchos factores, incluida la temperatura del aire. Dado que la temperatura del aire varía, la velocidad del sonido puede variar. El sensor de movimiento puede ser calibrado de modo que utilice un valor de la velocidad del sonido lo más exacta posible.
Actividad
En la actividad que usted desarrollará, se pretende quedetermine la energía disipada por el trabajo del roce de fricción, para ello Ud. Deberá:
1. Montar el sistema como se explica
2. Obtener la grafica de posición y velocidad versus tiempo
3. a partir de la grafica determinar los 2 primeros instantes donde el carro se detiene por un momento
4. para estos instantes determinar las amplitudes Ao y A1 respecto de la posición deequilibrio o detención (final del carrito).
5. a partir de la grafica determinar el periodo ‘T ’ del movimiento del carro y con este la frecuencia angular ‘w ‘. Con ‘w ‘ y tras determinar la masa ‘m ‘ del carro con una balanza determinar, a partir de las expresiones determinar la constante K del resorte y la magnitud de la fuerza de roce “Fr”.
6. finalmente deberá contestar algunas...
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