Fisica 3

EXPERIMENTO Nº3
TRABAJO Y ENERGÍA

Objetivo Temático
Estudio del movimiento de un cuerpo usando conceptos de trabajo y energía.
Objetivo específico
Verificación experimental del teorema Trabajo-Energía y la conservación de la Energía mediante el movimiento curvilíneo de un Disco (Plunck) gracias a la fuerza de los resortes unidos al disco, despreciando la fricción gracias a una bomba deaire.
Materiales
1. Tablero de madera con superficie de vidrio y conexiones para la circulación del aire comprimido.
2. Disco de metal (Puck).
3. Chispero eléctrico de frecuencia constante.
4. Cuerda.
5. Canastilla.
6. Clips.
7. Nivel de burbuja.
8. Regla metálica.
9. Pesas de 20, 50, 100 y 200 grs.
10. Papel bond tamaño papelógrafo.
11. Un soporte universal.
12. Dos resortes.
Fundamento teórico
Eltrabajo, concepto usado desde tiempos antiguos, por una fuerza al desplazar un cuerpo de masa m con un desplazamiento específico se puede expresar como:

Esto se resume como:
“El trabajo realizado por una fuerza en un cuerpo es igual a la sumatoria de los productos escalares de cada fuerza multiplicado con su desplazamiento o el producto de la fuerza resultante con el desplazamiento de dichocuerpo”.
Además se demuestra que el Teorema Trabajo-Energía:

“El trabajo realizado por la fuerza resultante que actúa sobre un cuerpo es igual a la variación de la energía cinética de dicho cuerpo medido en ese desplazamiento especifico”.
Pre procedimiento
A. Compresor de aire

1. Activar el compresor de aire logrando que el disco se eleve a menos de 1mm de altura, evitándose de esta manera el contactodel disco con la superficie, consiguiéndose de esta manera que se desplace prácticamente sin rozamiento, además un sistema eléctrico y un disco que al desplazarse registra una trayectoria señaladas con puntos.

B. Calibración de los resortes

1. Identifique cada uno de los resortes entregados.
2. Suspende cada resorte en un soporte universal para usar la longitud inicial de cada uno.
3. Suspendecada resorte con pesas (use masas de 70, 120, 170, 220, 270) en el soporte universal para medir las elongaciones correspondientes y llenar la siguiente tabla:

MASA EN BALDE (g)
FUERZA (N)
ELONGACIÓN (cm)
70
0.828945
3
120
1.319445
7
170
1.809945
11
220
2.300445
14.6
270
2.790945
18.4

MASA EN BALDE (g)
FUERZA (N)
ELONGACIÓN (cm)
70
0.828945
2.4
120
1.319445
6.5
170
1.809945
10.4
220
2.300445
14
2702.790945
17.95



4. Realizar las gráficas F vs x y hallar la pendiente de la recta de ajuste lineal.



KA=0.1595 N/cm









KB=0.1656 N/cm







5. Anota las constantes ya que serán necesarias después.
6. En el papelógrafo coloca los resortes con el disco y anota los puntos fijos A y B, además traza las circunferencias de centro A y B y de radios rA y rB siendo estas las longitudes sindeformar de los resortes.

C. Medir todas las masas.

D. Obtención de la trayectoria del disco.

1. Colocar el disco en el medio de la mesa y atado a cada resorte.
2. Las fuerzas elásticas resultantes de los resortes proporcionaran aproximadamente una fuerza resultante sobre el disco.
3. Debido a la fuerza se desplazara marcando puntos sobre el papel a lo largo de la trayectoria.
4. Consiga que este setraslade con un movimiento curvilíneo lo más uniforme posible.

E. Frecuencia del chispero.
1. Anotar la frecuencia del chispero proporcionado.
FRECUENCIA (Hz)
PERIODO (seg)
40
0.025

Procedimiento
1. Elegir una porción de trayectoria a lo largo en la cual se hallara el trabajo hecho por la fuerza resultante.
2. Identifique puntos del 0 al 10.
3. Medir los desplazamientos en cada par de puntosconsecutivos y llenar la siguiente tabla:

PUNTOS
MEDIOS
PUNTOS
DESPLAZAMIENTO (m)
1
0-2
0.053
2
1-3
0.055
3
2-4
0.0565
4
3-5
0.0577
5
4-6
0.056
6
5-7
0.057
7
6-8
0.0542
8
7-9
0.051
9
8-10
0.0483


4. Mide las elongaciones de cada resorte en cada punto medio y llenar la siguiente tabla:

PUNTOS
MEDIOS
ELONGACION DEL RESORTE A (m)
ELONGACION DEL RESORTE B (m)
1
0.068
0.1875
2
0.07
0.1723
3
0.077...