fisica

CONSERVACIÓN DE LA ENERGIA

INTRODUCCIÓN
Cuando todas las fuerzas son conservativas se mantiene la energía mecánica del sistema y solamente cuando se realiza trabajo contra fuerzas conservativas se produce un incremento en la energía mecánica.
OBJETIVOS:
Usando el equipo experimental pasco scientific y el software data studio, los estudiantes serán capaces de alcanzar los siguientesobjetivos:
Estudiar la conservación de la energía mecánica (suma de la energía cinética mas la energía potencial) en un sistema simple.
Demostrar que para el sistema masa-resorte, la energía mecánica se conserva.
Demostrar que el teorema de conservación de la energía mecánica es válido también para sistemas sometidos a un campo exterior constante.
FUNDAMENTO TEÓRICO:
Fuerzas conservativas y noconservativas
Energía potencial
El trabajo realizado por una fuerza conservativa es independiente de la trayectoria y de la rapidez con la que se mueve la particula. Se define la energía potencial Ep, a aquella que puede obtenerse en virtud de la posición del cuerpo:

Energía potencial de la fuerza peso:
Si se calcula el trabajo y la energía potencial para una particula que se deja caer librementedesde una posición inicial a otra posición final la fuerza que se produce el movimiento de la particula es la gravitacional, que para caída libre es el peso P=mg, entonces el trabajo es:

Si consideramos la variación de la altura y respecto a una posición referencial y0 se obtiene:

Energía potencial de la fuerza elástica
El trabajo realizado por la fuerza elástica del resorte sobre elcuerpo, será:

Donde: k es la constante de elasticidad del resorte.
La energía potencial elástica es cero cuando el resorte no está deformado, es máxima cuando alcanza su deformación máxima y es siempre positiva ya que es proporcional a y2. Si consideramos la deformación y respecto a una posición referencial y0 la ecuación seria:

Conservación de la energía mecánica
La ley de conservación de laenergía mecánica establece que la energía mecánica total de un sistema pertenece constante si las únicas fuerzas que realizan trabajo sobre el sistema son conservativas, entonces:

Donde: Wc=-
Es decir, el trabajo realizado por todas las fuerzas no conservativas es igual al cambio de energía mecánica total del sistema.
Cuando una partícula se mueve por la acción de una fuerza conservativa, porel teorema del trabajo y la energía se tiene que el trabajo realizado por la fuerza es igual a la variación de energía cinética de la partícula:

N0
DESCRIPCION
CODIGO
CANTIDAD
1
Computadora personal

1
2
Programa Data Studio

1
3
Sensor de movimiento
CI-6742
1
4
Sensor de fuerza
CI-6537
1
5
Set de masas
ME-8967
1
6
Soporte universal con nuez y gancho

1
7
Reglametálica

1
8
Balanza

1
9
Resorte de constante elástica conocida
SE-8749
1

Procedimientos y actividades
Procedimientos para configuración de equipos y accesorios
a) Verificar la conexión e instalación de la interface.
b) Ingresar el software Data Studio y seleccionar la actividad crear experimento.
c) Seleccionar el sensor de movimiento de la lista de sensores y efectuar laconexión usando los cables para transmisión de datos de acuerdo a lo indicado por Data Studio.
d) Efectúe la calibración correspondiente, elija para el sensor de movimiento una frecuencia de disparo igual a 30 (registro por segundo).
e) Genere un grafico para cada uno de los siguientes parámetros (velocidad y posición) medidos por el sensor de movimiento.
f) Seleccione un resorte de longitud adecuada yconstante elástica k conocida y una masa -8pesada previamente), luego colóquela en el porta pesas de modo que el sistema permita oscilaciones en una sola dirección.
Primera actividad (cálculo de la energía mecánica en el sistema masa-resorte)
a) Realice el montaje de accesorios y sensores tal como se indica en la figura.
b) Inicie una medición de prueba soltando el resorte desde la posición...