Informe 6

PRÁCTICA DE LABORATORIO: CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA MECÁNICA

Resumen
El siguiente informe expondrá los principios básicos de la conservación de la energía mecánica (conversión de energía potencial a cinética) mediante el desarrollo de la práctica de laboratorio, que consiste en un sistema de péndulo simple en donde una esfera es lanzada a diferentes alturas y dicho sistema al ser cortado poruna cuchilla genera una trayectoria semi-parabólica y con ella un alcance horizontal. Mediante el análisis de fórmulas de energía potencial y cinética se obtendrá un valor teórico del alcance horizontal, el cual será comparado con el valor experimental, el error de estos dos valores propondrá si efectivamente la energía se conserva.


1. INTRODUCCIÓN
Con base en el concepto de que la energía no secrea ni se destruye, tan sólo se transforma, se evalúa la teoría de la conservación de la energía mecánica, en este caso la energía potencial transformándose en energía cinética. El sistema de péndulo del cual se desprenderá una esfera, recorre un alcance horizontal formando una trayectoria semi-parabólica, la cual es calculada con el fin de comprobar mediante el análisis que el alcance horizontalcrece a medida que aumenta la velocidad de la esfera y por consiguiente también lo hace la energía cinética que el cuerpo ha adquirido. La ley de la conservación de la energía establece entonces que la energía cinética de la esfera es igual a la energía potencial de la misma antes de ser liberada.  El error teórico frente al experimental sobre el alcance horizontal, será fundamental paracorroborar este principio.

2. MARCO TEÓRICO
La energía mecánica es aquella forma de energía que poseen los cuerpos capaces de producir movimiento en otros cuerpos e involucra dos tipos de energía, según el estado o condición en que se encuentre el cuerpo. La composición de la energía mecánica está dada por la suma de la energía Potencial y la energía Cinética y corresponde a un valor que bajo lascondiciones de un sistema conservativo siempre es constante, en otras palabras, un sistema en ausencia de fuerzas externas tales como el rozamiento o la resistencia del aire.



La energía potencial corresponde a la  energía almacenada en el objeto debido a su posición y que se puede transformar en energía cinética o trabajo. Es la energía que tienen los cuerpos que están en reposo y depende de laposición del cuerpo en el espacio, manteniendo la relación de que a mayor altura, mayor será su energía potencial. la cual está dada por su masa , multiplicada por la gravedad y por la altura a la que se encuentra el objeto a partir de un centro de referencia, esta relación se denota de la forma:



La energía cinética de un objeto corresponde a la energía producida en consecuencia de sumovimiento, es igual a un medio del producto entre la masa y el cuadrado de la velocidad y esta dada por la fórmula:



Existe una relación entre la Energía Cinética y Potencial, ya que cuando un cuerpo está en reposo, su energía cinética es cero y la potencial es máxima. Esto significa que la energía potencial se puede transformar en cinética. De esto se deduce que cuando el cuerpo se desplaza, laenergía potencial que está acumulada, va adquiriendo energía cinética. La unidad usada de energía es el joule (J).

Partiendo del hecho de que la energía mecánica es la suma de la energía potencial y la cinética podemos considerar la siguiente relación:



De esta manera para un objeto que pasa de una situación inicial a una final , es posible aplicar la ley de la conservación en la forma:



Yremplazando los por sus formas correspondientes en la ecuación (5), determinamos la siguiente expresión:



La ley de conservación de la energía establece que la energía cinética de la esfera en un punto A, es igual a la energía potencial gravitacional antes de ser liberada, medida desde el horizontal que pasa por A:



Un objeto que describe una trayectoria parabólica, su correspondiente alcance...