laboratorio de fisica

CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA –PENDULO DE MAXWELL


1programa de ingeniería mecánica, Facultad de ingeniería, Universidad Autónoma de Occidente, Cali Colombia
2programade ingeniería electrónica, Facultad de ingeniería, Universidad Autónoma de Occidente, Cali Colombia

Recibido: 22 de Mayo de 2014

Resumen
En el presente informe se busca analizar el teorema de conservación de la energíapor medio del péndulo de Maxwell. Por medio de la toma de datos de la posición y velocidad del péndulo se determinan los valores de las energías cinéticas de traslación y rotación, potencial gravitatoria para con ello determinar la energía mecánica total del sistema. La cual se concluye que no es constante ya que en el sistema existen fuerzas no conservativas.

Palabras claves: Energíacinética rotacional, Energía potencial, Energía mecánica, Fuerzas no conservativas.


Introducción

El desarrollo del laboratorio permitirá estudiar el momento de inercia de un cuerpo en un eje móvil a partir del principio de conservación de la energía mecánica.
El estudio de este movimiento se puede ver como una combinación del movimiento trasnacional del centro de masa y de rotacionalalrededor de un eje. Ambos movimientos tienen relación entre sí, pero pueden trabajarse como movimientos independientes.

Marco Teórico
Durante la práctica es necesario tener claro que la energía mecánica es la obtenida a partir de la sumatoria de todas las energías que actúan sobre un cuerpo, además de ello que las energías identificadas en el sistema nunca van a desaparecer, terminar o aeliminarse de alguna manera, simplemente van a transformarse en otro tipo de energía como lo puede ser la potencial o la cinética.
Sabiendo que la energía potencial es la energía almacenada en un objeto debido a su posición la podemos definir como:

Donde m es la masa del objeto, g es la aceleración de la gravedad y h es la altura del objeto.
Cuando el objeto disminuya en altura, la energíapotencial también disminuirá, transformándose en energía cinética, que la que posee un objeto a consecuencia de su movimiento, esta energía cinética provienen del tipo de movimiento que realiza el objeto, para este caso la cinética seria la resultante del desplazamiento del péndulo y de la rotación que este mismo realiza sobre su eje de giro y esta se puede definir:
En traslación,


En rotación,La sumatoria de estas energías (la potencial, la cinética rotacional y trasnacional) es la energía mecánica que es definida como constante (ley de la conservación de la energía) y está dada por:

Como la energía permanece constante, entonces la energía total inicial será igual a la energía total final, por lo cual la sumatoria de la energía potencial y cinética inicial será igual a lasumatoria de la energía potencial y cinética final, por lo cual tenemos que:


Modelo Teórico
Equipo:

· Interfaz ScienceWorkshop 750
• Sensor de movimiento
• Calibrador
• Péndulo de Maxwell
• Regla

Se procede a la realización del montaje, en primer lugar se instala la base del soporte, se ubica el tornillo de calibración y se procede a posicional el péndulo con el hilo en elcentro del soporte, a continuación se verifica que el péndulo se encuentre a nivel para que no presente inclinaciones, y por último se posiciona el sensor y se conecta a la interfaz.


Figura A. Montaje experimental.

Resultados y análisis
Por medio de la herramienta PASCO se registraron los valores de la posición y la velocidad del péndulo (Figuras 1 a -1b). Al analizar la pendiente de lavelocidad en los distintos intervalos de ascenso y descenso del péndulo se observa que este valor es relativamente constante durante todo el movimiento como se puede observar en la tabla1.




Figura 1a: grafica posición VS tiempo.

Tabla 1: valores de la aceleración.

Figura 1b: grafica velocidad VS tiempo.

De igual forma se observa como el péndulo va perdiendo energía a medida que...