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Publicado: 20 de febrero de 2014
1. Explicar el tema de la conservación de la energía mediante un prototipo didáctico , elaborado con materiales reciclables
Hipótesis
Si se construye un disparador de bolas de papel usando un tubo de cartón y unas ligas elásticas de goma, observamos que para comprimir estas deberemos realizar un trabajo, mismo que se convertirá en energía potencial de las ligas.
Cuando seacciona el disparador y apuntamos en dirección vertical hacia arriba, la bola saldrá disparada con una energía cinética igual al trabajo desarrollado por las ligas. Al subir, la bola realizara un trabajo contra la gravedad y su velocidad disminuirá, por lo cual su energía cinética será menor, pero al mismo tiempo, su energía potencial irá en aumento al elevar su altura con respecto al suelo.Cuando la bola logra su altura máxima, su velocidad en ese momento es cero, y toda la energía cinética es transformada en energía potencial.
Al iniciar su descenso, la fuerza de gravedad realiza un trabajo sobre la bola, provocando que su velocidad incremente al aumentar su energía cinética y reducir su energía potencial.
No obstante, la energía mecánica de la bola, es decir, la energía cinéticamas la energía potencial en cualquier instante de su trayectoria seguirá siendo la misma. Esto se debe a que la bola y la Tierra interactúan como consecuencia de la de la fuerza gravitacional, constituyendo un sistema conservativo , toda vez que cualquier trabajo que realice un cuerpo en contra de la fuerza de gravedad de la Tierra se recupere íntegramente cuando el cuerpo descienda. Por tal motivose dice que la fuerza de gravedad es una fuerza conservativa.
Marco Teórico
El Principio de conservación de la energía indica que la energía no se crea ni se destruye; sólo se transforma de unas formas en otras. En estas transformaciones, la energía total permanece constante; es decir, la energía total es la misma antes y después de cada transformación.
En el caso de laenergía mecánica se puede concluir que, en ausencia de rozamientos y sin intervención de ningún trabajo externo, la suma de las energías cinética y potencial permanece constante. Este fenómeno se conoce con el no En todos los casos donde actúen fuerzas conservativas, la energía mecánica total, es decir, la energía cinética más la energía potencial en cualquier instante de la trayectoria es la misma; porejemplo, la fuerza gravitacional, pues en cualquier trabajo que realice un cuerpo contra la fuerza de gravedad de la Tierra, la energía se recuperará íntegramente cuando el cuerpo descienda.
Em = Ec + Ep
Donde Em = energía mecánica total expresada en joules. Sustituyendo las expresiones de las energías:
Em = 1/2mv2 + mgh.
En resumen, "la energía existente en un sistema es una cantidadconstante que no se crea ni se destruye, únicamente se transforma". Respecto de fuerzas no conservativas (por ejemplo la fricción) no podemos hablar de energía potencial; sin embargo, la conservación de la energía se mantiene en la forma:
Em = Ec + Q donde Q es ahora el calor disipado al ambiente. En este caso la EC disminuye siempre y eventualmente el calor transporta la energía a la atmósfera.Principios de la Conservación de la Energía Mecánica
Enunciado: "La energía mecánica se conserva siempre que no actúen fuerzas no conservativas."
Se define la energía mecánica de una partícula como la suma de su energía cinética y de su
Energía potencial: E = Ec + Ep .
El teorema de las fuerzas vivas o teorema de la energía cinética nos dice que el trabajo total
Realizado sobre una partícula porlas distintas fuerzas actuantes es igual al cambio de energía cinética que experimenta la partícula: W = Ec.
El trabajo total es la suma del realizado por las fuerzas conservativas (WC) y el efectuado por las fuerzas no conservativas (WNC): W =WNC +WC.
(Recordemos que las fuerzas conservativas son las que pueden devolver el trabajo que se realiza para vencerlas, como la fuerza de un muelle o...
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