Agiles2016 - "Treatrágil: La Tranformación de un Cuadrado a un Círculo"
Labo6.Tranformación de La Energía
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Laboratorio de Física General y Aplicada 2014
TR NSFORM CIÓN DE ENERGÍ
I. OBJETIVOS
Reconocer las diferentes formas de energía
Estudiar la transformación de energía y la conservación de la energía mecánica de
un cuerpo.
II. PROCEDIMIENTO
Transformación de la energía potencial gravitatoria en energía cinética
1. Para realizar este experimento armamos el equipo de la siguiente forma:
2. Medimos la masa de la bola.
3. Soltamos la bola desde la parte desde la parte superior a varias alturas (h), además
medimos la distancia (d) de la rampa.
4. Finalizamos para cada altura (h) medimos tres veces el tiempo que tarda en
recorrer la rampa luego calculamos el promedio de esos tres tiempos.
-La velocidad fue hallada con las formula de MRUV, la v o es cero porque la bola fue
soltada
d= (vf –vo/2) t
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-Para hallar la energía potencial gravitatoria, energía potencial cinética utilizamos la
siguientes formula.
Ep=mgh Ec = 1/2mv2
g =9.78 m/s2
-Los resultados del experimento se encuentran en la siguiente tabla
1. 1.45=(vf /2)2.64= vf =1.10
2. 1.24=(vf /2)2.21= vf =1.12
3. 1.26=(vf /2)2.78= vf = 0.906
4.
1.48=(vf /2)1.52= vf =1.94
5. 1.00=(vf /2)1.19= vf =1.68
-el siguiente paso es hallar la energía cinética y energía potencial gravitatoria
m= 0.026 kg g= 9.78 m/s2
EP=mgh
1. EP=0.026. 9.78.0.100=0.025
2. EP=0.026. 9.78.0.225=0.057
3. EP=0.026. 9.78.0.083=0.021
4. EP=0.026. 9.78.0.275=0.069
5. EP=0.026. 9.78.0.220=0.056
h(m) d(m) t(s) V(m/s)
1 0.100 1.45 2.64 1.10
2 0.225 1.24 2.21 1.12
3 0.083 1.26 2.78 0.906
4 0.225 1.48 1.52 1.94
5 0.220 1.00 1.19 1.68
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Ec=1/2mv2
m= 0.026 kg
1.
Ec= ½(0.026)(1.10
2
)
= 0.0152. Ec= ½(0.026)(1.12
2) = 0.016
3. Ec= ½(0.026)(0.9062)= 0.011
4. Ec= ½(0.026)(1.942) = 0.048
5. Ec= ½(0.026)(1.682) = 0.036
Los resultados totales están la siguiente tabla:
Tabla 1
Transformación de la Energía Potencial en Energía Cinética
m= 0.026 kg g=9.78 m/s2
h(m) d(m) t(s) V m/s EP (J) Ec(J)
1 0.100 1.45 2.64 1.10 0.025 0.015 40
2 0.225 1.24 2.21 1.12 0.057 0.016 71.9
3 0.083 1.26 2.78 0.906 0.021 0.011 47.6
4 0.225 1.48 1.52 1.94 0.069 0.048 30.4
5 0.220 1.00 1.19 1.68 0.056 0.036 35.7
Transformación de la energía potencial gravitatoria en energía potencial elástica.
a) Monte el equipo tal como se muestre la figura.
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b) Determine la constante elástica del resorte, para ello cuelgue objetos de masas
conocidas y mida en equilibrio el alargamiento que experimenta. Complete la tabla
2 y grafique sus resultados. El valor de k será determinado por el valor lineal de la
gráfica.
Tabla 2Constante elástica de un resorte
m(kg) F= mg(N) X(m)
1 0.350 3.423 0.350-0.200 = 0.105
2 0.550 5.539 0.375-0.200 = 0.175
3 0.570 5.575 0.385-0.200 = 0.118
4 0.710 6.944 0.435-0.200 = 0.275
5 0.770 7.531 0.460-0.200 = 0.260
6 0.810 8.509 0.500-0.200 = 0.300
K = 28.145 N/m
Hallando el k de los datos de la tabla 2:
∑
X 0 0,105 0,175 0,185 0,235 0,260 0,300 1,260
Y 0 3,423 5,379 5,575 6,944 7,531 8,509 37,361
XY 0 0,359 0,941 1,031 1,632 1,958 2,553 8,474
X2 0 0,011 0,031 0,034 0,055 0,068 0,090 0.289
Entonces tenemos:
0
3.423 N
5.379 N
5.575 N
6.944 N7.531 N
8.509 N
y = 29.355x
0
1
2
3
4
5
6
7
89
10
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35
Fuerza(N)Fuerza(N)
Deformación
m
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c) Para el esquema de la figura fije un bloque de masa conocida en el extremo inferior
del resorte y suelta desde la posición sin deformación, mida la máxima elongación X
complete la tabla.
Tabla 3
Transformación de la Energía Potencial
K= 28.145 (N/m) g=9.78m/s2
m(Kg) Y1(m) Y2(m) x1(m) X2(m) X12(m
2) X2
2(m
2) Epg(J) Epe(J) (Epg-
Epe)x100%/Epg
1 1 0.59 0.29 0.25 0.550 0.0625 0.3025 2.934 1.267 56.82%2 1 0.445 0.24 0.39 0.595 0.1521 0.3540 2.004 0.591 70.51%
3 0.5 0.545 0.255 0.29 0.580 0.0841 0.3364 2.834 1.183 58.27%
4 0.5 0.510 0.225 0.330 0.615 0.1089 0.3782 2.787 1.143 58.99%
m(Kg) = masa del bloque
Y1(m) = la altura del bloque y en resorte en posición inicial
Y2(m) = la altura del bloque y resorte estirado con su máxima elongación
x1(m) = distancia del punto de arriba hasta donde está el bloque en posición
inicial
X2(m) = distancia del punto de arriba hasta donde está el bloque cuando esta
estirado
Epg(J) = mgh energía potencial gravitatoria considerando la diferencia de( Y1 y Y2
) como altura.
Ejm: Epg1(J)=mgh= 1x9.78x0.3
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Epe(J) = 1/2Kx2 energía potencial elástica considerando la diferencia de (x1 y X2 )
como la elongación .
Ejm: Epe1(J)=1/2Kx2= 1/2x28.145x0.3
2
III. TAREAS Y CUESTIONARIO
1. Describa el procedimiento usado para determinar la rapidez VB, de la tabla 1.
Una vez orientados, los integrantes del grupo pasan a armar el modelo
mecánico, utilizando el canal o guía, el soporte universal y un cuerpo esférico
que representará al móvil. Luego usando la regla pasamos a medir la altura (h)
cuando el cuerpo se encuentra al inicio del movimiento y el largo del recorrido
(d) el cual recorrerá nuestro móvil, y luego con el cronómetro medimos el
tiempo (t) promedio que tarda nuestro móvil. Registrando los siguientes
resultados:
Para el tiempo
h(m) d(m) t(s)
1 0,100 1,45 2,64
2 0,125 1,24 2,21
3 0,083 1,26 2,78
4 0,275 1,48 1,52
5 0,222 1,00 1,19
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Una vez registrado los datos pasamos a calcular la velocidad de la esfera al
pasar por el punto B con la siguiente fórmula:
( )
Pero la velocidad inicial es cero ya que la esfera parte del reposo, entonces la
ecuación sería:
Reemplazando, tenemos:
Completando así el cuadro:
h(m) d(m) t(s) VB(m/s)
1 0,100 1,45 2,64 1,10
2 0,125 1,24 2,21 1,12
3 0,083 1,26 2,78 0,91
4 0,275 1,48 1,52 1,95
5 0,222 1,00 1,19 1,68
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2. Discuta los resultados para las diferencias de las energías obtenidas en la tabla
1
Esta variación se puede deber a la transferencia de calor, dado que según la
teoría de conservación de la energía (La energía no se crea ni se destruye solo
se transforma), la diferencia de energía fue transferida en forma de calor a laesfera.
3. Si cambiamos el nivel de referencia, ¿cómo afecta a los resultados de la tabla
1?
Cambiarían los resultados dado que este sistema (sistema A) está afectado por
la aceleración de la gravedad, si cambiamos de referencia en el sistema actuaría
otra aceleración, también podría variar la altura en la que la esfera seencuentra, esto en conjunto cambiaría la energía potencial gravitatoria.
4. Construya una gráfica de la energía cinética y la energía potencial gravitatoria, para la
Tabla 1.
Gráfica de la Tabla 1
0.016 J0.016 J
0.011 J
0.049 J
0.037 J
y = 0.7665x - 0.0055
0
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
0.06
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08
Energía Potencial vs Energía CineticaEnergía
Cinética (J)
Energía Potencial
(J)
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5. Construya una gráfica de energía potencial elástica y la energía potencial gravitatoria,
para la Tabla 3.
Gráfica de la tabla 3
6. Discuta los resultados de la Tabla 6.1 explique las diferencias
Según el teorema de conservación de le energía mecánica, se debe esperar que la gráfica de
Energía Potencial vs Energía Cinética forme una pendiente de 45º, ya que ambas energías
deberían ser iguales debido a la conservación, pero experimentalmente se observa que no es
así debido a algunos errores en la medición, pero también debemos recordar que siempre
existe una fuerza de rozamiento, es decir una fuerza no conservativa por lo que en la realidad
es muy difícil hablar de conservación de energía, es por eso que no hay igualdad total de
energía y la gráfica toma otra pendiente diferente a 1.
7.
Discuta los resultados de la Tabla 6.3 explique las diferencias
Al igual que con la tabla anterior, se esperaba que la energía potencial gravitatoria forme una
recta de pendiente igual a 1 con la energía potencial elástica, ya que se supone que hay una
transformación de energía potencial gravitatoria en energía potencial elástica, por lo que
ambos valores deberían ser iguales. Esta notable diferencia se debe más que todo a que para
una misma masa los valores de X2 y Y2 deberían ser iguales, sin embargo nosotros obtuvimos
distintos valores, lo que causo una alteración, por lo que se debería volver a realizar este
experimento para poder realizar una mejor gráfica.
1.143 J
1.183 J
0.591 J
1.267 Jy = 0.042x + 0.9646
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5
Epg vs Epe (J)Energia
Potencial
Elástica (J)
Energía Potencial
Gravitatoria (J)
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8. Prepare un cuadro de otras formas de energía
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IV. CONCLUSIONES:
Al montar nuestro equipo para demostrar la transformación de energía
potencial gravitatoria en energía cinética ya que la energía se debe conservar;
llegamos a la conclusión que solo hay un poco por ciento de error o sea que es
menos del 40%, por lo tanto se puede decir que la energía si se conserva ya
que en las medidas siempre hay incertidumbres accidentales o sistemáticos por
lo tanto no puede ser exacto debido también a que existe una fuerza de fricción
que afecta de alguna forma a la conservación de energía, haciendo que una
parte de energía mecánica se transforme en energía calorífica.
Al montar nuestro equipo para demostrar la transformación potencial
gravitatoria en energía potencial elástica; llegamos al conclusión que
obtenemos un porcentaje muy alto de error porque las medias halladas no
están correctas. Lo ideal sería que se obtenga un porcentaje de error pequeño,
ya que la Epg se debería transformar en Epe.
Determinamos la constante de Hooke utilizando la ecuación de mínimos
cuadrados ya que F=-xk .