Conservación de la Energía Mecánica

Objetivos:

- Estudiar la Ley de la Conservación de la Energía mecánica- Determinar los cambios de la Energía Cinética y la Energía Potencial Gravitatoria de un

objeto- Verificar la Ley de la Conservación de la Energía Mecánica

Introducción:

- Un objeto colocado a una cierta altura tiene una energía potencial dada por Epg=mgh

Si el objeto se deja caer, su altura disminuye y en consecuencia su energía potencial también disminuye. En cambio, conforme cae, su velocidad aumenta y en consecuencia su energía cinética dada por

Ec=(mv2)/2

aumenta. Sin embargo, la suma de la energía cinética más la energía potencial no cambia; es decir, la energía mecánica definida como

EMT=Epg+Ec

es constante. A lo anterior se le conoce como la ley de conservación de la energía mecánica.

Equipos y Materiales:

- Cámara de Video- Una Esfera- Soportes- TNT Negro- Balanza de Precisión- Marcadores

Procedimiento:

- Estructurar los soportes conforme a la imagen, con el fondo de TNT.

- Colocar la cámara a una distancia adecuada para poder capturar la Caída de la Esfera.

40 cm

- Marcar en el TNT Una medida de 40cm.- Capturar la Caída de la Esfera- Utilizando las herramientas computacionales haremos uso del programa Tracker- Hacer el análisis específico de dicha Caída con el Programa, obtendremos datos de:

Tiempo, Altura, y Velocidades, anotar en la Tabla 1.- Con la balanza, medir la masa de la Esfera y anotar su valor en la tabla I.- Exportar dichos datos a Excel, hacer gráficas:

A. X(t)B. Epg(t) y Ec (t)C. EMT (t)

Tabla 1Punto Tiempo

[s]Altura [m]

Velocidad [m/s]

Energía Potencial [J] (mgh)

Energía Cinética [J] ((mv^2)/2)

Energía Mecánica [J]

01234567891011Masa de la Esfera:

0,0303 kg

Preguntas:

1. De los resultados en la tabla I, ¿qué comportamiento observa en la energía potencial conforme al objeto cuando cae?

2. De los resultados en la tabla I, ¿qué comportamiento observa en la energía cinética conforme al objeto cuando cae?

3. De los resultados en la tabla I, ¿qué comportamiento observa en la energía mecánica conforme al objeto cuando cae?

4. ¿En qué tiempo se cruzan las curvas de la energía potencial y la energía cinética?

5. ¿Por qué la curva de energía mecánica es una recta con pendiente igual a cero?

6. ¿Puede usted afirmar que se cumple la ley de conservación de la energía?

Resolución:

1) La energía potencial conforme el objeto cae disminuye.2) La energía cinética conforme el objeto cae la misma aumenta.3) De acuerdo a los resultados de la tabla 1 se aproxima a una recta constante.4) Utilizando el Programa “Geogebra” exportando dichas gráficas dadas por

Excel. Vemos que el tiempo correspondiente es de 0,24s.5) Las misma es una recta con pendiente igual a cero ya que a medida que

disminuye la Energía Potencial, aumenta la Energía Cinética, y la suma de las dos me da la EMT.

6) No se cumple porque hay fuerzas externas al sistema que lo afectan. Sino la misma se cumpliría.