By UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER Escuela de Física LABORATORIO DE FÍSICA L6. CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA MECÁNICA OBJETIVO Verificar el principio de conservación de la energía mecánica. MARCO TEÓRICO La conservación de la energía mecánica es una de las leyes más poderosas de la fisca y no es un principio fácil de verificar. Cuando una piedra está rodando hacia abajo por una colina, por ejemplo, va constantemente convirtiendo su energía potencial gravitacional en energía cinética, tanto lineal en energía calorífica también pierde energía al gol OF5 u p ?s convirtiéndola a colina.
La piedra rgo de su trayectoria, impartiéndoles una parte de su energía cinética. Medir todos estos cambios en energía no es una tarea fácil. Esta clase de dificultad existe en toda la física, y los físicos enfrentan estos problemas creando situaciones simples en las cuales puedan enfocar un aspecto particular del problema. En este experimento usted examinará la transformación de la energía que ocurre a medida que un deslizador baja a lo largo de un riel de aire que está inclinado.
Puesto que no hay objetos que interfieran con el movimiento y además la ricción entre el riel y el deslizador es mínima, la pérdida en energía potencial a medida que el deslizador baja debería ser aoroximadamente igual a la ganancia en energía cinética. -a ( mgh ) = —mg Ah Donde AEk es el cambio en la energía cinética del deslizador, es decir. 1212 mv2 – mvl 2 y ô(mgh) es el cambio en su energía potencial gravitacional, m es la masa del deslizador, g la aceleración de la gravedad y Ah es el cambio en la posición vertical del deslizador.
TEMAS DE CONSULTA 9 Energía cinética, Teorema del Trabajo y la energía 9 Energía potencial, Unidades de energía. Conservación de la energía del la de la partícula del una. Fuerzas conservativas. 9 Si una partícula que parte del reposo, desciende por un plano inclinado un ángulo a sin fricción, cuando ha recorrido una distancia ‘s’ encuentre que velocidad posee la particula. BIBLIOGRAFÍA RECOMENDADA Alonso M. , Finn EJ. , Física Volumen l: MECÁNICA, Addison Wesley beroamericana, 1986. Sears F. W. , Zemansky M. W. , Young H. D. , Freedman R.
A:, FÍSICA UNIVERSITARIA, Volumen 1, Pearson Educación, Décimo primera edición, 2004 serway R. A. , FÍSICA Tomo l, McGraw Hill, cuarta Edición, 1996 EQUIPO Sistema carril de aire: riel, bomba, deslizador, 3 parachoques, registradores de tiempo, 2 cables, 4 masas de 50 g. , 1 2 masa de soportes del carril. Para una mejor exactitud, el espesor del bloque puede medirse con un calibrador. Registre el espesor del bloque como h en la tabla. 4. Coloque la foto celda temporizadora con su fotocelda auxiliar como se observa en la figura 1 Figura 1.
Esquema del montaje Mida y registre D, la distancia que el deslizador recorre sobre el carril desde cuando la primera foto celda se acciona hasta cuando acciona la segunda. Una foto celda se acciona cuando el LED ncima de ésta se enciende. 6. Mida y registre la longitud efectiva del deslizador. Esto lo puede hacer moviendo el deslizador lentamente a través de una foto celda y midiendo la distancia recorrida entre la encendida y apagada de la foto celda. 7. Mida y registre m (la masa del deslizador). 8.
Coloque la foto celda temporizadora en el modo GATEy presione RESET. 9. Mantenga el deslizador cerca de la cima del carril de aire y libérelo de manera que pase a través de las dos foto celdas. Registre tl (tiempo que el deslizador tarda pasando por la primera foto celda) y t2 (tiempo que tarda pasando por la segunda). Si usted tiene una fotocelda, la función memoria le facilitará medir los dos tiempos. Si no la tiene entonces alguien necesitará observar el temporizador y rápidamente registrar el tiempo tl antes que el deslizador alcance la segunda foto celda. 0. Repita las medidas varias veces (mínimo tres veces) y registre sus datos en la tabla. Usted no necesita soltar el deslizador desde el 5. 3 la tabla. Usted no necesita soltar el deslizador desde el mismo punto en el carril para cada prueba, pero debe deslizarse libremente y lentamente (balanceo mínimo) cuando pasa a través de las fotoceldas. 1. Cambie la masa del deslizador agregándole pesos y repita los pasos desde el 7 hasta el 9. Hágalo para minimo cinco masas diferentes, registre la masa (m) para cada conjunto de medidas. 12.
Cambie la altura h del bloque usado para inclinar el carril o la distancia D entre las foto celdas. Repita los pasos desde el 3 hasta 11. DATOS; CÁLCULOS, RESULTADOS Y ANÁLISIS 1. Para cada h o D tomados, registre el siguiente conjunto de datos Tabla de Datos Masa del deslizador m[g] Tiempos del Sensor 1 tl [s] Toma 1 Toma 2 Toma 3 Tiempos del Sensor 2 t2[s] 4DF5 2. Calcule e, el ángulo de in arril, usando la expresión Calcule Ah, la distancia vertical que el deslizador cae al pasar a través de las dos foto celdas (Oh = D seno, donde = arctan (h/d)). . Compare la energía cinética ganada con la energía potencial gravitacional perdida. ¿Se conservó la energía mecánica en el movimiento del deslizador? 8. Calcule el error de las medidas e indique las posibles fuentes de error. 9. Formule una o varias preguntas en referencia a la práctica y respóndalas. OBSERVACIONES CONCLUSIONES v 1 [c mis] Tabla de Cálculos v2[cm/s] Ekl [ergios] Ek2[ergios] Ek[ergios] TABLA PARA LA TOMA DE rida) 5
