LABORATORIO N 4

ndice1.- Introduccin..Pg. 2-32.-Dedicatoria. Pg.4 3.- Trabajo y Energa.....Pg.53.1.-ObjetivosPg.53.2.-PartesPg.53.3.-Procedimiento experimentalPg.53.4.-Materiales.Pg.64.- Cuadros de resultados..Pg.7-8 5.- 8Grfica de E (ki) ^ Epe (total) ^ E (mecnica) VS T(S)....Pg.96.-Observaciones..Pg.107.-Conclusiones..Pg.119.-Recomendaciones Pg.1210.- Trayectoria del disco (experimental)Pg.13

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IntroduccinEl presente informe de fsica se refiere al tema de Trabajo y Energa que experimentalmente se desarroll en el laboratorio de ciencias, cuyos propsitos son: demostrar que a pesar de utilizar un colchn de aire, la energa mecnica del sistema disco resorte no se conserva por la existencia de una fuerza de friccin la cual ya se analiz en el informe anterior. Asimismo tambin desarrollar nuestras capacidades de anlisis con el desarrollo de las experiencias a seguir, pues nos servir para afrontar con mayor criterio los laboratorios de los prximos ciclos en la universidad.

Para tal fin, haremos uso de algunos clculos ya desarrollados en informes presentados anteriormente, y as poder hallar la Energa Cintica, Energa Potencial Elstica Total y la Energa Mecnica correspondiente del disco durante su recorrido. De ellas se tendr como principal objetivo determinar la variacin de dichas energas mediante sus grficas.

La distribucin de nuestro informe consta de dos partes:

Cuadro de resultados

2Lo que se representa a esta parte es un cuadro con los resultados cuantitativos de la Energa Cintica, Energa Potencial Elstica de cada resorte, Energa Potencial Elstica Total y la Energa Mecnica del disco en intervalos de tiempos iguales.

GrficasEn esta ltima parte se mostrar las lneas de tendencia de 8 la grfica de Energa Cintica, Energa Potencial Elstica Total y la Energa Mecnica vs tiempo, cuyo fin ser observar las variaciones de dichas energas y observar que relacin podemos encontrar entre dichas fuerza. Tanto el cuadro y las grficas nos permitirn analizar y observar las variaciones de la energas que intervienen en el sistema disco-resorte, con ello comprobar que la energa mecnica no se conserva y que durante el recorrido del disco esta disminuye debido a la existencia de una fuerza no conservativa, la cual es la fuerza de rozamiento, cuyo valor ser la energa mecnica que pierde, ya que aquella fuerza realiza un trabajo negativo, es decir realiza un trabajo en contra al movimiento del disco.La metodologa que se sigui en el transcurso de este trabajo fue analizar conjuntamente con los integrantes del grupo todos los clculos obtenidos, anotar todas las observaciones y extraer buenas conclusiones.

No olvidar que una respuesta incorrecta es el resultado de un trabajo honesto y es infinitamente mejor que el resultado correcto obtenido deshonestamente.

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Dedicado a:Nuestros padres que son la razn de nuestros logros.Nuestra Alma Mter La UNI

4TRABAJO Y ENERGAOBJETIVO: Obtener las energas cintica y elstica del disco en cada punto de su trayectoria. Demostrar que la energa mecnica no se conserva.PARTES: Determinacin de la energa cintica y potencial del disco Obtencin de la energa mecnica del disco.PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL:Obtencin de las energas cintica y potencial elstica, y energa mecnica Con el apoyo del segundo informe de VELOCIDAD Y ACELERACIN INSTANTNEA obtenemos la velocidad del disco en los momentos registrados durante su trayectoria. Con su velocidad y masa ya obtenidas y utilizando la expresin matemtica , calculamos la energa cinticas del disco. Habiendo calculado en el informe anterior las deformaciones de los resortes y sus constantes de rigidez respectivas, calcularemos las energas potenciales elsticas que se generan en cada resorte con la expresin matemtica Una vez obtenida todas las energas que intervienen durante el recorrido del disco, sumamos dichas energas para obtener la energa mecnica total. Los datos obtenidos sern organizados en una tabla de resultados Con los anteriores datos se construirn sus respectivas grficas, con el fin de observar la variacin de dichas energas con el transcurrir del tiempo. 5 Con ellos determinaremos que la energa mecnica no se conserva.Materiales: Dos resortes Un disco Chispero electrnico (produce chispas cada 25 milisegundos) Una fuente de chispero (220v) Papelgrafo blanco Regla milimetrada de 1 m Un sistema de tubos para el ingreso del aire

LABORATORIO N 4TRABAJO Y ENERGAUNI 2009-I

6M4 | UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

iti (s)Vi (m/s)A (cm)B (cm)Eci (J)EpeA (J)EpeB (J)Epetotal (J)Emecnica (J)

000.17912.10026.0000.0150.3941.8052.1992.214

10.0250.25612.10025.6000.0300.3941.7532.1472.177

20.0500.44312.00024.9000.0900.3881.6632.0512.141

30.0750.67711.80023.5000.2110.3771.4891.8662.077

40.1000.92011.60021.5000.3890.3651.2591.6242.013

50.1251.14411.55019.0000.6010.3620.9971.3601.961

60.1501.32911.90016.2000.8110.3820.7411.1231.934

70.1751.46112.80013.1000.9800.4360.5010.9371.917

80.2001.53313.90010.2001.0790.5070.3180.8251.905

90.2251.54415.5007.6001.0950.6200.1890.8091.904

100.2501.49717.4006.6001.0300.7680.1480.9161.946

110.2751.40019.3004.5500.9010.9310.0801.0111.912

7Cuadro de resultados120.3001.26421.0004.7500.7341.0910.0861.1771.911

130.3251.10322.5005.8000.5591.2430.1191.3621.921

140.3500.93623.5507.7500.4021.3550.1961.5511.953

150.3750.78624.0009.9000.2831.4040.3021.7061.989

160.4000.68024.10011.3000.2131.4150.3831.7982.011

170.4250.64623.50012.8000.1921.3490.4801.8292.021

180.4500.68622.50014.0000.2161.2430.5651.8082.024

190.4750.77421.00014.9500.2751.0910.6381.7302.005

200.5000.88418.95015.8000.3590.9000.7071.6071.966

210.5250.99616.60016.3000.4560.7030.7491.4531.909

220.5501.09813.90017.1000.5540.5070.8191.3261.881

230.5751.18111.15017.5000.6400.3400.8551.1951.836

240.6001.2358.50018.0000.7000.2100.9011.1111.812

250.6251.2566.20018.4000.7250.1220.9391.0611.786

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9Grfica de E (ki) ^ Epe (total) ^ E (mecnica) VS T(S) E (J)

T(s)

10Observaciones y conclusiones OBSERVACIONES: El constante uso de los materiales de laboratorio se hace notar en el desgaste fsico de cada uno de estos Al momento de realizar la medicin de las deformaciones experimentales se utiliz una regla graduada milimtricamente por lo que no se pudo medir exactamente, esto pudo introducir un cierto margen de error. Por ms fuerte que parezca la presin del aire no necesariamente se elimina toda la friccin. La existencia de la fuerza de friccin har variar la energa mecnica del disco Observando el cuadro de resultados notamos que la energa mecnica del disco no es contante, tiende a disminuir durante su recorrido. Segn la grfica notamos que en el inicio la energa potencial es casi igual a la energa mecnica. La conservacin de la energa no fue posible por la presencia de una fuerza no conservativa (fuerza de friccin) Observamos en la grfica que en dos momentos del recorrido del disco las energas cintica potencial elstica se igualan. Observamos que las energas potenciales de los resortes nunca son cero porque siempre estn deformados en todo el recorrido del disco. Observamos que la mxima energa cintica de disco es de 1.095 J y su mnima es de 0.015 J. En la energa potencial elstica total, la mxima fue de 2.199 J, mientras la mnima fue de 0.809 J. Para la energa mecnica del disco, se determin que su mximo valor fue de 2.214 J, y su mnimo de 1.786 J.

CONCLUSIONES: Estando acorde con nuestros objetivos: Se concluyo que la energa cintica y la energa elstica del disco actan de forma inversa. El principio de la conservacin de la energa, no se cumpli, ya que todas la fuerzas que actuaron sobre el disco no eran conservativas Se concluye que le energa mecnica del sistema disco-resorte no es contante y tiende a disminuir, esto es debido a la existencia de la fuerza de rozamiento (que es una fuerza no conservativa); con ello se demuestra que la energa de un cuerpo no se conserva cuando existes aquellas fuerzas. Segn las graficas, notamos que la energa potencial elstica del sistema disco-resorte casi siempre es mayor que su energa cintica, esto se debe a que los resortes se encuentras bien deformados durante todo el recorrido. En la grfica de la energa mecnica, se observa que un intervalo de tiempo aquella energa mecnica aumenta, esto puede ser debido a que en eso instantes: La fuerza de rozamiento en esos instantes tomo sus mnimos valores, ya que la presencia del colchn de aire fue mayor para esos mismos instantes. Con la disminucin de esa fuerza hubo menos oposicin para que la velocidad del sistema no disminuya mucho. Para esos instantes hubo mayor energa potencial elstica, ya que el resorte A alcanzo sus mximas deformaciones. La no conservacin de la energa mecnica del disco tambin pudo ser a consecuencia de: No se considero la posible existencia de una resistencia interna de los resortes que pudo generar perdida de esa energa, ya que estos no son realmente resortes ideales.

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12RECOMENDACIONES: Para poder conseguir que la energa mecnica ser casi constante, ser necesario conseguir una superficie ms uniforme y lisa para minimizar al mximo el rozamiento. Tener en cuenta la incertidumbre en los datos obtenidos procurando que sean los mnimos posible para obtener datos ms exactos. Evitar las aproximaciones que hagan que los datos cambien significativamente Para la obtencin de grficas, preferible utilizar el programa Excel para un mejor detalle de las mismas. Para resultados correctos en esta experiencia, deber procurar realizar correctamente las experiencias posteriores a esta. Tener en cuenta las recomendaciones mencionadas en los informes anteriores, les servir para minimizar los errores.