Date post: | 20-Feb-2016 |
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UNIVERSIDAD DE CUENCA
Facultad De Ingeniería
Nivelación
Proyecto de Aula
Física
Tema:
Dinámica
“Conservación de la energía mecánica”.
Integrantes:
Kelly Abad
Bryam Pando
Luis Sangurima
Cider Rivas
Valeria Toledo.
Curso:
Nivelación 1
Fecha:
16 de enero de 2015
Proyecto de Aula Física
Índice
Resumen....................................................................................................................3
Fundamento Teórico:................................................................................................3
Conservación de la energía...............................................................................................3
Antecedentes históricos.....................................................................................................3
Definición de energía........................................................................................................4
Ley de la conservación de energía....................................................................................4
Tipos de energía................................................................................................................4
Energía Cinética...............................................................................................................5
Energía potencial gravitacional........................................................................................5
Energía potencial elástica.................................................................................................5
Tipos de energía que intervienen en el péndulo con sus respectivas fórmulas..................5
Objetivos:...................................................................................................................6
Objetivo General:.....................................................................................................6
Objetivos Específicos:...............................................................................................7
Materiales Y Equipo:.................................................................................................7
Montaje:....................................................................................................................9
Metodología:............................................................................................................11
Método Científico:..........................................................................................................11
Observación:...................................................................................................................11
Planteamiento de la hipótesis:........................................................................................11
Demostración o refutación:............................................................................................13
Análisis De Resultados:............................................................................................13
Conclusiones:...........................................................................................................13
Bibliografía:............................................................................................................13
Firma De Responsabilidad De Autores.....................................................................14
RESUMEN
Utilizando el método científico por medio de un péndulo se demostrara la
conservación de la energía; tanto de la energía potencial y cinética; determinando la
energía potencial en cada ángulo entre 10° y 80° grados en el péndulo; ya que se realiza
un análisis de las fuerzas que intervienen en el sistema con la influencia de la gravedad
cuando la masa se separa de su posición de equilibrio y la velocidad que actúa en cada
momento.
TEMA: DINÁMICA: “Conservación de la energía mecánica”.
FUNDAMENTO TEÓRICO:
Conservación de la energía.
Antecedentes históricos.
La conservación de la energía tuvo indicios con Tales de Mileto 550 años A.C. la
conservación de una sustancia subyacente de que todo está hecho. Sin embargo, no hay
ninguna razón en particular para identificar esto con lo que hoy conocemos como
"masa-energía".
En 1638, Galileo publicó su análisis de varias situaciones, incluyendo el famoso
"péndulo interrumpido", que puede ser descrita como conservadora conversión de
energía potencial en energía cinética y viceversa. Sin embargo no puede ser acreditado
con el conocimiento crucial ya que no explicaba en términos modernos.
3
La ley de conservación de la energía, formulada por primera vez en el siglo XIX, es
una ley de la física. Afirma que la cantidad total de energía en un sistema aislado
permanece constante en el tiempo. La energía total se dice que está conservada en el
tiempo. La energía puede transformarse de un tipo de energía a otro tipo de energía, por
ejemplo, la energía química puede convertirse en energía cinética, pero que no puede
ser ni creada ni destruida.
En el siglo XX, se amplió la definición de energía. Partículas de material, también
llamados materia ponderable, que tienen masa en reposo, se reconoce a cantidades
equivalentes de energía. No se conservan y pueden perecer en las formas de energía,
incluida la energía cinética y potencial, que no tienen masa en reposo.
Definición de energía.
La palabra energía derivada del griego en=dentro y ero=trabajo, significa la
capacidad para producir un trabajo.
Ley de la conservación de energía.
“La energía no se crea ni se destruye, solo se transforma”
Tipos de energía.
Existen varios tipos de energías entre ellas tenemos la energía cinética, energía
potencial gravitacional, energía potencial elástica, energía química, energía solar,
energía eólica, energía geotermal, energía té hidráulica y la nuclear pero de todas estas
solo definiremos a los tres primeros tipos de energía.
4
Energía Cinética
Esta energía se manifiesta cuando los cuerpos se mueven. Es decir, es la energía
asociada a la velocidad de cada cuerpo.
Energía potencial gravitacional.
Que hace referencia a la posición que ocupa una masa en el espacio.
Energía potencial elástica.
Se define a la energía potencial elástica como la capacidad que tiene un resorte para
producir un trabajo en función de su deformación.
Tipos de energía que intervienen en el péndulo con sus respectivas fórmulas.
El movimiento realizado por el peso de la esfera en el aire que, de acuerdo con las
leyes físicas depende de la velocidad de salida, del ángulo de salida y de la altura inicial.
La velocidad de salida es más importante que los otros dos factores
- Energía Cinética
Ec=12
(m )(V 2)
Donde m es la masa (kg), V la velocidad (m/s) y Ec la energía cinética (J=Kg·m
2 /s 2 )
- Energía potencial gravitacional
𝐸𝑝 = 𝑚∙𝑔∙ℎ
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- Energía potencial elástica.
Epe=12k ∙ x2
k = Constante elástica positiva que depende de las características del resorte,
cuyas dimensiones son [FL−1].
x = Diferencia entre la longitud deformada y la longitud original del resorte.
- Energía mecánica.
Em = Ec + Ep
- Sistemas conservativos.
∆Em = 0
- Sistemas no conservativos.
WFNC = ∆EM
OBJETIVOS:
Objetivo General: Demostrar la conservación de la energía mecánica en un
sistema ideal.
6
Objetivos Específicos:
- Probar que la energía mecánica permanece constante, ya que su
energía puede variar pero no disiparse.
- Percatarse de los distintos tipos de energías que intervienen en un
cuerpo, y que este a su vez oscila suspendido de un hilo desde un punto
exactamente encima de su centro de gravedad (péndulo).
- Determinar la energía potencial cuando su ángulo permuta entre 10° y
80° grados.
- Calcular la energía cinética máxima del cuerpo citado anteriormente
(péndulo) al pasar por su posición de equilibrio.
MATERIALES Y EQUIPO:
Materiales Equipo
Cuerda:
Hilo de nylon de masa despreciable.
Soporte:
Tres pedazos de madera fuerte (roble, pino);
o Base (37.5 x 23.5) cm;
o Soporte vertical (40 x 5) cm; y
o Brazo (16.5 x 5) cm.
Dos soportes cuadrangulares de madera;
Tornillos de dos pulgadas;
Graduador;
Cuerpo suspendido:
Serrucho;
Cierra;
Taladro;
Martillo;
Pegamento para madera;
Escuadra;
Nivel;
Lija;
Tijeras
Silicona líquida;
Metro;
7
Esfera metálica. Balanza;
Windows Movie Maker
(Programa utilizado para
medir tiempos)
8
MONTAJE:
Ilustración 1. Péndulo, vista lateral.
9
Ilustración 2. Péndulo, vista frontal.
10
METODOLOGÍA:
Método Científico: para este proyecto nos valimos del Método Científico.
o Observación:
Se tiene un sistema mecánico que consta de una masa suspendida, se desea saber las
fuerzas que intervienen en este sistema, y cómo influye la gravedad cuando el sistema
se separa de su posición de equilibrio y se suelta. Además, se desea saber con qué
velocidad actúa en este sistema.
o Planteamiento de la hipótesis:
Por medio de un sistema (péndulo) se intenta demostrar que “La energía no se crea
ni se destruye solo se transforma “; específicamente la conservación de la energía
mecánica.
o Experimentación:
Datos
m=0.046 kg
θ=100a800
l=0.26m
d=0.039m
En el ∆ ABC, para encontrar el cateto (a) aplicamos las funciones trigonométricas
tan100= a0.26
0.26 tan100=a
a=0.0458m
11
En el triángulo ∆ ABC, para encontrar la hipotenusa (c) aplicamos las funciones trigonométricas
cos100=0.26c
c= 0.26cos100
c=0.264m
Para encontrar y restamos c menos AD
y=0.264−0.26
y=0.004109
Ahora con el ∆ BCD vamos a calcular la altura (h) trazada desde el punto D hasta el punto O con las funciones trigonométricas.
cos100= h0.004109
0.004109 cos100=h
h=3.949×10−3
Calculamos la velocidad aplicando la conservación de la energía
EM=cte
∆ EM=0
EcA+EpA=EcB+EpB
12m∙v2+m ∙g ∙h=1
2m ∙v2+m∙g ∙h
Aquí la energía cinética del cuerpo A se hace 0 porque está en reposo y la energía potencial del cuerpo B también se hace cero porque ya no hay altura
m∙ g ∙h=12m .v2
(0.046) (9.78 )(3.949×10−3)=12(0.046)v2
1.7989×10−3=0.02329V 2
V 2=0.077239
V=0.2779ms
Energía Cinética
12
Energía Potencial
o Demostración o refutación:
ANÁLISIS DE RESULTADOS:
CONCLUSIONES:
BIBLIOGRAFÍA:
o Gutiérrez C. & Cepeda M. “Energía Potencial Elástica”. ED. Larousse,
recuperado de:
http://www.cneq.unam.mx/cursos_diplomados/diplomados/medio_superior/
ens_3/portafolios/fisica/equipo2/energia_potencial_elastica.htm
o Anónimo (2014). “Energía”. © Enel S.A., recuperado de:
http://www.endesaeduca.com/Endesa_educa/recursos-interactivos/conceptos
-basicos/i.-la-energia-y-los-recursos-energeticos
13
o Anónimo (2007). “Energía potencial”. © 2007 - 2015 FisicaPractica.com,
recuperado de: http://www.fisicapractica.com/energia-potencial.php
o Vallejo P. (2011). “Física Vectorial 2”. Ediciones Rodin: Ecuador.
FIRMA DE RESPONSABILIDAD DE AUTORES.
Kelly Abad Bryam Pando
Luis Sangurima Cider Rivas
Valeria Toledo.
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