29/04/15
PRACTICA #5 CONSERVACION DE LA ENERGIA J. Hoyos, R. Imbet y M. Hernández Departamento de Física Universidad pontificia bolivariana, Montería
RESUMEN Un deslizador on masa m !"e #arte del re#oso desde "na alt"ra $, en "al!"ier l"%ar de s" trayetoria tiene ener%&a, la "al #"ede ser in'tia y o #otenial. (a ener%&a in'tia se debe a !"e la masa se m"e)e on "na )eloidad. (a ener%&a #otenial de#ende de la alt"ra de la masa res#eto a "na l&nea $orizontal de re*erenia. ("e%o de tener dis#"esto el material de traba+o se #roedi a desem#aarlos de s" a+a y l"e%o de estar estar ensamb ensamblad lado o el riel riel de aire aire al )entil )entilado adorr $e instal instalar ar las *otoeld *otoeldas as en el riel, riel, a la distan distania ia re!"er re!"erida ida.. ("e%o ("e%o de ni)ela ni)elar r #er*etamente el riel de aire #ara !"e el "er#o !"e se s"#one será "n arrito !"e se deslizara #or el sin nin%"na *riin, no debe mo)erse antes de iniiar la #rátia. - on todos estos #re#arati)os listos on "n alibre se mide el %rosor de "nos "er#os sobre los "ales se oloar&a "n etremo del riel #ara rear "n desni)el dando la il"sin de "n trián%"lo, y on esta inlinain se onsi%"e "na aelerain sobre el arrito. on esta aelerain #ro#orionada tomamos "nos tiem#os los "ales son los !"e el arrito tarde en mo)erse desde el ori%en en donde "n eletroimán es el res#onsable de sostenerlo $asta !"e sea neesario liberarlo #ara !"e se desli' libremente, l"e%o de realizar "n #romedio de tres medidas de tiem#o se le a%re%a más #eso al arrito en n"estro aso 20 %ramos en ada ambio, ya tomados estos re%istros tres )ees a"mentando el #eso se a"menta el án%"lo del desni)el oloando otro "er#o deba+o del riel as& se a"menta la aelerain y se re#ite el mismo #roedimiento .
1. TEORÍA RELACIONADA •
LA ENERGÍA.
a#aidad de "n sistema *&sio #ara realizar traba+o. (a materia #osee ener%&a ener%&a omo res"ltado de s" mo)imiento o de s" s" #osiin en relain on las *"erzas !"e atan sobre ella. (a radiain eletroma%n'tia #osee ener%&a !"e de#ende de s" *re"enia y, #or tanto, de s" lon%it"d de onda. sta ener%&a se om"nia a la mater materia ia "ando "ando absorb absorbee radia radiain in y se reibe reibe de la mater materia ia "ando emite radiain. (a ener%&a asoiada al mo)imiento se onoe omo ener%&a in'tia, mientras !"e la relaionada on la #osiin es la ener%&a #otenial. or e+em#lo, "n #'nd"lo !"e osila tiene "na ener%&a #otenial máima en los etremos de s" reorrid reorrido3 o3 en todas todas las #osiione #osiioness intermed intermedias ias tiene tiene ener%&a ener%&a in'tia in'tia y #otenia #oteniall en #ro#orion #ro#oriones es di)ersas. di)ersas. (a ener%&a ener%&a se mani*ies mani*iesta ta en )arias )arias *ormas, *ormas, entre entre ellas ellas la ener%&a ener%&a meánia, meánia, t'rmia, !"&mia, el'tria, radiante o atmia. odas odas las *ormas de ener%&a ener%&a #"eden on)ertir on)ertirse se en otras otras *ormas *ormas mediante mediante los #roesos ade"ados. n el #roeso de trans*ormain trans*ormain #"ede #erderse o %anarse "na *orma de ener%&a, #ero la s"ma total #ermanee onstante. onstante.
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TRANFORMACION Y CONSERVACION DE LA ENERGIA
(a ener%&a se #"ede #resentar en *ormas di*erentes, es deir, #"ede estar asoiada a ambios materiales de di*erente nat" nat"ra rale leza za.. s&, s&, se $abl $ablaa de ener ener%& %&aa !"&m !"&mi iaa 6"a 6"and ndo o la trans*ormain a*eta a la om#osiin de las s"stanias7, de ener% ener%&a &a t'rmi t'rmiaa 6"and 6"ando o la trans* trans*orm ormai ain n está está asoia asoiada da a *enmenos alor&*ios7, de ener%&a n"lear 6"ando los ambios a*etan a*etan a la om#osiin om#osiin de los nleos atmios7, atmios7, de ener%&a ener%&a l"minosa 6"ando se trata de #roesos en los !"e inter)iene la l"z7, et. (os ambios !"e s"*ren los sistemas materiales materiales lle)an asoiados, #reisamente, #reisamente, trans*ormaiones de "na *orma de ener%&a en otra. ero en todas ellas la ener%&a se onser)a, es deir, ni se rea ni se destr" destr"ye ye en el #roe #roeso so de trans* trans*orm orma ain in.. sta sta se%"nd se%"ndaa arater&stia de la ener%&a onstit"ye "n #rini#io *&sio m"y %ene %enera rall *"nd *"ndad ado o en los los res" res"lt ltad ados os de la obse obser) r)a ai in n y la e#erimen e#erimentai tain n ient&*i ient&*ia, a, !"e se onoe onoe omo #rini#io #rini#io de onser)ain de la ener%&a. 8tro modo de inter#retarlo es el si%"iente si "n sistema *&sio está aislado de modo !"e no ede ener%&a ni la toma del eterior, la s"ma de todas las antidades orres#ondientes a s"s distintas *ormas *ormas de ener%&a ener%&a #ermanee #ermanee onstante. onstante. :entro :entro del sistema sistema #"eden darse #roesos de trans*ormain, trans*ormain, #ero siem#re la ener%&a %anada #or "na #arte del sistema será edida #or otra.
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LA ENERGÍA MECÁNICA
:e todas las trans*ormaiones o ambios !"e s"*re la materia, los !"e interesan a la meánia son los asoiados a la #osiin y/o a la )eloidad. mbas ma%nit"des de*inen, en el maro de la dinámia de ;e
de otros. (a ener%&a in'tia es, #or tanto, la ener%&a meánia !"e #osee "n "er#o en )irt"d de s" mo)imiento o )eloidad. •
LA ENERGÍA POTENCIAL GRAVITATORIA
s la ener%&a asoiada on la *"erza %ra)itatoria. sta de#enderá de la alt"ra relati)a de "n ob+eto a al%n #"nto de re*erenia, la masa, y la *"erza de la %ra)edad. •
ENERGÍA ELÁSTICA O ENERGÍA DE DEFORMACIÓN
s el a"mento de ener%&a interna a"m"lada en el interior de "n res"ltado del traba+o realizado #or las *"erzas !"e #ro)oan la de*ormain
:nde , es la ener%&a in'tia del sistema. , es la ener%&a #otenial %ra)itaional del sistema. , es la ener%&a #otenial elástia del sistema. •
ENERGIA POTENCIAL
2. MONTAJE Y PROCEDIMIENTO • •
:e a"erdo on s" de*iniin, la ener%&a meánia #"ede #resentarse ba+o dos *ormas di*erentes se%n est' asoiada a los ambios de #osiin o a los ambios de )eloidad. (a *orma de ener%&a asoiada a los ambios de #osiin reibe el nombre de ener%&a #otenial. (a ener%&a #otenial es, #or tanto, la ener%&a !"e #osee "n "er#o o sistema en )irt"d de s" #osiin o de s" on*i%"rain 6on+"nto de #osiiones7. s&, el estado meánio de "na #iedra !"e se ele)a a "na alt"ra dada no es el mismo !"e el !"e ten&a a ni)el del s"elo $a ambiado s" #osiin. n "n m"elle !"e es tensado, las distanias relati)as entre s"s es#iras a"mentan. =" on*i%"rain $a ambiado #or e*eto del estiramiento. n "no y otro aso el "er#o ad!"iere en el estado *inal "na n"e)a ondiin !"e antes no #ose&a si se les de+a en libertad, la #iedra es a#az de rom#er "n )idrio al $oar ontra el s"elo y el m"elle #"ede #oner en mo)imiento "na bola iniialmente en re#oso.
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=istema arril de aire. >omba. :eslizador. ? #ara$o!"es. Re%istradores de tiem#o. 2 *otos eldas. ables. 4 masas de 50%. 1 masa de 100%. (anilla. >lo!"e.
PROCEDIMIENTO. 1. ;i)ele el riel de aire lo me+or #osible, $asta lo%rar !"e el deslizador !"ede en e!"ilibrio.
2. Mida 6d7 la distania entre los so#ortes del arril. Re%istre esta distania en la tabla.
n s" n"e)o estado ambos "er#os dis#onen de "na a#aidad #ara #rod"ir ambios en otros. Han ad!"irido en el #roeso orres#ondiente "na ierta antidad de ener%&a !"e #"ede ser liberada tan #ronto omo se den las ondiiones ade"adas. •
3. olo!"e el blo!"e de alt"ra onoida ba+o "na de los so#ortes del arril. ara "na me+or eatit"d, el es#esor del blo!"e #"ede medirse on "n alibrador. Re%istre el es#esor del blo!"e on $ en la tabla.
ENERGIA CINETICA
(a *orma de ener%&a asoiada a los ambios de )eloidad reibe el nombre de ener%&a in'tia. Un "er#o en mo)imiento es a#az de #rod"ir mo)imiento, esto es, de ambiar la )eloidad
4. olo!"e la *oto elda tem#orizadora on s" *otoelda 5.
a"iliar omo se obser)a en la *i%"ra 1. Mida y re%istre :, la distania !"e el deslizador reorre sobre el arril desde "ando la #rimera *oto
elda se aiona $asta "ando se aiona la se%"nda. Una *oto elda se aiona el (: enima de esta se eniende.
6. Mide y re%istre (, la lon%it"d e*eti)a del deslizador. sto lo #"ede $aer mo)iendo el deslizador lentamente a tra)'s de "na *oto elda y midiendo la distania reorrida entre la enendida y a#a%ada de la *oto elda.
. Mide y re%istre M 6masa del deslizador7.
F$%&'( 1. Monta+e realizado.
!. olo!"e la *oto elda tem#orizadora en el modo @ y #resione R=.
". Manten%a el deslizador era de la ima del arril del aire y lib'relo de manera !"e #ase a tra)'s de la *oto eldas. Re%istre 1 6tiem#o !"e el deslizador tarda #asando #or la #rimera *oto elda7 y 2 6tiem#o !"e tarda #asando #or la se%"nda7. =i "sted tiene "na *oto elda, la *"nin memoria le *ailitara medir los dos tiem#os. =i no la tiene entones al%"ien neesitara obser)ar el tem#orizador y rá#idamente re%istrar el tiem#o 1 antes de !"e el deslizador alane la se%"nda elda.
1. Re#ita las medidas barias )ees 6m&nimo ? )ees7 y re%istre los datos en la tabla. Usted no neesita soltar el deslizador desde el mismo #"nto en el arril #ara ada #r"eba, #ero debe deslizarse libremente y lentamente 6balaneo m&nimo7 "ando se #asar a tra)'s de las eldas.
11. ambie la masa del deslizador a%re%ándole #esos y re#ita los #asos desde el A $asta el 9. Há%alo #ara m&nimo 5 masas di*erentes, re%istre la masa 6M7 #ara ada on+"nto de medidas.
12. ambie la alt"ra h del blo!"e "sado #ara inlinar el arril o la distania D entre las *oto eldas. Re#ita los #asos desde el ? $asta el 11.
3. RESULTADOS
4. ANÁLISIS Y CONCLUSIONES or medio de este traba+o a)eri%"amos #or medio de e#erimentos !"e la ener%&a no se rea ni se destr"ye solo se tras*orma. or medio de la #rátia en laboratorio obser)amos la onser)ain de la ener%&a en los di*erentes e#erimentos !"e realizamos ya !"e la ener%&a #asa de #otenial a in'tia )eri%"amos !"e la ener%&a #otenial en #"nto no es i%"al a la ener%&a in'tia en el #"nto > y la ener)a in'tia y #otenial en el #"nto ya !"e la ener%&a se )a #asando #ero en el trayeto del riel se )a %anado más ener%&a mientras !"e la es*era desiende más rá#ido.
5. REFERENCIAS =on oloadas en el orden en !"e *"eron itadas en el in*orme y de la si%"iente *orma B1C. Física Volumen 1. Escrito por Víctor Campos Olguín. B2C. Logunov, A. A. (1998). Curso de Teoría de la Relatividad y de la gravitación Moscú: Universidad Estatal de Lomonósov.
