LABORATORIO DE FISICA I

LABORATORIO DE FISICA I

Universidad Nacional del Callao Escuela Profesional de Ingeniera Qumica Facultad de Ingeniera Qumica

PRCTICA N8: CAMBIOS DE ENERGIA POTENCIALINTEGRANTES: BARRON ZAPATA, JORGECABRERA FERNANDEZ, ALDOGAMBOA MEJIA, JHOELURIBE AVALOS, JEISON GRUPO HORARIO: 91GPROFESOR: LIC. BELLIDO QUISPE, RICHARD

BELLAVISTA 18 DE JUNIO DEL 2015

2015-A

I. INTRODUCCION

En el presente informe se pretende demostrar la conservacin de la energa mecnica para un sistema masa-resorte, as mismo se estudiaran la energa potencial elstica y gravitatoria.La energa potencial es el tipo de energa mecnica asociada a la posicin o configuracin de un objeto. Podemos pensar en la energa potencial como la energa almacenada en el objeto debido a su posicin y que se puede transformar en energa cintica o trabajo. El concepto energa potencial, U, se asocia con las llamadas fuerzas conservadoras. Cuando una fuerza conservadora, como la fuerza de gravedad, acta en un sistema u objeto; la energa cintica ganada (o prdida) por el sistema es compensada por una prdida (o ganancia) de una cantidad igual de energa potencial. Esto ocurre segn los elementos del sistema u objeto cambia de posicin.

Una fuerza es conservadora si el trabajo realizado por sta en un objeto es independiente de la ruta que sigue el objeto en su desplazamiento entre dos puntos. Otras fuerzas conservadoras son: la fuerza electrosttica y la fuerza de restauracin de un resorte.

II. OBJETIVOS

1. Estudiar dos formas de energa potencial: gravitatoria y elstica.

2. Verificar la ley de la conservacin de energa mecnica.

3. Determinar la energa almacenada por el sistema masa-resorte.

III. FUNDAMENTO TERICO

Laenerga potenciales, junto con laenerga cintica, el otro tipo deenerga mecnicaque pueden tener los cuerpos. A diferencia de la energa cintica, la energa potencial est asociada a laposicinque tienen los cuerpos, y no a su movimiento.Definimos laenerga potencialcomo aquella que poseen los cuerpos por el hecho de encontrarse en una determinadaposicin en un campo de fuerzas.Existen distintos tipos de energa potencial. En este apartado vamos a estudiar laenerga potencial elstica. Empezamos?La Energa de los MuellesHas jugado alguna vez alpinball? Para poner la bola en juego es necesario que comprimas el lanzador. Una vez comprimido, puedes mantenerlo en esa posicin todo el tiempo que desees. La bola permanecer en reposo. Sin embargo, una vez liberado, el lanzador (un muelle), transforma el estado de reposo de la bola, y esta se pone en movimiento. El resto depende de tu habilidad y tu suerte para evitar que la pelota caiga del tablero de juego. En cualquier caso, lo importante es sealar queel muelle deformado cuenta con unaenerga(capacidad para produciruntrabajo, una transformacin) por el hecho de encontrarse desplazado (comprimido o estirado) respecto a su posicin de equilibrio. Definimos laenerga potencial elsticacomo aquella que adquieren los cuerpo sometidos a la accin defuerzas elsticas o recuperadoras. En el caso de un cuerpo unido a un muelle su valor viene dado por:Ep=12kx2Donde: Ep: Es laenerga potencialdel cuerpo. Su unidad de medida en el Sistema Internacional es el Julio (J) k:Constante elstica del muelle. Depende el propio muelle en s, cuanto mayor es su valor, ms trabajo cuesta estirar el muelle. Su unidad de medida en el Sistema Internacional es Newton por metro (N/m) x:Distancia hasta la posicin de equilibrio. Su unidad de medida en el Sistema Internacional es el metro (m)Observa comoxes la distancia a la posicin de equilibrio. Presta mucha atencin en los problemas a dnde se sita el origen de coordenadas para distinguir claramente la posicin inicialxidel muelle, la posicin finalxf, su posicin de equilibriox0y la distancia a la posicin de equilibriox.Cmo se obtiene la frmula de la Energa Potencial Elstica?Para obtener el valor de la energa potencial elstica podemos razonar de la siguiente manera. Vamos a comprimir o estirar un muelle desde su posicin de equilibrio (x1= 0) a posicin una posicinx2= x. Consideraremos que el muelle no tiene energa inicial (E1= 0) por encontrarse en su posicin de equilibrio Para comprimir o estirar el muelle hemos de ejercer una fuerza igual en magnitud pero de sentido contrario a laley de Hooke.F=kx La fuerza ejercida es variable, siendo prcticamente nula al principio y aumentando a medida que aumenta x Para calcular el trabajo ejercido por nosotros sobre el muelle, calculamos el rea del tringulo limitado por la curva.

W0x=12kxx=12kx2 El muelle, sobre el que hemos realizado el trabajo, ha adquirido energa. Considerando que el trabajo que realiza una fuerza sobre un cuerpo es igual a su variacin de energa y que el cuerpo al encontrarse en la posicin de equilibriox= 0 no tena energa, nos queda que de modo queW=E2E1E2=12kx2Trabajo Realizado por la Fuerza ElsticaPodemos hallar el trabajo realizado por la fuerza elstica o restauradora a travs de su relacin con la energa potencial elstica.El trabajo realizado por las fuerzas elsticas es igual a la variacin negativa de la energa potencialWelstica=EpCmo se obtiene el trabajo realizado por la fuerza elstica?Si queremos calcular el trabajo realizado por la fuerza elstica sobre un muelle comprimido que se encuentra en una posicinxi y se desplaza a una posicinxf, ambasa la izquierda del punto de equilibriox0, podemos ayudarnos de la siguiente figura y los siguientes razonamientos:

Ser la fuerza elstica la que realizar el trabajo sobre el muelle tratando de llevarlo a su posicin de equilibrio. La fuerza de recuperacin elstica que acta sobre el cuerpo sigue la ley de Hooke.F=k(xx0)j. Podemos calcular la fuerza en la posicin inicialxisegn la siguiente expresinFi=k(xix0)j. Observa como, al serxi