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1.
EXPERIMENTO Nº 5 :
2.
OBJETIVO
ENERGÍA MECÁNICA
Determinar la energía mecánica de un proyectil en diferentes puntos a lo largo
de su trayectoria.
3.
TEORÍA
ENERGIA (E):
Es la capacidad que tienen los cuerpos o los sistemas de realizar trabajo. La energía se
manifiesta de muchas formas dependiendo del estado del cuerpo y de su interacción con
el medio que lo rodea.
La energía es una cantidad escalar; algunas formas como se presenta son: Energía
cinética, potencial gravitatoria, potencial elástica, térmica, eléctrica, magnética, nuclear,
etc.
UNIDADES: Tiene las mismas unidades que el trabajo.
[E] = [W] = Joule (J) en el sistema internacional S.I.
ENERGÍA CINÉTICA (Ec)
Es la forma de energía que tienen los cuerpos cuando están en movimiento.
Si un móvil de cierta masa m se desplaza con una rapidez v, su Energía Cinética es:
Energía Cinética:
Ec = mv2/2
TEOREMA DEL TRABAJO Y LA ENERGÍA
Es la relación existente entre el trabajo realizado
sobre un cuerpo con el cambio producido en su
energía cinética.
Apliquemos una fuerza resultante F, horizontal y
constante a un bloque de masa m sobre una
superficie horizontal lisa originando un
desplazamiento d.
Aceleración producida: a = F/m
Cambio en la velocidad:
vf2 = vi2 + 2ad = vi2 + 2(F/m)d
Arreglando la expresión:
W = Fd = mvf2/2 - mvi2/2
Teorema Trabajo - Energía:
W= mvf2/2 - mvi2/2 =
Ec
FUERZAS CONSERVATIVAS
Son aquellas fuerzas que al realizar un trabajo, éste no depende de la trayectoria seguida
sino solamente de las posiciones inicial y final. Ejemplos de fuerza conservativas:
gravitatoria, elástica, eléctrica. A estas fuerzas también se les conoce como no
disipativas.
ENERGÍA POTENCIAL
Es la forma de energía que tienen los cuerpos cuando están sujetos a una fuerza
conservativa. Cuando una fuerza conservativa realiza trabajo, decimos que ha ocurrido
un cambio en la energía potencial del cuerpo.
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ENERGÍA POTENCIAL GRAVITATORIA (Epg)
Es la forma de energía que tienen los cuerpos cuando están sujetos a la fuerza de
gravedad (peso).
Para levantar un bloque de masa m desde el piso lentamente sin modificar la energía
cinética hasta una altura H, debemos aplicar una fuerza de igual magnitud al peso del
cuerpo y opuesta.
Trabajo realizado:
W = mgH
La energía potencial gravitatoria adquirida por el bloque es igual al trabajo realizado.
Considerando al piso como nivel de energía potencial cero (referencia), se tiene:
Energía Potencial Gravitatoria:
Epg = mgH
La Energía potencial gravitatoria no tiene un valor absoluto sino relativo, es decir su
valor dependerá del sistema de referencia escogido.
La energía potencial de la tortuga con respecto a las
personas es:
Con respecto a la persona A:
Ep = -mg(H-h)
Con respecto a la persona B:
Ep = 0
Con respecto a la persona C:
Ep = mgh
ENERGÍA MECÁNICA (EM)
Se llama así a la suma de las energías cinética y potencial (gravitatoria y elástica).
EM = Ec + Epg + Epe
CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA MECÁNICA
La energía mecánica de un sistema se mantiene constante siempre y cuando sólo actúen
fuerzas conservativas (gravitatoria o elástica) y en el caso que hubiere también fuerzas
no conservativas, que éstas no realicen trabajo.
TEOREMA TRABAJO – ENERGÍA MECÁNICA
Si durante la dinámica de un sistema o de un cuerpo actúan fuerzas no conservativas y
éstas realizan trabajo, entonces la energía mecánica no se conserva.
Wext = EM,final - EM,inicial = EM
Trabajo realizado por las fuerzas externas = Cambio en la energía mecánica
Wext = 0
Wext > 0
Wext < 0
EM,inicial = EM,final = constante
EM,inicial < EM,final
EM, inicial > EM,final
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4.
EQUIPO



5.
01 tablero vertical con rampa de lanzamiento.
01 billa de acero.
01 regla graduada de madera. 1m
PROCEDIMIENTO
Coloca la billa en el extremo superior de la
rampa (punto A) y suéltala a partir del
reposo. Impactara en el punto C.
Anote en la Tabla I las alturas, (con respecto
a la base) del punto A (hA), punto B (hB) y la
distancia horizontal recorrida XBC.
masa de la billa (Kg) =
distancia XBC ( m) =
TABLA I
H (m)
A
B
C
6.
CÁLCULOS Y RESULTADOS
Con los datos de la Tabla I, calcular las velocidades y las energías: cinética,
potencial y mecánica en los puntos A, B, y C.
Anote sus resultados en la Tabla II.
TABLA II
Altura(m) Vx (m/s) Vy (m/s) EC (J) EP (J)
Punto A
Punto B
Punto C
7.
CUESTIONARIO (05 PUNTOS)
8.
CONCLUSIONES Y OBSERVACIONES
EM (J)