UNIVERSIDAD NACIONAL TECNLOGICA DE LIMA SURINGENIERIA ELECTRNICA Y TELECOMUNICACINES

Laboratorio de Fsica IExperimento N 6Trabajo y EnergaDocente : Msc. San Bartolom Montero Jaime.H.Ciclo: IIIFecha de realizacin: 30/01/2015Fecha de entrega: 13/02/2015Alumno: Cama Iriarte, Miguel AngelCdigo: 2013200524

VILLA EL SALVADOR, FEBRERO DEL 2015Objetivos.-Trabajo: Verificar que el trabajo es independiente del camino que se recorre desde el punto de partida al punto final.Energa: Determinar la energa contenida en un muelle en tensin, utilizando el principio de conservacin de la energa.Fundamento Terico.-

Materiales.-

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Trabajo: Pie estativo Varilla soporte, 600 mm Varilla soporte, 250 mm Nuez doble (2) Carril Carrito para medidas y experimentos

Torre para carrito para medidas y experimentos Dinammetro, 1N Dinammetro, 2N Pesa de ranura, 50g (3) Pasador Placa con escala Cinta mtrica, 2m Sedal

Energa: Pie estativo Varilla soporte, 600mm Nuez doble (2) Platillo para pesas de ranura, 10g Pesa de ranura, 10g (3) Muelle helicoidal, 3N/m Dinammetro, 2N Pasador Placa con escala Cinta mtrica, 2m Soporte para tubos de vidrio

Procedimiento.- Trabajo: 1. Pon un trozo de sedal en el pasador del carrito, para colgar del dinammetro de 2N.2. Monta el plano inclinado segn la figura 3, con el pie estativo, la nuez doble y la varilla soporte corta para apoyar el carril.3. Fija la placa con una nuez doble a la varilla corta, en posicin horizontal.4. Coloca el carril a una altura de h = 20cm.5. Levanta el carrito con el dinammetro a la altura h, y lee su fuerza por peso Fg. Djalo sobre la placa junto al carril. Anota h y Fg en la tabla 1.6. Coloca el carrito en el extremo inferior del carril. En gancha en l el dinammetro de 1N, y tira sobre el plano inclinado lentamente, hasta llevar el carrito al extremo superior.7. Mientras tiras, lee lo que marca el dinammetro, y anota el valor F en la tabla 1.8. Mide el recorrido l del carrito sobre el plano inclinado. Anota tambin este valor.9. Carga el carrito sucesivamente con masas de 50, 100 y 150g, repitiendo las mediciones.10. Aumenta la altura h a 30cm, repite las mediciones. Lleva todos los valores a la tabla 1.Figura 1. Montaje Experimental

Energa:Experimento preliminar 1a. Haz el montaje de la figura 4.b. Levanta una masa de 40g con el dinammetro, y observa lo que marca.c. Fija el muelle helicoidal lo ms alto posible en la varilla soporte.d. Tira hacia abajo del muelle con el dinammetro, y observa lo que marca en distintas tensiones.Experimento preliminar 2a. Cuelga una masa de 40g del muelle, y djala caer. Observa lo que ocurre.b. Baja el punto de suspensin del muelle lo necesario para que la masa roce la mesa en el punto inferior de inversin de la oscilacin.c. Sujeta la masa cuando toque la mesa, sujtala y observa cmo contina el experimento.

Experimento principala. Cuelga del muelle el platillo pata pesas de ranura (m = 10g) y determina su alargamiento l.b. Aumenta la masa de 10 en 10g, hasta un mximo de 40g, y determina para cada masa el alargamiento l.c. Anota en la tabla 2 todos los valores de l.d. Calcula las alturas h a partir de h = 2l, y anota tambin estos valores en la tabla 2.e. Coloca la placa en la nuez doble inferior (figura 5), a la altura h que has calculado para m = 10g.f. Eleva la masa m = 10g (platillo) con el dinammetro hasta la placa, leyendo mientras la subes la fuerza por peso Fg. Anota este valor en la tabla 2.g. Desplaza en punto de suspensin del muelle hasta que su gancho inferior se encuentre justo a la altura del gancho del platillo.h. Cuelga el platillo (m = 10g) del muelle, y djalo caer. Observa el proceso.i. Repite el experimento (3 veces) de la misma forma con las masas m = 20, 30, 40g.Cuestionario.-Trabajo: 1. Completa la tabla 1 de acuerdo al procedimiento (partes e, f, g, h, i y j).h (cm)m (g)Fg (N)F (N)WH (Ncm)WZ (Ncm)

20500.40.2812

1000.90.441826.4

1501.40.62836

2001.90.843850.4

30500.50.31518

1000.980.629.436

1501.460.943.854

2001.941.2258.273.2

Masa del carrito m = 50g, Fg = 0.4 NLongitud del recorrido l = 60 cm2. Calcula el trabajo de elevacin WH = h . Fg, y anota el resultado en la tabla 1.

3. Calcula el trabajo de traccin en el plano inclinado WZ = l . F, y antalo en la tabla superior.

4. Compara el trabajo de traccin con el de elevacin. Qu encuentras? Para las mediciones con h= 20, la relacin para todos los casos. Para las mediciones con h= 30, la relacin para todos los casos.5. Por qu no son iguales la fuerza por peso Fg y la fuerza de traccin F? Dibuja un paralelogramo de fuerzas. Porque la fuerza de traccin F es la componente en el plano inclinado, de FgFg = 0.5NF = Fg cos(a)= 0.3N

F = Fg cos(a)= 0.2N

a = 53 a = 60

Fg = 0.4N

6. Qu ocurre cuando sueltas el carrito en el extremo superior del carril? Explique. El carrito se desliza naturalmente hasta el final de la rampa. 7. Es esto mismo lo que ocurre cuando subes el carrito a la placa colocada en el extremo superior del carril? No, pues para subir el carrito hasta lo alto de la rampa se necesita una fuerza externa superior a F.

8. Qu aplicaciones prcticas tiene el plano inclinado? Aunque para subir el carrito hasta la parte superior del plano inclinado (hasta una altura h), se necesitara una fuerza externa, su utilidad radica en que dicha fuerza es menor a la fuerza que se necesitara para subir el carrito hasta la altura h sin que exista la rampa o plano inclinado. Puesto que respecto al plano inclinado, para las primeras medidas se necesitara que una Fext sea mayor que F = 0.2N, en cambio si el objeto fuera levantado en el aire, sin el plano inclinado, se necesitara que Fext sea mayor a Fg = 0.4N. El mismo principio se utiliza en el tornillo, pues este es un plano inclinado doble y helicoidal. Energa:1. Complete la tabla 2 de acuerdo al procedimiento del experimento principal (partes: a, b, c, d, e y f).m (g) (cm)h (cm)Fg (N)WH (Ncm)S (cm)WS (Ncm)C

103.36.60.251.656.61.651

206.412.80.354.4812.84.482.71

309.719.40.458.7319.48.735.29

4013260.5915.342615.349.29

2. Una masa m a una altura h posee una energa potencial WP, que es igual al trabajo de elevacin WH realizado. Si lo dejas caer colgada de un muelle, su energa potencial se transforma de nuevo. Cmo se perciba esta transformacin en el experimento preliminar 2? Se percibe a travs del movimiento oscilatorio que describe el muelle helicoidal, la energa potencial se transforma en cintica.

3. Si sujetas la masa del muelle cuando llega al punto ms bajo, sobre la mesa, ha debido ceder ya el trabajo de elevacin que se le haba aplicado anteriormente. Pero qu pasa si sueltas de nuevo la mesa? Cmo explicas este fenmeno? EL muelle vuelve a oscilar, puesto en cada instante luego de pasa el punto de equilibrio del muelle, la energa cintica se vuelve a convertir en energa potencial, as sucesivamente hasta volver a alcanza el equilibrio.

4. Calcula, a partir de los valores medidos de h, m, y Fg el trabajo de elevacin WH, y antalo en la tabla 2.

5. Anota en la tabla 2 los alargamientos S = h y la energa elstica WS = WH.6. Calcula el factor C a partir de los valores de energa elstica, dividiendo el valor ms alto por el valor para 10g, es decir WS (20g) por WS (10g), etc. Lleva a la tabla 2 los valores de C. Qu observas en estos valores? Los valores se duplican en cada medida realizada.

7. Construye un grfico (WS vs S) con los valores de la tabla 2. Qu trayectoria tiene la curva resultante de unir los puntos? Posee una trayectoria lineal ajustada expresada por la

8. Qu relacin se deduce entre S y WS de las mediciones y clculos? El trabajo Ws es directamente proporcional al alargamiento S.

Conclusiones.- Se dice que una fuerza realiza trabajo cuando altera el estado de movimiento de un cuerpo. El trabajo de la fuerza sobre ese cuerpo ser equivalente a la energa necesaria para desplazarlo1 de manera acelerada. El trabajo es una magnitud fsica escalar que se representa con la letra W (del ingls Work) y se expresa en unidades de energa, esto es en julios o joules (J) en el Sistema Internacional de Unidad. Energa se define como la capacidad para realizar untrabajo. Entecnologayeconoma, energa se refiere a unrecurso natural(incluyendo a su tecnologa asociada) para extraerla, transformarla y darle un uso industrial o econmico. La energa potencial Es la energa que se le puede asociar a un cuerpo o sistema conservativo en virtud de su posicin o de su configuracin. Si en una regin del espacio existe un campo de fuerzas conservativo, la energa potencial del campo en el punto (A) se define como el trabajo requerido para mover una masa desde un punto de referencia (nivel de tierra) hasta el punto (A). Por definicin el nivel de tierra tiene energa potencial nula. La energa potencial gravitatoria asociada a la posicin de un cuerpo en el campo gravitatorio (en el contexto de la mecnica clsica). La energa potencial gravitatoria de un cuerpo de masa m en un campo gravitatorio constante viene dada por: Ep = mgh, donde h es la altura del centro de masas respecto al cero convencional de energa potencial. La energa potencial elstica asociada al campo de tensiones de un cuerpo deformable.

Bibliografa.- Alonso, Marcelo; Edward J. Finn (1976). Fsica. Fondo Educativo Interamericano. Landau, L. D.; Lifshitz, E. M. (1972). Mechanics and Electrodynamics, Vol. 1. Franklin Book Company, Inc. Marion, Jerry B. (1996). Dinmica clsica de las partculas y sistemas. Barcelona: Ed. Revert. Ortega, Manuel R. (1989-2006). Lecciones de Fsica (4 volmenes). Monytex.