2016-2

0 Informe de laboratorio de física N° 4: Trabajo y Energía

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Informe de laboratorio de física N° 4: Trabajo y Energía

Integrantes:

Boris Hermes Seminario Arista

Diego Martín Borja Fonseca

Manuel A. Rondán Espinoza

Profesora: Alejandra Altamirano

Código

20141076H

20152641C

20150306B

1 Informe de laboratorio de física N° 4: Trabajo y Energía

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OBJETIVOS

En este laboratorio se tiene por objetivos:

1. Demostrar de manera experimental el teorema de trabajo y energía cinética:

‘‘El trabajo realizado por la fuerza resultante que actua sobre un cuerpo es

igual al cambio de la energia cinetica de dicho cuerpo’’

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PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

A. EQUIPO A UTILIZAR Tablero de vidrio con marco de madera, sistema de aire y eléctrico.

Un disco con sistema eléctrico.

Dos resortes.

Papel eléctrico y papel bond.

Pesas de diversas magnitudes.

Una regla milimetrada, compás y dos escuadras.

Nivel.

Soporte universal.

B. MONTAJE Y EXPERIMENTACIÓN 1. Nivelar el tablero con el nivel de tal manera que quede horizontal.

2. Montar el disco y el resorte como se muestra en la fotografía.

Sistema listo para el experimento

4 Informe de laboratorio de física N° 4: Trabajo y Energía

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3. Colocar el chispero en la mayor frecuencia posible.

4. Soltar el disco según la posición mostrada en el esquema, la trayectoria del

disco debe cruzarse a si misma.

5. Usando el soporte universal y combinando las masas, medir la elongación

de los resortes para calcular sus constantes de elasticidad.

La posición desde la que se suelta el disco es

la que se muestra en este diagrama de vista

superior del tablero

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CÁLCULOS Y RESULTADOS

A. Magnitudes de los materiales utilizados a. Masas:

Disco : 0.9279 Kg

Pesa A : 0.2046 Kg

Pesa B : 0.1504 Kg

Pesa C : 0.1017 Kg

Pesa D : 0.0513 Kg

Pesa E : 0.01 Kg

b. Longitudes naturales de los resortes:

Resorte A :9.4cm

Resorte B : 9.9cm

c. Frecuencia del chispero : 40Hz

B. Cálculo de la constante de elasticidad de los resortes.

a. Resorte A

Tabla de datos obtenida en la medición de elongación de los resortes

Resorte A

Masa X(cm)

A 13,2

BC 14,2

BCDE 15,8

AB 16,8

ABC 19,2

ABCDE 20,5

Dado que al medir la elongación del resorte con respecto a una fuerza

que le ejerce una masa, y esta fuerza es de igual magnitud al peso de esta masa,

se puede afirmar que el módulo de la fuerza elástica del resorte es igual al

módulo del peso de la masa en el instante en el que el sistema masa-resorte se

encuentre en equilibrio.

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Tabla da cálculos para obtener la gráfica elongación vs fuerza elástica del

resorte A

Masas Elongación (m) Fuerza (N)

A 0,038 2,007126

BC 0,048 2,473101

BCDE 0,064 3,074454

AB 0,074 3,48255

ABC 0,098 4,480227

ABCDE 0,111 5,08158

Gráfica elongación vs Fuerza elástica

La siguiente gráfica fue obtenida mediante hojas de cálculo de Microsoft

Excel®.

De la ecuación de la recta se obtiene la constante de elasticidad del

resorte:

KA=41.535𝐍𝐦⁄

y = 41,535x + 0,4358

0

1

2

3

4

5

6

0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12

Fuer

za (

N)

ΔX(m)

Gráfica ΔX vs. Fuerza

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b. Resorte B

Tabla de datos obtenida en la medición de elongación de los resortes

Resorte B

Masa X(cm)

A 13,3

BC 14,9

BCDE 17

AB 18,6

ABC 23,2

ABCDE 24,6

Dado que al medir la elongación del resorte con respecto a una fuerza

que le ejerce una masa, y esta fuerza es de igual magnitud al peso de esta masa,

se puede afirmar que el módulo de la fuerza elástica del resorte es igual al

módulo del peso de la masa en el instante en el que el sistema masa-resorte se

encuentre en equilibrio.

Tabla da cálculos para obtener la gráfica elongación vs fuerza elástica del

resorte B:

Masas Elongación

(m) Fuerza (N)

A 0,034 2,007126

BC 0,05 2,473101

BCDE 0,071 3,074454

AB 0,087 3,48255

ABC 0,133 4,480227

ABCDE 0,147 5,08158

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Gráfica elongación vs Fuerza elástica

La siguiente gráfica fue obtenida mediante hojas de cálculo de Microsoft

Excel®.

De la ecuación de la recta se obtiene la constante de elasticidad del

resorte:

KA=26.001𝐍𝐦⁄

y = 26,001x + 1,1711

0

1

2

3

4

5

6

0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12 0,14 0,16

Fuer

za (

N)

ΔX(m

Gráfica ΔX vs. Fuerza

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C. Cálculo del trabajo en los puntos seleccionados

La siguiente tabla contiene los datos, resultado de las mediciones tomadas, la fuerza

está en Newton y las longitudes en centímetros.

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D. Cálculo del trabajo en los puntos seleccionados

𝑾 = ∑ 𝑭𝒕𝒊. ∆𝒔 = 𝟖𝟒. 𝟓𝟓𝟕 𝑵𝒎

Conclusiones

Al comparar los resultados, se observa que se conserva la energía, ya que los

valores obtenidos mediante el producto escalar de la fuerza por el vector

cambio de posición

Los porcentajes de error hallados entre el trabajo-energía cinética y energía

potencial-energía cinética, se deben a distintos factores que al realizar el

experimento pasan desapercibidos. por ejemplo pudo haber sido por que la

distancia entre los tics para calcular el trabajo hayan sido demasiado grandes.

Observaciones

La energía en realidad no se conserva ya que existen fuerzas externas tales

como el rozamiento entre la base del disco y el papel eléctrico.

No existe el liso perfecto, ya que es un caso ideal, por lo que no se le pudo

anular en este experimento.

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