OBJETIVO.
Comprobar experimentalmente que la Energía Mecánica se conserva aun cuando algunas experiencias tratan de manifestar lo contrario.
Comprobar experimentalmente que la Energía Mecánica se conserva aun cuando algunas experiencias tratan de manifestar lo contrario.
MATERIAL.
Balanza, bola, masa deslizante, cinta métrica y cronómetro.
PROCEDIMIENTO.
A.- CAÍDA DE UNA MASA DESLIZANTE POR UN PLANO INCLINADO.
1.- Mide la masa en la balanza: m = g => m = kg
2.- Determina la altura de la rampa: h = 3 m.
3.- Calcula el valor de su energía potencial (g = 9,8 m/s^2): Ep = m g h =
4.- Mide la longitud de la rampa: s = 5,36 m
3.- Calcula el valor de su energía potencial (g = 9,8 m/s^2): Ep = m g h =
4.- Mide la longitud de la rampa: s = 5,36 m
5.- Con ayuda del cronómetro, mide el tiempo que tarda la masa en recorrer la rampa. Para minimizar errores, toma el tiempo varias veces y calcula el valor medio.
t = 1/3 (t1 + t2 +t3) =
.
6.- Aplicando las ecuaciones del MRUV y teniendo en cuenta que la masa cae desde el reposo, calcula al valor de la aceleración.
.
s = 1/2 a t^2 => a = 2 s /t^2 =
.
7.- Calcula la velocidad de la masa al final del plano: v = a t =
8.- Calcula el valor de su energía cinética. Ec = ½ m v^2 =
8.- Calcula el valor de su energía cinética. Ec = ½ m v^2 =
9.- Compara los valores de las energías cinética y potencial:
Ec =
Ep =
Ec =
Ep =
B.- CAÍDA LIBRE DE UNA BOLA.
1.- Mide la masa de la bola en la balanza: m = g => m = kg.
2.- Mide la altura desde la que va a caer la bola: h = 4,75 m.
3.- Calcula el valor de su energía potencial (g = 9,8 m/s^2): Ep = m g h =
1.- Mide la masa de la bola en la balanza: m = g => m = kg.
2.- Mide la altura desde la que va a caer la bola: h = 4,75 m.
3.- Calcula el valor de su energía potencial (g = 9,8 m/s^2): Ep = m g h =
.
..
.
.
.
4.- Con ayuda del cronómetro, mide el tiempo que tarda la bola en caer desde esa altura. Para minimizar errores, toma el tiempo varias veces y calcula el valor medio.
.
t = 1/3 (t1 + t2 +t3) =
.
5.- Aplicando la ecuaciones de la caída libre y teniendo en cuenta que la bola cae desde el reposo, calcula el valor de la velocidad con que bola alcanza el suelo.
v = g t =
6.- Calcula el valor de su energía cinética: Ec = ½ m v^2 =
7.- Compara los valores de las energías cinética y potencial:
Ec =
Ep =
v = g t =
6.- Calcula el valor de su energía cinética: Ec = ½ m v^2 =
7.- Compara los valores de las energías cinética y potencial:
Ec =
Ep =
C.- CAÍDA DE UNA BOLA POR UN PLANO INCLINADO.
1.- Mide la masa de la bola en la balanza: m = g => m = kg.
2.- Determina la altura de la rampa: h = 0,825 m.
3.- Calcula el valor de su energía potencial (g = 9,8 m/s^2). Ep = m g h =
4.- Mide la longitud de la rampa: s = 5,80 m
1.- Mide la masa de la bola en la balanza: m = g => m = kg.
2.- Determina la altura de la rampa: h = 0,825 m.
3.- Calcula el valor de su energía potencial (g = 9,8 m/s^2). Ep = m g h =
4.- Mide la longitud de la rampa: s = 5,80 m
5.- Con ayuda del cronómetro, mide el tiempo que tarda la bola en recorrer la rampa. Para minimizar errores, toma el tiempo varias veces y calcula el valor medio.
t = 1/3 (t1 + t2 +t3) =
6.- Aplicando las ecuaciones del MRUV y teniendo en cuenta que la bola cae desde el reposo, calcula el valor de la aceleración.
s = ½ a t^2 => a = 2 s / t^2 =
7.- Calcula la velocidad de la bola al final del plano: v = a t =
8.- Calcula el valor de su energía cinética: Ec = ½ m v^2 =
9.- Compara los valores de las energías cinética y potencial:
Ec =
Ep =
t = 1/3 (t1 + t2 +t3) =
6.- Aplicando las ecuaciones del MRUV y teniendo en cuenta que la bola cae desde el reposo, calcula el valor de la aceleración.
s = ½ a t^2 => a = 2 s / t^2 =
7.- Calcula la velocidad de la bola al final del plano: v = a t =
8.- Calcula el valor de su energía cinética: Ec = ½ m v^2 =
9.- Compara los valores de las energías cinética y potencial:
Ec =
Ep =
CUESTIONES.
1.- En el caso de la masa y el plano inclinado, la energía mecánica no se conserva porque hay un factor que no hemos tenido en cuenta, ¿cuál es?
2.- En efecto, este factor realiza un trabajo cuyo valor coincide con la variación de energía mecánica y que ahora podemos calcular mediante la siguiente ecuación:
WROZ = Ec – Ep =
3.- El espacio que recorre la masa es el espacio que recorre el punto de aplicación de la fuerza de rozamiento. Ese espacio coincide con la longitud del plano. Entonces, calcula el valor de la fuerza de rozamiento.
WROZ = FROZ s => FROZ =
4.- Conocemos la ecuación de la fuerza de rozamiento en un plano horizontal pero no en un plano inclinado. En este último caso, aparece en ella un factor que depende del ángulo del plano inclinado. Esta ecuación es:
FROZ = (mu) m g cos(alfa)
5.- Sabiendo que, en el caso de nuestro plano inclinado, cos(alfa) = 0,83, deduce el valor del coeficiente de rozamiento (mu)
FROZ = (mu) m g cos(alfa) => (mu) =
6.- En el caso de la bola y el plano inclinado, ese factor no tiene ninguna influencia. Sin embargo, en este caso la energía mecánica tampoco se conserva porque hay una clase de energía cinética que no hemos tenido en cuenta, ¿qué diferencia existe entre el movimiento de la masa por el plano inclinado y el movimiento de la bola por el plano inclinado?
7.- En efecto, el giro de la bola introduce un término de la energía cinética que no hemos tenido en cuenta. Esta energía se llama energía cinética de rotación, ¿puedes deducir su valor?
Ep = Ec(traslación) + Ec(rotación) => Ec(rotación) =
1.- En el caso de la masa y el plano inclinado, la energía mecánica no se conserva porque hay un factor que no hemos tenido en cuenta, ¿cuál es?
2.- En efecto, este factor realiza un trabajo cuyo valor coincide con la variación de energía mecánica y que ahora podemos calcular mediante la siguiente ecuación:
WROZ = Ec – Ep =
3.- El espacio que recorre la masa es el espacio que recorre el punto de aplicación de la fuerza de rozamiento. Ese espacio coincide con la longitud del plano. Entonces, calcula el valor de la fuerza de rozamiento.
WROZ = FROZ s => FROZ =
4.- Conocemos la ecuación de la fuerza de rozamiento en un plano horizontal pero no en un plano inclinado. En este último caso, aparece en ella un factor que depende del ángulo del plano inclinado. Esta ecuación es:
FROZ = (mu) m g cos(alfa)
5.- Sabiendo que, en el caso de nuestro plano inclinado, cos(alfa) = 0,83, deduce el valor del coeficiente de rozamiento (mu)
FROZ = (mu) m g cos(alfa) => (mu) =
6.- En el caso de la bola y el plano inclinado, ese factor no tiene ninguna influencia. Sin embargo, en este caso la energía mecánica tampoco se conserva porque hay una clase de energía cinética que no hemos tenido en cuenta, ¿qué diferencia existe entre el movimiento de la masa por el plano inclinado y el movimiento de la bola por el plano inclinado?
7.- En efecto, el giro de la bola introduce un término de la energía cinética que no hemos tenido en cuenta. Esta energía se llama energía cinética de rotación, ¿puedes deducir su valor?
Ep = Ec(traslación) + Ec(rotación) => Ec(rotación) =
.