Informe De Fisica -4.docx

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE INGENIERÍA AMBIENTAL

trabajo y energía

Berrios zurita Yeraldin Linda Jesús serpa Miriam Paola Padilla Erazo Josué Emmanuel

Lima, Perú 2018

I.RESUMEN El laboratorio de trabajo y energía tiene como finalidad verificar las leyes físicas y poner en práctica los conocimientos adquiridos en clase, para este laboratorio se utilizó la misma hoja A3 del laboratorio anterior, esta se obtuvo colocándola sobre un tablero de vidrio, un par de resortes que quedaban enganchados a un disco y a los ganchos del tablero, se colocó la hoja A3 entre el tablero y el disco luego se procedió a conectar la manguera de aire comprimido al disco para que al momento de abrir la llave, el disco evite el contacto y por ende el rozamiento con el papel electrificado que se encuentra fijo al tablero de vidrio, una vez abierta la llave de aire, se tira del disco a un extremo del tablero, con el objetivo de que la trayectoria que describa el disco sea una (e) lo suficientemente ancha, simultáneamente se enciende la fuente de alimentación y se suelta el disco y este empezara a dejar puntos negros en el papel que se asemejan a una (e), cuando el disco complete el recorrido se apaga la alimentación y se cierra la válvula del aire comprimido, se realizaron 3 veces el procedimiento, en las hojas A3 obtenidas se procedió a colocar un sistema de referencia y a graficar los vectores de la fuerza en cada tick con los datos obtenidos se rellenaron los cuadros de datos que nos permitirán determinar los resultados de nuestro laboratorio.

II. OBJETIVOS -

Verificar el teorema Trabajo – Energía Cinética.

-

Con ejemplos sencillos, apreciar la importancia de los conceptos de Trabajo y Energía.

III. MARCO TEORICO: La Energía cinética es la energía asociada a los cuerpos que se encuentran en movimiento, depende de la masa y de la velocidad del cuerpo. La energía cinética, Ec, se mide en julios (J), la masa, m se mide en kilogramos (kg) y la velocidad, v, en metros/segundo (m/s)

2

La energía potencial elástica es la energía potencial almacenada como consecuencia de la deformación de un objeto elástico, tal como el estiramiento de un muelle. Es igual al trabajo realizado para estirar el muelle, que depende de la constante del muelle “K” así como la distancia estirada.

IV. CALCULOS Y RESULTADOS TRAYECTORIA N°1

ticks

punto inicial

Fuerza Elástica A(Nx10-2)

Fuerza Componente Componente Elástica Tangencial Tangencial Resultado Fuerza B(N x10-2) FA (N x10-2) FB (N x10-2) Tangente(N x10-2)

5--6

A

7.3968

3.4532

2.95872

0.86325

2.09547

6--7

B

7.7586

4.424

2.71551

0.9612

1.75431

7--8

C

8.1003

0.9078

3.24012

0.476595

2.763525

8--9

D

8.4822

0.5874

2.75672

0.1248225

2.631893

9--10

E

8.7636

0.5518

2.1909

0.08277

2.10813

10--11

F

8.9043

1.068

1.33565

0.5607

0.774945

11--12

G

8.9847

1.3884

0.44924

1.0413

-0.59207

12--13

H

8.9847

1.9936

0.11231

1.7444

-1.63209

13--14

I

8.9847

2.6344

0.22462

2.50268

-2.27806

3

Hallando el trabajo realizado por los resortes:

ticks

punto inicial

ΔS(cm)

Resultado Fuerza Tangente(N x10-2)

W=FT*ΔS(10-2J)

5--6

A

3

2.09547

6.28641

6--7

B

2

1.75431

3.50862

7--8

C

2.8

2.763525

7.73787

8--9

D

2.8

2.6318925

7.369299

9--10

E

1.9

2.27367

4.319973

10--11

F

2.5

1.896345

4.7408625

11--12

G

2.5

1.490535

3.7263375

12--13

H

1.8

1.856708

3.3420744

13--14

I

2.4

-2.2780625

-5.46735

∑ ΔS.FR(tg)

35.5640964

Hallando la velocidad instantánea en el punto inicial y final de la trayectoria: Inicial=r(4)

final=r(14)

POSICION

MODULO

r(4)

28.2

r(14)

48.1

v(4)= v(14)=

r(5)−r(3)

=

2 r(15)−r(13) 2

31.01−24.81

=

2 48.9−46.8 2

= 3.1cm/s

= 1.05cm/s

Calculamos la variación de la energía cinética:

1 = (0.885)(1.052 − 3.12 ) 2

4

=-3.765x10-4 joule

Energía potencial de los resortes:

∆U = ∆URESORTEA + ∆URESORTEB ∆U = ½KA (Xa142 – Xa42) + ½KB (Xb142 – Xb42) ∆U = ½ (40.2) [(0,206)2 – (0,183)2] + ½(35.6)[(0.096)2 – (0,0955)2]

∆U = 0.1798 J - 0.0017 J

∆U = 0.1781 J Comparación de los resultados obtenidos en los pasos 10 y 12. WTOTAL = +35.5640964x10-2J ∆EK= -3.765x10-4 J ∆U = 0.1781 J

HALLAMOS EL ERROR WF.NETA − ∆EK x100%= WF.NETA

5

49.97%

Trayectoria N°2

tick

puntos medios

ΔS(cm)

9-10

A

3.3

10-11

B

3.2

11-12

C

3.2

12-13

D

3.0

13-14

E

2.1

14-15

F

2.6

15-16

G

2.5

16-17

H

1.9

17-18

I

2.2

Resorte A K=40.2

longitud natural: 9.9 Comp.(tag)

tick

puntos medios

ΔLa(cm)

Fa (N)

9-10

A

14.2

571

-220

10-11

B

15.3

615

-230

11-12

C

16.5

663

-275

12-13

D

17.8

716

-280

13-14

E

18.7

752

-250

14-15

F

19.3

776

-200

15-16

G

19.9

800

-150

16-17

H

20.2

812

-120

17-18

I

20.3

816

-260

6

Fa (N)

RESORTE B K=35.6

longitud natural 9.7

puntos medios

Lb(cm)

9-10

A

10.6

377.36

320

10-11

B

8

284.8

210

11-12

C

5.8

206.48

125

12-13

D

4.3

153

50

13-14

E

3.8

135

10

14-15

F

4.2

149

-40

15-16

G

5.3

188

-100

16-17

H

6.8

242

-170

17-18

I

8.5

303

-50

componente tangencial Fa (N) -220 -230 -275 -280 -250 -200 -150 -120 -260

Fb (N) 320 210 125 50 10 -40 -100 -170 -50

Fb (N)

Comp.(tag) Fb(N)

tick

fuerza resultante de las componentes tangenciales 110 -20 -150 -230 -240 -240 -250 -290 -310

7

puntos medios

ΔS(m)

A

0.032

B

0.032

C

0.032

D

0.030

E

0.021

F

0.026

G

0.025

H

0.019

I

0.022

fuerza resultante de las componentes tangenciales

ΔS.FR(tg)

110 -20 -150 -230 -240 -240 -250 -290 -310

∑ ΔS.FR(tg)

3.52 -0.64 -4.8 -6.9 -5.04 -6.24 -6.25 -5.51 -6.82 -38.68

Calculamos la velocidad inicial: 𝑟(10) − 𝑟(8) 5.5 = = 6.875𝑚/𝑠 0.008 0.008 Calculamos la velocidad final:

𝑣(9) =

𝑣(18) =

𝑟(19) − 𝑟(17) 5.4 = = 6.75 𝑚/𝑠 0.008 0.008

8

Calculamos la variación de la energía cinetica

1 = (0.885)(6.752 − 6.8752 ) 2 =-0.7536 joule

Energía potencial de los resortes:

∆U = ∆URESORTEA + ∆URESORTEB ∆U = ½KA (Xa182 – Xa92) + ½KB (Xb182 – Xb92) ∆U = ½ (40.2) [(0,203)2 – (0,142)2] + ½(35.6)[(.0850)2 – (0,0571)2]

∆U = 0.423 J - 0.071 J

∆U = 0.352 J Comparación de los resultados obtenidos en los pasos 10 y 12.

WTOTAL = -38.68

J

∆EK= -0.7536 J

∆U = 0.352 J

WF. NETA = ∆EK HALLAMOS EL ERROR WF.NETA - ∆EK X 100%

= 1.94%

WF.NETA

9

Trayectoria 3

tick

puntos medios

ΔS(cm)

9-10

A

3.3

10-11

B

3.4

11-12

C

3.2

12-13

D

2.3

13-14

E

2.7

14-15

F

3.1

15-16

G

2.7

16-17

H

2.7

17-18

I

1.8

Resorte A K=40.2

longitud natural: 9.9 Fa (N)

Comp.(tag)

tick

puntos medios

ΔLa(cm)

9-10

A

19.4

779.88

-107.23

10-11

B

20.2

812.04

-162.408

11-12

C

20.7

832.14

-160.41

12-13

D

21.3

856.26

-100.73

13-14

E

21.7

872.34

-101

14-15

F

22.2

892.44

50.13

15-16

G

21.8

876.36

28.89

16-17

H

22

884.4

38.8

17-18

I

21.9

880.38

70.83

10

Fa (N)

RESORTE B K=35.6

longitud natural 9.7

puntos medios

Lb(cm)

9-10

A

7.5

267

237.33

10-11

B

4.7

167.32

134.43

11-12

C

2.7

96.12

86.508

12-13

D

1.5

53.4

15.25

13-14

E

1.3

46.28

8.256

14-15

F

1.8

64.08

-27.46

15-16

G

3.3

117.48

-85.44

16-17

H

5.7

202.92

-137.98

17-18

I

7.7

274.12

-244.75

componente tangencial Fa (N)

Fb (N)

Fb (N)

Comp.(tag) Fb(N)

tick

fuerza resultante de las componentes tangenciales

-107.23

237.33

130.1

-162.408

134.43

-27.97

-160.41

86.508

-73902.00

-100.73

15.25

-84.05

-101

8.256

-91.74

50.13

-27.46

22.67

28.89

-85.44

-56.55

38.8

-137.98

-99.18

70.83

-244.75

-173.92

11

puntos medios

ΔS(m)

fuerza resultante de las componentes tangenciales

ΔS.FR(tg)

A

0.033

130.1

4.20

B

0.034

-27.97

-0.95

C

0.032

-73902

-2.36

D

0.023

-84.05

-1.93

E

0.027

-91.74

-2.48

F

0.031

22.67

0.70

G

0.027

-56.55

-1.53

H

0.027

-99.18

-2.68

I

0.018

-173.92

-3.13

∑ ΔS.FR(tg)

-10.15

Calculamos la velocidad inicial: 𝑟(10) − 𝑟(8) 6.19 = = 7.73 𝑚/𝑠 0.008 0.008 Calculamos la velocidad final:

𝑣(9) =

𝑣(18) =

𝑟(19) − 𝑟(17) 4.5 = = 5.62 𝑚/𝑠 0.008 0.008

Calculamos la variación de la energía cinetica

1 = (0.885)(5.622 − 7.732 ) 2 =-12.51 joule

12

Energía potencial de los resortes:

∆U = ∆URESORTEA + ∆URESORTEB ∆U = ½KA (Xa182 – Xa92) + ½KB (Xb182 – Xb92) ∆U = ½ (40.2) [(0,217)2 – (0,192)2] + ½(35.6)[(0.086)2 – (0,092)2]

∆U = 0.2055 J - 0.023 J

∆U = 0.1825 J Comparación de los resultados obtenidos en los pasos 10 y 12.

WTOTAL = -10.15

J

∆EK= -12.51 J

∆U = 0.1825 J

WF. NETA = ∆EK HALLAMOS EL ERROR WF.NETA - ∆EK X 100%

= 23.25%

WF.NETA

V.CONLUSIONES

13

VI.BIBLIOGRAFIA

14

VII.ANEXO TRAYECTORIA 1

15

16

TRAYECTORIA 2

17

18

TRAYECTORIA 3

19

20

21