Informe de la práctica de laboratorio L6 de Física I

1. L6. CONSERVACION DE LA ENERGÍA MECÁNICA
UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER
Ligia Marcela Daza Torres
Mayerly Katherine Rueda Durán
Oscar Leonardo Sanabria
RESUMEN
Para la realización de la práctica anterior fue necesario utilizar diferentes instrumentos
como: Sistema carril de aire: riel, bomba, deslizador, parachoques, registradores de
tiempo, Foto celdas, cables, masas, y bloque. Por medio de estos materiales tomamos
altura, distancias, y tiempos; con los datos obtenidos hallamos la energía cinética y la
energía potencial. Por ultimo hallamos el error a las medidas tomadas en la práctica.
INTRODUCCIÓN
Un objeto colocado a una cierta altura tiene una energía potencial. Si el objeto se deja
caer, su altura disminuye y en consecuencia su energía potencial también disminuye. En
cambio, conforme cae, su velocidad aumenta y en consecuencia su energía cinética
aumenta. Sin embargo, la suma de la energía cinética más la energía potencial no cambia;
es decir, la energía mecánica es constante. A lo anterior se le conoce como la ley de
conservación de la energía mecánica; es de vital importancia en la física interpretarla y
aplicarla correctamente, ya que se emplea en la mayor parte de los procesos que esta
estudia.
OBJETIVOS ALCANZADOS
• Verificamos el principio de conservación de la energía mecánica.
• Confirmamos que el trabajo efectuado por la fuerza neta al desplazarse una
partícula es igual al cambio en la energía cinética de la partícula.
• Observamos un evento de movimiento de un cuerpo que cae por un plano
inclinado y en él estudiamos el principio de conservación de la energía, es decir la
variación del a energía.
MARCO TEÓRICO
LA ENERGÍA
Energía Cinética:
Es una energía que surge en el fenómeno del movimiento. Está definida como el trabajo
necesario para acelerar un cuerpo de una masa dada desde el reposo hasta la velocidad
que posee. Una vez conseguida esta energía durante la aceleración, el cuerpo mantiene su
energía cinética salvo que cambie su rapidez.
Ec = ½ M*V2 (M es la masa del cuerpo y V es la velocidad que tiene el cuerpo).
Energía Potencial:

2. La energía potencial es la energía almacenada que posee un sistema como resultado de las
posiciones relativas de sus componentes. Al comprimir un resorte o levantar un cuerpo se
efectúa un trabajo y por lo tanto se produce energía la cual es potencialmente disponible.
En el primer caso se dice que la energía potencial es elástica y en el segundo que la
energía potencial es gravitatoria.
• Energía Potencial elástica (Epe), es la energía acumulada en un cuerpo
elástico. Se calcula como: , (K = Constante del resorte, Δx =
Desplazamiento desde la posición normal).
• Energía potencial gravitatoria (Epg), es la que tienen los cuerpos debido a la
gravedad de la tierra. Se suele considerar que a una altura cero la Epg es cero, por
lo tanto se calcula como: Epg= P*h ó Epg= m*g*h (P = Peso, h = Altura, m =
Masa, g = Aceleración de la gravedad).
Principio De Conservación De La Energía Mecánica
La suma de la energía cinética y potencial de un objeto se denomina Energía Mecánica.
Em= Ec + Ep
(Em= Energía Mecánica, Ec= Energía Cinética, Ep= Energía Potencial).
A través del principio de conservación de la energía mecánica sabemos que la suma de la
energía cinética y potencial de un objeto permanece constante en cualquier instante.
Teorema de Trabajo y Energía:
Cuando el trabajo efectuado por la fuerza neta constante Fneta al desplazarse una partícula
es igual al cambio en la energía cinética de la partícula. Wneto = Ecf – Eci = ∆K. Esta
ecuación es un resultado importante conocido como teorema del trabajo y la energía.
METODOLOGÍA EXPERIMENTAL
Inicialmente se nos dio a conocer los instrumentos que serian necesarios para ejecutar con
eficiencia la práctica, estos instrumentos fueron: Sistema carril de aire: riel, bomba,
deslizador, parachoques, registradores de tiempo, Foto celdas, cables, masas, y bloque.
Teniéndolos identificados, tanto los instrumentos como los pasos a seguir, procedimos a
nivelar el riel de aire, medir la distancia entre los soportes del carril y colocar un bloque

3. bajo uno de ellos. Ya teniendo todo listo, medimos y registramos la distancia que el
deslizador recorrió sobre el carril y, la longitud y la masa del deslizador. Colocamos la
foto celda temporizadora y tomamos los tiempos. Variamos la masa del deslizador con
la misma altura y tomamos esos tiempos, luego modificamos la altura con diferentes
masas. Todos estos datos los utilizamos en el informe, hallamos las energías y hallamos los
errores de la experiencia.
CALCULOS Y ANALISIS
Parte A
1. Para cada h o D tomados, registre el siguiente conjunto de datos es:
Primer conjunto de datos
h= 2 cm D= 60 cm L= 13 cm d= 102 cm m=180
Masa del deslizador
m (gr)
Tiempos del sensor 1 Tiempos del sensor 2
t1 t2 t3 t1 t2 t3
180 0.440 0,438 0,438 0,665 0,663 0,664
229 0.439 0,440 0,436 0,664 0,667 0,661
280.4 0,451 0,438 0,440 0.682 0.665 0.700
380.8 0.452 0.469 0.447 0.679 0.712 0.675
388 0,449 0,473 0,454 0,677 0.717 0,689
Segundo Conjunto de Datos
h= 4 cm D= 60 cm L= 13cm d= 102 cm
Masa del deslizador
m (gr)
Tiempos del sensor 1 Tiempos del sensor 2
t1 t2 t3 t1 t2 t3
180 0,317 0,316 0,318 0,475 0,475 0,476
229 0,316 0,314 0,314 0,475 0,473 0,472
280.4 0,315 0,316 0,318 0.473 0.474 0,477
380.8 0.317 0.318 0.318 0.476 0.478 0,477
388 0,326 0,327 0,321 0,486 0,487 0,480
2. Calcule θ, el ángulo de inclinación del carril usando la expresión θ= arctan
(h/d)
Primer conjunto de datos= °≈





=





= 12.1
102
2
arctanarctan
cm
cm
d
h
θ

4. Segundo conjunto de datos= °≈





=





= 24.2
102
4
arctanarctan
cm
cm
d
h
θ
3. Se divide L por t promedio 1 y 2 y determinar V1 y V2.
Primer conjunto de datos= scm
cm
t
L
V
prom
/61.29
0,439s
13
1
1 ≈





=








= (para m=180g)
4. Siendo ( ) 2
2/1 mvEk = , determinar la energía cinética del deslizador cuando pasa a
través de cada foto celda.
Para el primer conjunto de Datos
m= 180 g
( ) ergiosscmgEk 68.78907)/61.29)(180{(2/1 2
1 ==
5. Calcular el cambio de energía cinética k1k2 E-EEk =∆
Para m= 180g
ergios44403.81-(78907.68)-)87.34503(Ek ==∆
6. Calcular h∆ , distancia vertical que el deslizador recorre a través de la foto
celdas.
)arctan(h/d,Dsenh ==∆ θθ
Primer conjunto de datos
cm173.1)(1.12(60cm)SenDsenh ≈°==∆ θ
Segundo conjunto de datos
cm345.2)(2.24(60cm)SenDsenh ≈°==∆ θ
7. Comparar la energía cinética ganada con la energía potencial gravitacional
perdida. ¿Se conservó la energía mecánica en el movimiento del deslizador?

5. Con los cálculos realizados nos dimos cuenta que la energía inicial era potencial y esta se
transformo en energía cinética, sin embargo no completamente, por eso la energía
mecánica no se conservo, ya que la Energía inicial total debería ser igual a la energía final
total. Esto no se cumplió debido a los errores de imprecisión en la toma de las medidas.
8. Calcule el error de las medidas e indique las posibles fuentes de error.
100
.
exp..
×
−
teoricoe
erimentaleteoricoe
% 100
206917.2
44403.81206917.2
×
−
%= 78.54
%
∗ Primer conjunto de datos
m[g] Ek[ergios]∆ ]mgh[ergios∆ Error %
180 44403.81- -206917.2 78.54%
229 -56966.73 -263244.66 78.35%
280.4 -56331.23 -322331.02 82.52%
380.8 -86963.9 -437744.83 80.13%
388 -87534.64 -446021.52 80.37%
*Segundo conjunto de datos
m[g] Ek[ergios]∆ ]mgh[ergios∆ Error %
180 -83943.29 -413658 79.70%
229 -108490.22 -526264.9 79.38%
280.4 -132262.25 -644387.24 79.47%
380.8 -176807.71 -875116.48 79.80%
388 -170436.84 -891662.80 80.89%
Los errores se deben a la imprecisión de los instrumentos de medición y el error humano
al tomar las medidas como altura, distancia y pesos.
9. Formule una o varias preguntas en referencia a la práctica y respóndalas.
• ¿Por qué se debe conservar la energía?
Porque sobre el objeto analizado (deslizador) no actúan fuerzas no conservativas.
• ¿Por qué el cambio de Ep da negativo?
Porque hay pérdida de Energía p, ya que la altura inicial es mayor que la altura
final, por el bloque de madera que se coloca en la primera foto celda.

6. Tabla de Cálculos
∗ Primer conjunto de datos
m[g] θ[°] T1 [s] T2[s] V1
(cm/s
)
V2
[cm/s]
[ergios]Ek1 [ergios]Ek2
Ek[ergios]∆ ]mgh[ergios∆
180 1.12º 0,439 0.664 29.61 19.58 78907.68 34503.87 44403.81- -206917.2
229
°12.1 0.438 0.664 29.6
8
19.58 100863.3
2
43896.59 -56966.73 -263244.66
280.4
°12.1 0.470 0.682 27.6
6
19.06 107263.5
9
50932.36 -56331.23 -322331.02
380.8
°12.1 0.456 0.689 28.51 18.87 154760.9
4
67797.04 -86963.9 -437744.83
388
°12.1 0.459 0.694 28.3
2
18.73 155592.3
4
68057.70 -87534.64 -446021.52
∗ Segundo conjunto de datos cm345.2)(2.58(70cm)SenDsenh ≈°==∆ θ
m[g] θ[°] T1 [s] T2[s] V1
(cm/s)
V2
[cm/s]
[ergios]Ek1 [ergios]Ek2 [ergios]Ek1∆ ]mgh[ergios∆
180 2.24º 0.317 0.475 41.01 27.37 151363.81 67420.52 -83943.29 -413658
229 °24.2 0.315 0.473 41.27 27.49 195017.88 86527.66 -108490.22 -526264.9
280.4 °24.2 0.316 0.475 41.14 27.37 237288.44 105026.19 -132262.25 -644387.24
380.8 °24.2 0.318 0.477 40.88 27.25 318191.61 141383.90 -176807.71 -875116.48
388 °24.2 0.325. 0.484 40.00 26.86 310400.00 139963.16 -170436.84 -891662.80
CONCLUSIONES
Este laboratorio ha sido de gran utilidad para poner en práctica y aplicar los
conocimientos teóricos adquiridos sobre la conservación de la energía mecánica.
Determinamos las velocidades aplicando la ley de la conservación de la energía, con
simples despejes de ecuaciones.
Comprobamos en el laboratorio el principio de conservación de la energía, es decir la
variación de la energía potencial en función de la variación de la energía cinética.

7. Los errores de este laboratorio se deben a la imprecisión en la toma de las medidas de
altura, distancia y tiempo.
BIBLIOGRAFÍA
1. Serway Raymond, “Física” Editorial Mc. Graw Hill, Cuarta edición, México
2. Finn A. , Física Vol. I: Mecánica, México
3. Resnick, Halliday, Krane, “Física”