La práctica estudia la conservación de la energía mecánica a través de un simulador de patinaje. Se miden la energía cinética y potencial de un patinador en diferentes puntos de una rampa, observando que la energía mecánica se mantiene constante cuando no hay fricción. Con fricción, parte de la energía se convierte en calor, pero la energía mecánica total sigue siendo la misma. Esto demuestra el principio de conservación de la energía.

1. UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURA
Facultad de Ciencias
Departamento Académico de Física
PRÁCTICA N° 04: ENERGÍA MECÁNICA
I. OBJETIVOS:
 Estudiar la ley de conservación de la energía mecánica.
 Determinar los cambios de la energía cinética y la energía potencial
gravitacional de un objeto.
 Verificar la ley de conservación de la energía.
II. MARCO TEÓRICO
En esta práctica podremos apreciar el principio de conservación de la energía, mediante
el recorrido de un patinador en una rampa, para saber así como es que la energía se
conserva en el recorrido del móvil. La conservación de la energía mecánica es una ley y
es el origen de la expresión "fuerza conservativa". Cuando la energía mecánica de
un sistema se conserva, podemos relacionar la energía mecánica final del sistema con la
energía mecánica sin tener que considerar el movimiento intermedio ni el
trabajo realizado por las fuerzas involucrada. Cabe mencionar que la energía mecánica
no depende de la trayectoria, en caso de que no haya fricción; como es el caso del
recorrido del móvil.
CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA
Para sistemas abiertos formados por partículas que interactúan mediante fuerzas
puramente mecánicas o campos conservativos la energía se mantiene constante con
el tiempo. Debemos tener en cuenta que debido a que la energía se mantiene constante en
el tiempo entonces, es importante notar que la energía mecánica así definida permanece
constante si únicamente actúan fuerzas conservativas sobre las partículas.
ENERGÍA MECÁNICA
La energía mecánica es la parte de la física que estudia el equilibrio y el movimiento de
los cuerpos sometidos a la acción de fuerzas. Hace referencia a las energías cinética y
potencial.
Se puede decir también que energía mecánica a la suma de las energías cinética y
potencial (de los diversos tipos).
Donde:
EM= energía mecánica.
Ek= energía cinética.
EPG=energía potencial gravitacional.
EM= EK + EPG
ENERGÍA CINÉTICA
Se define como la energía asociada al movimiento. Ésta energía depende de la masa y de
la velocidad según la ecuación:

2. Donde:
EK= energía cinética.
M= masa.
V= velocidad.
ENERGÍA POTENCIAL
1 2
𝐸𝐾 =
2
𝑚𝑣
Se define como la energía determinada por la posición de los cuerpos. Esta energía
depende de la altura y el peso del cuerpo.
Con lo cual uncuerpo de masa m situado a una altura h (se da por hecho que se encuentra
en un lugar con gravedad) posee energía.
𝐸𝑃𝐺 = 𝑚. 𝑔. ℎ
III. PROCEDIMIENTO
¡Aprende sobre la conservación de la energía en el skate park! Construye pistas, y
rampaspara el patinador. Observa la energía cinética y la energía potencial del patinador
a medida que avanza por la pista. Mida la velocidad y ajuste la fricción, la gravedad y la
masa.
Ingresemos al simulador: https://phet.colorado.edu/sims/html/energy-skate-
park/latest/energy-skate-park_es_PE.html
Actividad 1: Energía cinética y energía potencial
1. Configura el simulador con los siguientes datos: elegir masa, sin fricción, marcar
cuadricula y velocidad, llevar al patinador a la parte más alta de la rampa y soltarlo,
usando el botón de pausa, anotar la velocidad y medir la altura encada posicióndonde
se detenga el patinador, tomar 5 posiciones diferentes de arriba hacia abajo, los
datos serán anotados en la tabla y luego hacer el cálculo de la energía cinética y
energía potencial gravitatoria y finalmente calcular la energía mecánica en cada uno
de los puntos tomados

3. EXPERIENCIA 1
Masa: 80 kg; g: 9.8 m/s2
Puntos H(m) V(m/s) EK(J) EPG(J) EM(J)
A 4.69 m 4.40 m/s 727.7 J 3680.1 J 4452.9 J
B 3.82 m 6.04 m/s 1458.1 J 2994.8 J 4452.9 J
C 3.23 m 6.93 m/s 1918.2 J 2534.6 J 4452.9 J
D 2.34 m 8.09 m/s 2618.5 J 1834.4 J 4452.9 J
E 0.47 m 10.10 m/s 4083.8 J 369 J 4452.9 J
Se observa que tomando 5 posiciones diferentes en un mismo recorrido sin fricción la energía
mecánica se mantiene constante.
Actividad 2: Cálculo de la energía con fricción
1. Configura el simulador con los siguientes datos: elegir masa, considerar fricción,
marcar cuadricula y velocidad
EXPERIENCIA 2
Masa: 60 kg; g: 9.8 m/s2
Tomando 5 puntos diferentes en un mismo recorrido.
Puntos H(m) V(m/s) EK(J) EP(J) Energía
Termal (J)
EM(J)
A 5.13 m 4.57 m/s 627.5 J 3019.1 J 0 J 3646.6 J
B 4.7 m 5.19 m/s 809.5 J 2761.5 J 75.7 J 3646.6 J
C 3.38 m 7.21 m/s 1559.7 J 1986 J 100.8 J 3646.6 J
D 2.57 m 8.19 m/s 2013.8 J 1512.6 J 120.1 J 3646.6 J
E 1.69 m 9.13 m/s 2502.9 J 993.7 J 150 J 3646.6 J
Se observa que tomando 5 posiciones diferentes en un mismo recorrido con fricción se presenta
energía térmica y la energía mecánica se mantiene constante.

4. Responde:
1. ¿Explicalastransformacionesde energíaque se hanproducidoenel experimento?
Tomandocomoreferencialosdatosde latablade laexperiencia2se observalosiguiente:
Antesde ello, se consideróregistrarlosdatosde mayoralturaa menoralturapara poderobservar
claramente el comportamiento yvariación de lascantidades medidas.
Puntos H(m) V(m/s) EK(J) EP(J) Energía
Termal (J)
EM(J)
A 5.13 m 4.57 m/s 627.5 J 3019.1 J 0 J 3646.6 J
B 4.7 m 5.19 m/s 809.5 J 2761.5 J 75.7 J 3646.6 J
C 3.38 m 7.21 m/s 1559.7 J 1986 J 100.8 J 3646.6 J
D 2.57 m 8.19 m/s 2013.8 J 1512.6 J 120.1 J 3646.6 J
E 1.69 m 9.13 m/s 2502.9 J 993.7 J 150 J 3646.6 J
ANÁLISIS Las medidasde
la altura
descienden.
Las medidasde
la velocidad
ascienden.
Las medidas de
la energía
cinética
ascienden
debidoaque se
ven afectadas
por la velocidad
elevada al
cuadrado.
Las medidasde
la energía
potencial
descienden
debido a que
se ven
afectadas por
el descenso de
la altura.
Las medidasde
la energía
térmica
ascienden.
En cada punto la
energía mecánica
se mantuvo
constante debido
a que influyen
fuerzas
conservativas, se
observa que la
energía
permanece
invariable en el
tiempo.
2. Compare losvalores hallados enlatabla, comose demuestrael principiode conservación de
la energía.
EK(J) EP(J) Energía Termal (J) EM(J)
627.5 J 3019.1 J 0 J 3646.6 J
809.5 J 2761.5 J 75.7 J 3646.6 J
1559.7 J 1986 J 100.8 J 3646.6 J
2013.8 J 1512.6 J 120.1 J 3646.6 J
2502.9 J 993.7 J 150 J 3646.6 J
VALORESASCENDENTES VALORES
DESCENDENTES
VALORESASCENDENTES ENERGÍA MECÁNICA
CONSERVADA
Analizando los valores de las energías detalladas en la experiencia 2, podemos darnos cuenta
que existe una transformación de energía, ya que observamos que la energía potencial
disminuye y las otras dos energías aumentan, esto significa que en este caso la energía
potencial es la que se transforma a lo largo del recorrido en energía cinética y térmica,
provocando que encada puntose cumplael principio de conservación de laenergía.
En general, vemos que a menudo la energía potencial (gravitatoria o elástica) se transforma en
energía cinética. No debemos olvidar que parte de esa energía potencial se transforma en calor
(rozamiento)ysonido.

5. IV. CONCLUSIONES
- En el principio de conservación de la energía, el término conservación se refiere a algo que no
cambia. Esto significa que la variable en una ecuación que representa una cantidad conservativa
es constante en el tiempo, es decir tiene el mismo valor antes y después de un evento.
- El principio de conservación de la energía indica que la energía no se crea ni se destruye; sólo
se transforma de unas formas en otras. En estas transformaciones, la energía total permanece
constante; es decir, la energía total es la misma antes y después de cada transformación.
- En el caso de la energía mecánica se puede concluir que, en ausencia de rozamientos y sin
intervención de ningún trabajo externo, la suma de las energías cinética y potencial permanece
constante. Este fenómeno se conoce con el nombre de principio de conservación de la energía
mecánica.
- Unas formas de energía pueden transformarse en otras. En estas transformaciones la energía se
degrada, pierde calidad. En toda transformación, parte de la energía se convierte en calor o
energía calorífica.
- Cualquier tipo de energía puede transformarse íntegramente en calor; pero, éste no puede
transformarse íntegramente en otro tipo de energía. Se dice, entonces, que el calor es una forma
degradada de energía.

6. ANEXOS
EXPERIENCIA 1
Tomando 5 puntos diferentes en un mismo recorrido
A)
B)

7. C)
D)

8. E)
EXPERIENCIA 2
Tomando 5 puntos diferentes en un mismo recorrido
A)

9. B)
C)

10. D)
E)