LABORATORIO DE FISICA IINro. PFR
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Tema : ESTTICA PRIMERA CONDICIN DE EQUILIBRIOCdigo :G06113
Semestre:II
Grupo :B
Lab. N :08
LABORATORIO DE FSICA IIOCE- Rev1.0
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MIC I OPERACIOES COM
2-OBJETIVOS:
Demostrar el teorema de conservacin de la energa mecnica para el
sistema masa resorte.
Demostrar que el teorema de conservacin de la energa mecnica es
vlido tambin para sistemas sometidos a un campo exterior
constante.
Determinar la constante de elasticidad del resorte empleado.
3-ANLISIS DE TRABAJO SEGURO:
PASOS BSICOS DEL TRABAJO A REALIZARRIESGO PRESENTE EN CADA
CASOCONTROL DE RIESGO
Verificacin de las condiciones iniciales a las que se encuentran
los equipos y materiales.
Cada de objetos, golpes en los pies.Tener cuidado y tener
puestas las botas de seguridad.
Traslado de los materiales a la mesa de trabajo.Tropiezos,
golpes o cortes con puntas filosas.Trasladar los equipos de forma
cautelosa.
Determinacin de la constante del resorte.Daos en el sensor, cada
de objetos a los pies.No jalar los resortes intempestivamente para
evitar su deformacin. Realizar las operaciones con responsabilidad.
Emplear en todo momento el equipo de proteccin personal(EPP)
Determinacin de las energas del sistema.Daos en el sensor, cada
de objetos a los pies.No jalar los resortes intempestivamente para
evitar su deformacin. Realizar las operaciones con responsabilidad.
Emplear en todo momento el equipo de proteccin personal(EPP)
Devolucin de materiales
Tropiezos, golpes o cortes con bordes filosos.
Trasladar cautelosamente los materiales al lugar asignado.
Orden y limpieza del rea de trabajo.Dejar condiciones inseguras
para futuras sesiones.Realizar la inspeccin adecuada de cada
espacio del laboratorio.
4-FUNDAMENTO TERICO:5-MATERIALES Y EQUIPOS DE
TRABAJO:Computadora personal con programa PASCO CapstonTM
instaladoInterface 850 universal interface
Sensor de movimiento
Pesas con porta pesas
Pabilo
Regla
resortes
Sensor de fuerza
6-PROCEDIMIENTOS:
Determinacin de la constante del resorte.
Ingrese al programa PASCO Capston, haga click sobre el icono
crear experimento y seguidamente reconocer el dinammetro y el
sensor de movimiento, previamente insertado a la interfase 850
universal interfase.
Seguidamente arrastre el icono GRAFICO sobre el sensor de fuerza
(tiro positivo, 2 decimales), elabore una grafica fuerza vs
desplazamiento.
Haga el montaje de la figura 1, ponga el sensor de movimiento
perfectamente vertical a fien de que no reporte lecturas
errneas.
Con el montaje de la figura solo hace falta que ejercer una
pequea fuerza que se ira incrementando gradualmente hacia abajo,
mientras se hace esta operacin, su compaero grabara dicho
proceso.
No estire mucho el resorte, pues puede vencerlo y quedar
permanentemente estirado.
Para obtener mejor rendimiento en una maquinaria, es necesario
conocer la conservacin de la energa, ya que con ello se puede
lograr eficiencia durante el funcionamiento de un proceso, ya sea
mecnico o elctrico. En esta experiencia trataremos de verificar el
teorema de la conservacin de la energa mecnica para el sistema masa
resorte, as como tambin la conservacin de energa mecnica para
sistemas sometidos en un campo exterior.
Este laboratorio nos ayudara a demostrar como la energa no se
crea ni se destruye, lo que permitir entender procesos de generacin
de energa, y en el caso de nuestra especialidad la generacin de
energa elctrica. La conservacin de la energa, es el conjunto de
actividades encaminadas a lograr una utilizacin eficiente y
equilibrada de los recursos energticos, con el fin de reducir o
evitar cualquier desperdicio.
La relacin de la grfica fuerza vs desplazamiento es obviamente
lineal, de la pendiente de esta grafica obtenga el valor de k.
Repita el proceso para los otros 2 resortes. Anote el valor de la
constante en la tabla1.
Tabla 1 coeficientes de elasticidad k
Resorte N1AZUL2VERDE3ROJO
Longitud en reposo(m)0.20 0.130.16
Constante k (N/m)5.097.5778.5
Imagen 1 ( Resorte azul )
Imagen 2 (Resorte verde)
10. BIBLIOGRAFA:
SEARS, Francis; SEMANSKY, Mark; YOUNG, Hugh; FREEDMAN, Roger
FSICA UNIVERSITARIA VOLUMEN I. Edition 11. Pearson, Mxico 2004.
864p.ISBN (23 de junio) SERWAY.JEWETT- FSICA para ciencias e
ingeniera-Abril Vega Orosco(Editorial)(23 de junio)
Fsica.-Energa-
fisica39.wordpress.com/.../estatica-ii-primera-condicion-de-equilibrio-2/(23
de junio)
Imagen 3 (Resorte rojo)
Determinacin de las siguientes del sistema.Ingrese al programa
Data Studio, haga clic sobre el icono crear experimento y
seguidamente reconocer el sensor de movimiento previamente
insertado a la interface power link.
Seguidamente arrastre el icono GRAFICO sobre el sensor de
movimiento, elabore una grafica posicin vs tiempo.
Haga el montaje de la figura 2., deber hacer oscilar la masa
suspendida del resorte, mientras hace esta operacin su compaero
grabara los datos resultantes de hacer dicha operacin.
7.2. Tomando en cuenta el proceso determinacin de las energas
del sistema responda:7.2.1 Por qu es importante que la no oscile de
un lado a otro durante las mediciones? Qu efecto producira en la
experiencia?
Por que el sensor de movimiento solo detecta movimientos
lineales y si este se va de un lado a otro, entonces habra fallas
en la toma de datos y las graficas no serian constantes por la
variacin de longitud.7.2.2 Cul es la energa del sistema? es
constante en el sistema? Explique
La energa total del sistema resorte-masa es de0.038 (J) la cual
resulta de sumar la energa cintica y la energa potencial elstica.
En el transcurso del tiempo la energa total no es constante esto se
debe a que hay momentos en que la energa cintica y elstica aumentan
su valor, disminuyen o son iguales a cero como se muestra en la
grfica
7.2.3En el experimento realizado cual dira usted que es la
fuerza ejercida sobre el resorte. conservativa o disipativa?
Explique aproximadamente 35%. Es decir, la energa elctrica
producida es el 35% de la energa liberada por la quema de
combustible Cmo explica eso en trminos de la conservacin de la
energa?
Este calor es empleado por un ciclo termodinmico convencional
para mover un alternador y producir energa elctrica. Por tanto
estamos considerando un un siglo de conservacin de energa a base le
la quema de combustible.
8. OBSERVACIONES: Poner el sensor de fuerza en cero para no
tener resultados errneos. Considerar el valor de 0.03N que nos da
la lectura del fabricante. Importante jalar hacia abajo el resorte
mas no comprimir para tener una oscilacin vertical y no hacia los
lados.
Tener en cuenta las longitudes y rigidez de cada resorte para as
tener resultados deseados
9. CONCLUSIONES: Pudimos demostrar el teorema de conservacin de
la energa mecnica para nuestro sistemamasa resorte, Mediante la
experimentacin de las diferentes constantes de cada resorte y la
fuerza y as se pudo relacionar las energas existentes lo cual nos
lleva a una energa conservativa en el tiempo.
Se relacion la energa cintica con la energa potencial elstica,
porque en ambas se puede obtener resultados similares que permite
el principio de la conservacin de la energa.
se observ la ley de la conservacin de la energa afirma que no se
crea ni se destruye, que solo se puede cambiar de una forma a
otra.
La energa del resorte es la fuerza recuperadora que tiene contra
la gravedad ya que el siempre trata de recogerse y la gravedad y el
peso que tenga a deformarlo
Esta energa provoca una velocidad inicial (Vo) que se tom en
cuenta para poder calcular la distancia terica recorrida.
La fuerza ejercida sobre el resorte es la fuerza de la gravedad
ejercida por la masa en cada instante; a la vez est la fuerza de
resistencia del aire y otros factores; seria conservativa si
contramos de un sistema aislado de cualquier intervencin externa,
ya que si analizamos en este experimento la resistencia del aire
est siendo una trabajo el cual es casi nulo pero no es cero
7.2.4 normalmente consideramos que los resortes no tienen masa
Cul seria el efecto de un resorte con masa en el experimento?
Los valores cambiaran y se tendra que realizar clculos distintos
considerando todas las fuerzas que actan y los peso que
interfieren, pero para datos ms precisos tendramos que considerar
la constante del aire.
Masa adicional para el resorte AZUL: ____kgMasa adicional para
el resorte VERDE: ____kg (consultar al docente)Masa adicional para
el resorte ROJO: _____kg
Cuide de no estirar mucho el resorte pues con la masa adicional
corre el peligro de quedar permanentemente estirado.
Detenga la toma de datos despus de 10 segundos de iniciada. Es
importantsimo que la masa solo oscile en direccin vertical y no de
un lado a otro.
Repita la opercaion para cada resorte y complete las tablas 2,3
y 4.
Borre los datos errneos, no acumule informacin innecesaria.
TABLA 2. Resorte AZULMasa(kg)Distancia d(m)Amplitud A (m)E.
cinticamx. (J)E. potencialmx. (J)E. total(J)
X(t)= 0.03040.00350.0045
V(t)= -0.371
Imagen 4
Imagen 5
TABLA 3. Resorte VERDE
Masa(kg)Distancia d(m)Amplitud A (m)E. cinticamx. (J)E.
potencialmx. (J)E. total(J)
0.050.03X(t)=0.0021
V(t)=0.022
Imagen 6
Imagen 7
Tabla 4. Resorte ROJOMasa(kg)Distancia d(m)Amplitud A (m)E.
cinticamx. (J)E. potencialmx. (J)E. total(J)
X(t)=
V(t)=
Imagen 8
Imagen 9
7. CUESTIONARIO:
7.1 Tomando en cuenta el proceso Determinacin de la constante
del resorte responda:
7.1.1 La grafica en este experimento es lineal? Por qu?
Si porque solamente tomamos un valor de estiramiento mas no un
ciclo de oscilacin donde la grfica tendr una sola expresin
7.1.2 existe alguna evidencia de error experimental? Sugiera las
posibles causas
Si, la constante del aire interfiere asi como tambin la masa del
resorte y el material con el cual haya sido diseado dicho resorte
pero esto es un error mnimo.
7.1.3 si no hubiera tenido los sensores mediante que otro
procedimiento hubiese medido el valor de la constante k del
resorte? Graficar
Si podemos hallar la constante mediante la siguiente formula
donde:k = Gd^4 / 8D^3NExplicacin de los Smbolos: G-Valor de
material del Resorte
d = Dimetro de Alambre (pulgadas) Alambre msico = 11,5 x 10 ^ 6
D = Dimetro medio (pulgadas) Acero Inoxidable = 11,2 x 10 ^ 6 N =
Numero de Vueltas activas Fsforo Bronce = 5,9 x 10 ^ 6 D / d =
ndice de correccin Nonell = 9,6 x 10 ^ 6 G = Mdulo de cizallamiento
del material Inconel = 11,5 x 10 ^ 6 K = Constante del Resorte
Berilio Cobre = 6,9 x 10 ^ 6
7.2.5. las centrales trmicas para la generacin de electricidad
son eficientes en