Informe conservación energía 2

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UNIVERSIDAD ICESI Facultad de Ingeniería Laboratorio de Física II Periodo de 2020

Conservación de La Energía Mecánica 2 J. A. García​1​, S. Ochoa​2​, S. Veloza​2 ​, J.A. Vidal​2 1​

Ingeniería de sistemas, Facultad de ingeniería, Universidad Icesi, Cali Colombia 2​

Ingeniería industrial, Facultad de ingeniería, Universidad Icesi, Cali Colombia

Recibido: Sábado 12 de octubre de 2020.

Resumen Analizar la conservación de la energía mecánica durante la caída de un cuerpo teniendo en cuenta la resistencia del aire.Para esto se dejó caer un objeto de 180 gramos desde una altura 2.13 metros y se calculó la energía mecánica a ciertas alturas, entre 3,31s y 3,75s, utilizando el software Tracker. Del experimento se llegó a que la energía mecánica del sistema disminuyó, debido a la fuerza de rozamiento con el aire, la cual es una fuerza de disipación.

Palabras claves: ​Energía mecánica, Conservación de la energía.

Resultados y Análisis Para calcular la energía potencial del objeto a cada altura utilizamos la siguiente fórmula: U = mgh . Donde U es la energía potencial gravitacional en Joules (J), m es la masa del objeto en Kg, g es la aceleración gravitacional en m/ s2 , h es la altura a la que la energía es calculada en m. Para calcular la energía cinética del objeto a cada altura utilizamos la siguiente fórmula: k = 12 mv 2 . Donde K es la energía cinética en J, m es la masa del objeto en Kg, v es la velocidad del objeto medida en m/s (en este caso hallada con el tracker). Al obtener estos dos valores de energía, también se calculó la energía mecánica sumando los valores de energía potencial y cinética en cada momento. Para encontrar los datos necesarios para calcular cada una de las energías necesarias, utilizamos los valores proporcionados por el tracker (posición vertical y velocidad, en cada instante del tiempo) obteniendo así, los valores de las energías potencial, cinética y mecánica en los diferentes puntos del movimiento, esto es entre el tiempo 3,31s y 3,75s. Después de ver los resultados, vimos que la energía mecánica termina siendo menor al final del movimiento, esto es debido al efecto del rozamiento con el aire, siendo esta una fuerza disipativa que le quita energía al movimiento; de ser un sistema aislado, la energía mecánica se hubiera conservado y la línea de tendencia de la energía mecánica tendría pendiente 0. En nuestros resultados la línea de tendencia de la energía mecánica tiene la siguiente ecuación:

E = − 0, 2194 t + 4, 6047 Lo que nos da a entender esta línea de tendencia es que la energía mecánica no se conserva, pues la pendiente negativa implica su disminución. Esto puede ser interpretado de la siguiente manera: cada segundo se pierde 0, 2194 J de energía, debido al trabajo realizado por la fuerza disipativa. Es decir, el objeto pierde energía a una tasa de -0,2194 J/s.

Figura 1: Gráfico de dispersión tiempo-energía

Del gráfico realizado con los diferentes datos de energía obtenidos en la práctica, podemos observar cuando el objeto empezó el movimiento, toda la energía que tenía almacenada era en forma de energía potencial. A medida que transcurre el movimiento, y el objeto va cayendo de forma vertical, vemos que la energía potencial disminuye, y la energía cinética aumenta. Esto ocurre para que en el movimiento, la energía mecánica se mantenga constante

Conservación energía mecánica

(esto es, en un sistema aislado, en ausencia de fuerzas disipativas). Conclusiones De la práctica llegamos a que el Tracker presenta algunos fallos o inconsistencias y por eso nos vimos obligados a limitar los datos que este software nos proporcionó, para realizar un análisis pertinente del movimiento. De los resultados obtenidos, vemos que, en presencia de fuerzas disipativas en un sistema, la energía mecánica va a presentar una disminución a través del tiempo, debido al trabajo realizado por las fuerzas disipativas. Por lo tanto, la gráfica de la energía mecánica será una recta con pendiente negativa, ya que su tasa de cambio, a su vez, es negativa. Por otro lado, del gráfico podemos concluir que, a medida que la caída transcurre en el tiempo, la energía potencial disminuye, mientras que la energía cinética aumenta. A su vez, la pendiente de la energía mecánica es la suma de las pendientes de la energía cinética y la energía potencial. Referencias [1] Bauer, Wolfgang. Física para ingenierías y ciencias Vol. 1. McGraw-Hill Interamericana. 2014; 388, 484, 487, 491, 492. ISBN 9786071511911