conservacion de energia

Reginaldo Durazo Facultad de Ciencias Marinas Laboratorio de Física 1. Conservación de Energía. Péndulo. 1. Introducción. La ley de la conservación de la energía afirma que la cantidad total de energía en cualquier sistema físico aislado (sin interacción con ningún otro sistema) permanece invariable con el tiempo. La energía no puede crearse ni destruirse, sólo se puede cambiar de una forma a otra. En el caso de la energía mecánica, el total de energía contenida en el sistema es constante cuando actúan en el sistema sólo fuerzas conservativas. Cuando existen fuerzas conservativas como la fricción, la energía mecánica se pierde. Un ejemplo de un sistema donde la energía se conserva, es el movimiento de un péndulo oscilatorio, en donde una partícula cambia periódicamente su posición desde el origen (definido como la posición de la partícula en reposo) hasta una altura h en ambas direcciones. En dicho sistema la energía potencial Ep que la partícula obtiene al aumentar su altura, se cambia constantemente a energía cinética Ec y viceversa. En ausencia de fricción, la suma de Ep y Ec se mantiene constante. Con la suposición de que no existen fuerzas externas ni fuerzas conservativas, la ley de conservación de energía para el péndulo se puede expresar como: ET = Ec + Ep donde Ec = ½ mV2 Ep = mgh donde ET es la energía total del sistema, m es la masa de la partícula, V es la velocidad del objeto a cualquier instante, g es la aceleración de la gravedad y h la altura de la partícula sobre un marco de referencia cartesiano. 2. Objetivo. Demostrar la ley de conservación de la energía mecánica 2.1. Objetivos específicos. Para una partícula que se desplaza en un péndulo oscilatorio: Reginaldo Durazo Facultad de Ciencias Marinas 1. Analizar la variación temporal de la energía cinética 2. Analizar la variación temporal de la energía potencial 3. Analizar la variación temporal de la Energía Total del sistema 3. Metodología. 1) Genere la oscilación de péndulo usando un hilo delgado de longitud arbitraria y un balín de acero. Obtenga la masa. 2) Obtenga un video del movimiento. Recuerde utilizar un color de contraste en el fondo para favorecer la identificación del objeto en el video. 3) Obtenga la posición de la partícula a diferentes tiempos y para varios ciclos de oscilación, al menos diez. 4) Grafique el desplazamiento en las direcciones x,y vs tiempo. Observe el número de máximos en x y en y. Note en especial la forma de las curvas y los tiempos en que ocurren los máximos. A que se deben las diferencias? 5) Grafique ambas componentes de la velocidad vs tiempo (2 figuras en el mismo recuadro). Observe cuando la velocidad es máxima en la dirección x, y cuando en la dirección y. Discuta en que posición del objeto corresponden los máximos y mínimos en las velocidades observadas. 6) En otra figura, grafique la velocidad total vs tiempo en el marco superior y altura de la partícula vs tiempo en el inferior. Discuta los máximos y mínimos de ambas figuras en conjunto. 7) En su programa de análisis de imágenes, defina una nueva variable llamada EP usando los parámetros de la fórmula arriba para Ep. 8) Defina una variable nueva llamada ET con la suma de Ec y Ep. 9) Seleccione graficar tres figuras en la misma ventana. De arriba hacia abajo grafique ET, EC, EP vs tiempo. Discuta las variaciones temporales de cada una de las energías en el sistema.