Laboratorio de Potencia PSI Física Nombre: __________________________ Fecha: _______________ Periodo: ______ Objetivos: Aplicar los conceptos de conservación de la energía, energía potencial gravitatoria, trabajo y potencia Introducción: ¿Qué es la potencia? ¿Qué hace a alguien más poderoso? ¿La persona más fuerte es la más poderosa? ¿La persona más rápida es la más poderoso? Bueno, ahora lo vas a descubrir. Vas a competir en grupos con el resto de la clase. Vas a participar en grupos de alrededor de 5 personas, y escogerán quien creen que es el más poderoso. Esta persona estará compitiendo contra el resto de los representantes de los grupos, y el equipo con la persona más poderosa será coronado vencedor. Descripción: Para demostrar que es la persona más poderosa, los estudiantes estarán correrán por unas escaleras lo más rápido que puedan. Como ya sabes, la potencia se define como la cantidad de trabajo realizado, dividido por la cantidad de tiempo que se necesita para hacer el trabajo. Usarás tu conocimiento para averiguar cuán poderoso es el representante de tu grupo . Roles de grupo (preferiblemente grupos de 5): Corredor: correr por las escaleras Registrador: dar el aviso de: en su marca / listo / ¡ya! y registrar los tiempos Cronometradores (3): tomar los tiempos Materiales: 3 Cronómetros Balanza de baño (opcional) Procedimientos: 1) Decidir el papel de cada persona. 2) Registrador: introducir (en la tabla de la última página) la altura de cada paso y el número de escaleras (del maestro) 3) Cronometradores: Ir a la parte superior de las escaleras y registrar: permanecer en la parte inferior 4) Registrador: Decir en su marca/listo/ya para el corredor y también para los cronometradores 5) Corredor: Ir tan rápido como sea posible a la parte superior y Cronometradores: Dejar sus relojes en cuanto el corredor golpea la parte superior. 6) Registrador: Anotar los 3 tiempos. © njctl.org 2013 PSI Física 1 Laboratorio de Potencia PSI Física Recolección de Datos/Análisis: Utiliza los datos y las tablas de análisis al final de este folleto para... 1) Corredor: cuánto pesa (en libras) y convertir a la masa en kg ________ lbs ÷ 2.2 = _______ kg. 2) Calcular la fuerza que el corredor utiliza para levantarse a sí mismo (F = mg). 3) Encontrar el tiempo medio necesario para que el corredor suba las escaleras, t. 4) Calcular qué altura hay con respecto a la parte superior de la escalera, H (H = nh, donde n es el número de escaleras, y h es la altura de una escalera). 5) Calcular la velocidad vertical del corredor, v (v = H/t). 6) Calcular el trabajo realizado por el corredor, W (W = Fd = mgH) 7) Calcular la energía dividiendo el trabajo por el tiempo medio 8) Calcular la energía multiplicando la fuerza de los corredores y la velocidad vertical de los corredores Análisis: 1) El hombre comúnmente asociado con el concepto de potencia (por su trabajo con los motores de vapor) fue James Watt. Recién calculaste la potencia de uno de tus compañeros de clase en vatios (W) el nombre de la misma persona. Pero la unidad de Watt para potencia era el "caballo de fuerza" (hp). 1 hp = 746 W. ¿Cuál la potencia de tu compañero corredor en CV? ___________W ÷ 746 = _________hp DURANTE LA DISCUSIÓN EN CLASE: 2) ¿Qué corredor fue.... a. el más fuerte (utilizando la mayoría de la fuerza)?___________________ b. el más rápido? __________________ c. el más poderoso? ________________ 3) ¿Tu representante fue el más poderoso? Explica por qué él / ella era o no era. Aplicación: 4) Una caloría de alimento es igual a 4184 J. a) Sabiendo esto, ¿cuántas veces el corredor tiene que subir las escaleras con el fin de quemar una comida de 500 calorías? b) ¿Cuánto tiempo le llevará quemar la comida? © njctl.org 2013 PSI Física 2 Laboratorio de Potencia PSI Física Tablas de Recolección de Datos: Masa, m (kg) Número de escaleras, n Altura de una escalera , h (m) Nº cronometrador Tiempo 1 2 3 Promedio Análisis de Datos: Tiempo Promedio, t (s) © njctl.org 2013 Fuerza del corredor, F (N) Altura de la escalera, H = nh (m) PSI Física Velocidad Vertical, v = H/t (m/s) Trabajo W = Fd = mgH (J) Potencia P = Fv (W) Potencia P = W/t (W) 3