Laboratorio Virtual Trabajo y Energía Cinética

LABORATORIO VIRTUAL TRABAJO Y ENERGÍA CINÉTICA
1. OBJETIVOS
Calcular el trabajo de distintas fuerzas utilizando el software Modellus en movimientos

ya estudiados
Calcular la energía cinética y su variación a lo largo del movimiento.
2. FUNDAMENTO TEÓRICO
En mecánica clásica, el trabajo que realiza una fuerza constante se define como el
producto del módulo de la fuerza por el módulo del desplazamiento que recorre su
punto de aplicación, por el coseno del ángulo que forman la una con el otro.
𝑊 = |𝐹⃗||⃗∆⃗⃗⃗𝑥⃗|cos⁡(𝛼)
Donde W es el trabajo mecánico, |𝐹⃗| es el módulo de la fuerza, |⃗∆⃗⃗⃗𝑥⃗| es el módulo

del vector desplazamiento y 𝛼 es el ángulo que forman entre sí el vector fuerza y el
vector desplazamiento. Cuando el vector fuerza es perpendicular al vector
desplazamiento del cuerpo sobre el que se aplica, dicha fuerza no realiza trabajo
alguno. El trabajo es una magnitud física escalar (representada por un número) y se
expresa en unidades de energía (Joules).
Si la fuerza no es constante, el trabajo se puede calcular como la suma de los pequeños

trabajos que realiza la fuerza en un desplazamiento muy pequeño, tal que se puede
considerar a la fuerza constante durante ese pequeño desplazamiento.
Por último, considerando que se trabaja con vectores, se puede utilizar el producto
escalar entre vectores, que es igual al producto de los módulos de los vectores por el
coseno del ángulo que forman, que es precisamente lo que se hace al calcular el
trabajo.
Energía cinética
Se define energía cinética como la mitad del producto de la masa por el cuadrado del
módulo de la velocidad (que es igual al producto escalar del vector velocidad por sí
mismo).
𝐸𝑘 = 𝑚𝑣2
3. SISTEMA DE EXPERIMENTACIÓN
Para este propósito se debe utilizar el laboratorio de física virtual, o el uso de
computadores personales que tengan el software Modellus de distribución libre
instalado correctamente.
No MATERIAL CARACTERISTICAS
1 Un computador o Laptop Con Windows instalado
2 Software Modellus instalado Versión 4.01 o versión X
3 Software Microsoft Excel o Minitab Instalado
4. DESCRIPCION DE LA SIMULACIÓN
El modelo matemático es:
5. EJECUCION DE LA SIMULACIÓN
Abrir el simulador Modellus, previamente instalado en el computador.
Introducir el modelo matemático planteado para la práctica de laboratorio Se
da cada parámetro a las variables del modelo matemático.
En condiciones iniciales introducir

Definir la variable independiente en la simuación.
Ir a la pestaña gráfico y visualizar en el gráfico desplazamiento del movil.

En la pestaña tabla seleccionar los valores de tiempo, y desplazamiento en X e Y.
Insertar las partículas para la simulacion en este caso para el movimiento rectilineo
uniforme y otra particula para el movimiento rectilineo uniformemente variado.
Introducir a partir del menu objetos lapices que muestren los valores de trabajo y
variación de energía cinética, como los valores de desplazamiento.
Observar la simulación dando clic en play y registrar los valores que se muestran en la
tabla.
6. OBTENCION DE DATOS DE LA SIMULACIÓN
No t(s) X(m) Y(m) Trabajo Varenergia

1 0.00 0.00 0.00 29.00 0.00
2 0.10 7.00 6.95 -40.50 -69.50
3 0.20 14.00 13.80 -109.00 -138.00
4 0.30 21.00 20.55 -176.50 -205.50
… … … … … …
7. PROCESAMIENTO Y MODIFICACION DEL MODELO DE DATOS DE SIMULACIÓN

Caracterizar el movimiento de cada partícula con base al modelo matemático.
Determinar analíticamente el trabajo de la fuerza resultante como suma de pequeños

trabajos en cada pequeño desplazamiento.
Calcular la energía cinética en función del tiempo y la variación durante el movimiento.
Comparar esta variación y el trabajo de la fuerza resultante.
Realizar un informe detallado de todos los pasos realizados en esta actividad con un
procesador de textos de sus equipos. Incluyan los gráficos y los programas realizados.
Modificacion del experimento.
El nuevo modelo matemático es:

Parámetos de las variables
Condiciones iniciales
La variable de tiempo
Introducir una partícula para simular el movimiento bajo fricción.

Para visualizar los valores de la variación de trabajo y variación de energía cinética
introducir un objeto lápiz para mostrar dichos comportamientos.
8. CUESTIONARIO
Mencione los tres requisitos que se necesitan para que se realice un trabajo
El trabajo realizado por una fuerza para trasladar una partícula desde un punto A, a
otro B:
a) es un vector tangente a la trayectoria en cada punto
b) es una magnitud escalar
c) es nulo.
La energía cinética
a) siempre es positiva
b) puede llegar a ser negativa en algunos casos
c) solo se toma su valor absoluto sin importar su signo.
Expresa y enuncia el teorema de trabajo energía
9. CONCLUSIONES 10. BIBLIOGRAFIA

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Calcular el trabajo de distintas fuerzas utilizando el software Modellus en movimientos

Calcular la energía cinética y su variación a lo largo del movimiento.

Donde W es el trabajo mecánico, |𝐹⃗| es el módulo de la fuerza, |⃗∆⃗⃗⃗𝑥⃗| es el módulo

Si la fuerza no es constante, el trabajo se puede calcular como la suma de los pequeños

El modelo matemático es:

En condiciones iniciales introducir

Ir a la pestaña gráfico y visualizar en el gráfico desplazamiento del movil.

No t(s) X(m) Y(m) Trabajo Varenergia

7. PROCESAMIENTO Y MODIFICACION DEL MODELO DE DATOS DE SIMULACIÓN

Determinar analíticamente el trabajo de la fuerza resultante como suma de pequeños

Calcular la energía cinética en función del tiempo y la variación durante el movimiento.

Comparar esta variación y el trabajo de la fuerza resultante.

Modificacion del experimento.

El nuevo modelo matemático es:

Introducir una partícula para simular el movimiento bajo fricción.

a) es un vector tangente a la trayectoria en cada punto

b) es una magnitud escalar

b) puede llegar a ser negativa en algunos casos

c) solo se toma su valor absoluto sin importar su signo.

Expresa y enuncia el teorema de trabajo energía

9. CONCLUSIONES 10. BIBLIOGRAFIA

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