Laboratorio Virtual # 8

UNIVERSIDAD CATOLICA DE HONDURAS
UNICAH
“NUESTRA SEÑORA REINA DE LA PAZ”
CAMPUS “DIOS ESPIRITU SANTO”
LABORATORIO DE FISICA I
CATEDRATICO: Lic. ROGER ALEXANDER BENAVIDES LOPEZ
LABORATORIO VIRTUAL # 8
TEMA: Energías Potencial y Cinética (Trabajo)
OBJETIVO:
 Conocer la relación de la que existe entre la energía potencial y energía cinética en un trabajo mecánico.
 Comprender el principio de la conservación de energía.
MATERIALES: computadora, guía del laboratorio.

PROCEDIMIENTO:
1. Entre a la plataforma virtual por medio del siguiente link:
https://phet.colorado.edu/sims/html/energy-skate-park/latest/energy-skate-park_en.html
Conozca la plataforma haciendo pruebas de todas las acciones que en ella se pueden realizar.
2. Luego de conocer el funcionamiento de la plataforma realice lo que se le pide a continuación.

2.1. Marque en la tabla de valores: grafico circular, velocidad, pasos en la pista, cuadricula y referencia de
altura.
2.2. Con la masa de 50 kg, y con las condiciones: sin fricción y con la gravedad de la tierra. Haga lo siguiente:
a. Llene la siguiente tabla haciendo los siguientes cálculos:
Altura Energía potencial Velocidad de la en Energía Cinética Energía mecánica

Ugrav=mgy cada una de las (Trabajo)
alturas virtual 1 2
K= mv E=K +Ugrav
2
6m 2940J 1.14m/s 32.49J 2972.49J
4m 1960J 0.78m/s 15.21J 1975.21
2m 980J 0.5m/s 6.25J 986.25J
0m 0 0 0 0
b. Realice la simulación del y tome los datos de energía
Altura Energía potencial Energía Cinética Energía mecánica (Trabajo)
6m 2924.6J 32.7J 2957.3J
4m 1959.2J 31.5J 1991J
2m 954.3J 28.7J 983J
0m 0 0 0
a. Llene la siguiente tabla haciendo los siguientes cálculos:
Velocidad de la en Energía Cinética Energía mecánica
Energía potencial
Altura cada una de las 1 2 (Trabajo)
Ugrav=mgy K= mv
alturas virtual 2 E=K +Ugrav
6m 5880J 1.14m/s 64.98J 5944.98J
4m 3920J 1.12m/s 62.72J 3982.72J
2m 1960J 1.07m/s 57.245J 2017.245J
0m 0 0 0 0
b. Realice la simulación del y tome los datos de energía

6m 5881.8J 65.4J 5947.2J
4m 3924.3J 62.9J 3987.3J
2m 1964J 57.7J 2021.6J
0m 0 0 0
3. Compare los pasos 3.2 y 3.3 y escriba sus observaciones:

_____________________________________________________________________________________________
___________________________________
4. Cambié la rampa y efectué los siguiente:
a. La rampa que utilizara es la siguiente
b. Llene la siguiente tabla haciendo los siguientes cálculos:

Energía potencial
Ugrav=mgy K= mv
6m 2940J 1.20m/s 36J 2976J
4m 1960J 1.18m/s 34.81J 1994.81J
2m 980J 1.07m/s 28.62J 992.25J
0m 0 0 0 0
c. Realice la simulación del y tome los datos de energía

6m 2901J 35.9J 1937.4J
4m 1963.1J 34.9J 1998J
2m 981.6J 28.6J 1010.2J
0m 0 0 0
a. Modifique la rampa de manera que le quede el segundo punto rojo este en Y = 2 metros, X = 2.5
metros.

Energía potencial
Ugrav=mgy K= mv
6m 2940J 1.14m/s 32.49J 2972.49J
4m 1960J 1.07m/s 29.16J 1989.16J
2m 980J 0.88m/s 19.36J 999.36J
0m

6m 2965.4J 32.7J 2998.1J
4m 1962.7J 29.1J 1991.8J
2m 984.2J 19.4J 1003.7J
0m
5. Compare los pasos 5.1 y 5.2 y escriba sus observaciones:

____________________________________________________________________________________________
6. Cambié la rampa y efectué los siguiente:

a. La rampa que utilizara es la siguiente
1 7
4
5
3
2 6

Puntos Velocidad de la Energía Cinética Energía mecánica
Energía potencial
Altura en cada una de 1 2 (Trabajo)
Ugrav=mgy K= mv
las alturas virtual 2 E=K +Ugrav
1 6m 3486.1J 1.7m/s 40.8J 3527J
2 0m 0 0 0 0
3 2m 1183.7J 1.10m/s 36.3J 1220J
4 4m 2351.9J 1.16m/s 40.1J 2392J
5 2m 1183.7J 1.10m/s 36.3J 1220J
6 0m 0 0 0 0
7 6m 3486.1J 1.7m/s 40.8J 3527J

Puntos Altura Energía potencial Energía Cinética Energía mecánica (Trabajo)
1 6m 3486.1J 40.8J 3527J
2 0m 0 0 0
3 2m 1183.7J 36.3J 1220J
4 4m 2351.9J 40.1J 2392J
5 2m 1183.7J 36.3J 1220J
6 0m 0 0 0
7 6m 3486.1J 40.8J 3527J
7. Observe y Compare los puntos que tienen la misma altura y escriba sus comentarios:
_______________________________________________________________________________________
Investigue:
1. Ley de conservación de la energía
En su forma más estudiada e intuitiva, esta ley establece que, aunque la energía se puede transformar y convertir
de una forma a otra, la cantidad total de ella en un sistema aislado no varía con el tiempo.
En física, la ley de conservación de la energía es una de las leyes de conservación más importantes observadas en
la naturaleza.
Ley de la conservación de la energía. Constituye el primer principio de la termodinámica y afirma que la cantidad
total de energía en cualquier sistema aislado (sin interacción con ningún otro sistema) permanece invariable con el
tiempo, aunque dicha energía puede transformarse en otra forma de energía. Es una de las leyes fundamentales
de la física y su teoría se trata de que la energía no se crea ni se destruye, únicamente se transforma; ello implica
que la masa en ciertas condiciones se puede considerar como una forma de energía. La energía es la capacidad de
los cuerpos o sistemas de cuerpos para efectuar un trabajo. Todo sistema que pasa de un estado a otro produce
fenómenos físicos o químicos que no son más que manifestaciones de alguna transformación de la energía, pues
esta puede presentarse en diferentes formas: cinética, potencial, eléctrica, mecánica, química. Siempre que se
produzca una cantidad de una clase de energía se deberá consumir una cantidad exactamente equivalente de otra
clase o clases.
2. ¿Qué otro tipo de fuerza es considerada en la energía o trabajo mecánico? ¿Cómo quedaría la ecuación
incluyendo esa fuerza?
Energía potencial elástica
El sistema mecánico oscilatorio más sencillo: una masa m sujeta a un muelle de constante elástica k. El cuerpo
oscila en el eje x.
Como ya se mencionó en la introducción, el sistema más simple para poder analizar el comportamiento de las
fuerzas elásticas es el resorte aplicado a un bloque de pequeñas dimensiones y de masa m. Para mantener un
resorte estirado en una longitud x más allá de su longitud natural o de equilibrio, hay que aplicar una fuerza cuyo
módulo puede expresarse como: |F_{x}|=k|x| |F_{x}|=k|x|}, donde k es la constante elástica del resorte que se
mide en N/m en el SI. Cuando el resorte se encuentra estirado o comprimido, con un extremo fijo y en el otro está
sujeta la masa, aparece una fuerza recuperadora sobre esta masa sujeta al muelle igual y de sentido contrario, de
manera que F_{x}=-kx} y esta fuerza tiende siempre a llevar a la masa a la posición de equilibrio, donde el muelle
está en su longitud natural (tanto si se ha estirado como si se ha contraído). Esta expresión establece una relación
lineal entre la fuerza elástica y la distancia x que se ha comprimido o estirado el muelle, y se conoce como ley de
Hooke.
Si se quiere calcular el trabajo de la fuerza elástica realizado sobre la masa sujeta al muelle en el extremo libre,
basta estirar la masa una distancia x y observar el desplazamiento hacia la posición de equilibrio x=0}x=0,
producido por la fuerza elástica F_{x}}. El trabajo realizado por la fuerza elástica queda almacenado en el resorte
en forma de energía potencial elástica E. Se puede calcular este trabajo de la fuerza elástica actuando sobre la
masa de manera más intuitiva como el área bajo la recta F_{x}=kx}, con la relación lineal entre la fuerza elástica
F_{x}y la variable x, que representa la cantidad estirada o comprimida del muelle. Como la fuerza recuperadora del
muelle es conservativa, se puede relacionar este trabajo con la energía potencial disponible para la masa, en
1 2
función de la distancia x y la energía almacenada en el muelle. Ep= kx
2

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2. Luego de conocer el funcionamiento de la plataforma realice lo que se le pide a continuación.

Altura Energía potencial Velocidad de la en Energía Cinética Energía mecánica

b. Realice la simulación del y tome los datos de energía

3. Compare los pasos 3.2 y 3.3 y escriba sus observaciones:

b. Llene la siguiente tabla haciendo los siguientes cálculos:

c. Realice la simulación del y tome los datos de energía

b. Llene la siguiente tabla haciendo los siguientes cálculos:

c. Realice la simulación del y tome los datos de energía

5. Compare los pasos 5.1 y 5.2 y escriba sus observaciones:

6. Cambié la rampa y efectué los siguiente:

b. Llene la siguiente tabla haciendo los siguientes cálculos:

c. Realice la simulación del y tome los datos de energía

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