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INTRODUCCION

El estudio del movimiento atendiendo a las cauoriginan lo efectúa la dinámica como teo

relacionando las fuerzas con las caracterímovimiento, tales como posición y velocidad. Eno obstante, describir la condición de un cmovimiento introduciendo una nueva magenergía mecánica, e interpretar sus variacionesel concepto de trabajo físico.

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OBJETIVOS

Determinar si el “Principio de la conservación de mecánica” es aplicable al sistema realizado.

Determinar la constante de deformación del s

resorte construido. De no cumplir el principio antes mencionado, det

cumple la relación entre el “Trabajo de las fconservativas y la variación de la energía mecánic

Determinar la constante de rozamiento entre el superficie utilizada para describir la trayectoria.

Describir si influye con lo planteado que el móvil

sobre la trayectoria, o que el móvil al ser esfésobre la trayectoria.


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MARCO TEORICOFACTORES QUE INFLUYEN EN EL EXPERIMENTO


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ENERGIAENERGIA POTE

• El trabajo total realizado por fuerzasexternas sobre un cuerpo se relaciona

con el desplazamiento de éste, perotambién está relacionado con loscambios en la rapidez del cuerpo.

ENERGIA CINETICA

• Es aquella que poseen los checho de encontrarse en un

posición en un campo de fue• Existen distintos tipos de en

Energia Potencial Gravit

Energia Potencial Elasti


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LEY DE HOOKE

Ley de Hooke en resortesEnergía potencial elástica asociada alestiramiento del resorte viene dada por lasiguiente ecuación:

Definiremos ahora una constanteintrínseca del resorte independiente de lalongitud de este y estableceremos así laley diferencial constitutiva de un muelle.

Ley de Hooke en selásticos

• Estos dos tensores están repor ecuaciones lineales con

ecuaciones de Hooke geneecuaciones de Lamé-Hookelas ecuaciones constitutivacaracterizan el comportamisólido elástico lineal. Estastienen la forma general:

La forma más común de representar matemáticamente la Ley de Hooke mediante la ecuación del muelle o resorte, donde se relaciona la fuerza por el resorte con la elongación o alargamiento provocado por la fuerzaplicada al extremo del mismo:


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ENERGIA MECANICA

Principio de Conservaciónde la Energía Mecánica

• La energía mecánica de uncuerpo se mantiene constantecuando todas las fuerzas queactúan sobre él sonconservativas.

• "La energía ni se crea ni sedestruye, solo se transforma".

• En realidad, tal afirmación es unode los principios más importantesde la Física y se denominaPrincipio de Conservación de laEnergía.

Comprobación del Pde Conservación

Energía Mecán


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TRABAJOEn física el trabajo tiene unadefinición mucho más precisa:

En cualquier movimiento, porcomplicado que sea, el trabajototal realizado sobre unapartícula por todas las fuerzasque actúan sobre ella es igualal cambio en su energíacinética: una cantidad

relacionada con la rapidez de lapartícula. Esta relación secumple aun cuando dichasfuerzas no sean constantes.


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FUERZAS CONSERVATIVAS Y NO CONSERVATIVAS


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FUERZASCONSERVATIVAS

• Una parte importante de las fuerzas coreciben el nombre de fuerzas centralesfuerzas se caracterizan porque:

De manera independiente a la trayectoria que dcuerpo la dirección de su vector siempre apunta apunto.

Su módulo depende de la distancia entre dicho

cuerpo.• Las fuerzas centrales son fuerzas cons

las que su dirección se orienta siempremismo punto fijo y su módulo dependedistancia entre dicho punto fijo y su puaplicación.

Una fuerza es conservativasi el trabajo efectuado por

ella sobre una partícula quese mueve en cualquier viajede ida y vuelta es nulo. Estetrabajo depende de lospuntos inicial y final queposea y no de la trayectoriaque realice.


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FUERZAS NOCONSERVATIVAS

TEOREMA DE LA ENERGÍA MECÁNICA TOTA

Es la suma de los trabajos de todas las fuerzinternas del sistema.

Δ EM = Δ Ec + Δ Ep + HO

• ΔEM: Variación de la energía mecánica.

• ΔEc: Variación de la energía cinética.

• ΔEp: Variación de la energía potencial.• HO: Trabajo de las fuerzas no conservativ

disipativas.

Las fuerzas no conservativasson aquellas en las que el

trabajo a lo largo de un caminocerrado es distinto de cero.Estas fuerzas realizan mástrabajo cuando el camino esmás largo, por lo tanto eltrabajo no es independientedel camino. Un buen ejemplode una fuerza no conservativa

es la fuerza de rozamiento,además de la fuerzamagnética.


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ENERGÍA EN EL MOVIMIENTO ROTACIO

• Si la masa no es despreciable, necesitamos saber cómo calcular la enerpotencial gravitacional asociada a tal cuerpo extendido. Si la aceleraciógravedad g es la misma en todos los puntos del cuerpo, la energía poten

gravitacional sería la misma si toda la masa estuviera concentrada en elmasa del cuerpo.

TEOREMA DE LOS EJES PARALELOS

• Un cuerpo no tiene un solo momento de inercia. De hecho, tiene un númporque el número de ejes sobre los que podría girar es infinito. No obsta

una relación simple entre el momento de inercia Icm de un cuerpo de maalrededor de un eje que pasa por el centro de masa y el momento de inealrededor de cualquier otro eje paralelo al original pero desplazado una Esta relación, llamada teorema de los ejes paralelos, dice que:


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MOMENTOS DE INERCIA PARADIFERENTES EJES DE ROTACIÓN


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ROTACIÓN DE UN CUERPO RÍGIDOSOBRE UN EJE MÓVIL

Podemos extender nuestro análisis dela dinámica del movimiento rotacionala algunos casos en los que se mueve eleje de rotación. En tal caso, elmovimiento del cuerpo es de traslacióny rotación combinadas. La clave paraentender estas situaciones es lasiguiente: cada posible movimiento deun cuerpo rígido puede representarse

como una combinación de movimientotraslacional del centro de masa yrotación alrededor de un eje que pasapor el centro de masa. Esto se cumpleaun si el centro de masa se acelera, demodo que no está en reposo en ningúnmarco inercial.


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TRASLACIÓN Y ROTACIÓNCOMBINADAS

•

Demostrar que el movimiento de uncuerpo rígido siempre puede dividirse, enmovimientos independientes de traslaciódel centro de masa y rotación alrededordel centro de masa

RELACIONES DE ENERGÍA


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RODAMIENTO SIN DESLIZAMIENT

Un caso importante de traslación yrotación combinadas es el de rodarsin deslizar, como el movimientode la rueda. La rueda es simétrica,así que su centro de masa está ensu centro geométrico.Visualizamos el movimiento en unmarco de referencia inercial, en elcual la superficie sobre la que se

rueda está en reposo. Aquí, elpunto de la rueda que toca lasuperficie debe estarinstantáneamente en reposo paraque no resbale.


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FRICCIÓN DE RODAMIENTOPodemos despreciar la fricción derodamiento, si tanto el cuerpo como lasuperficie sobre la que rueda son

perfectamente rígidos. En una esferaperfectamente rígida baja rodando unapendiente perfectamente rígida.

La línea de acción de la fuerza normalpasa por el centro de la esfera, así quela torca es cero; no hay deslizamientoen el punto de contacto, así que lafricción no efectúa trabajo. Muestra unasituación más realista donde lasuperficie “se amontona” delante de la

esfera y ésta rueda en una zanja pocoprofunda.

Debido a tales deformaciones, lasfuerzas de contacto sobre la esfera yano actúan en un solo punto, sino en unárea, concentrándose en el frente de laesfera como se indica.


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MATERIALES


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MATERIALES UTILIZADOS EN MAQUETA


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ó


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Recolección de datos por medio de experiencias en el

A) Determinar si el “Principio de conservación de la energía mecánica” es ap

1. Midiendo la energía potencial elástica del móvil en cada punto

2 Midi d l í i éti t


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2. Midiendo la energía cinética en un punto

A

BL


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3.Midiendo la energía potencial gravitatoria del móvil en cada punto

B) Determinar si la relación trabajo de las fuerzas no conservativas y la variac


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B) Determinar si la relación trabajo de las fuerzas no conservativas y la variaccinética, es aplicable a la trayectoria.

1. Determinar el coeficiente de rozamiento entre las superficies.

2 Determinar el ángulo de inclinación del tramo recorrido


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2. Determinar el ángulo de inclinación del tramo recorrido.


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Gráfica de los datos:


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y = 25.119x + 0.0825

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

1.1

0.02 0.022 0.024 0.026 0.028 0.03 0.032 0.034 0.036 0.038 0.04

M a s a - m (

k g )

Estiramiiento - x (m)

Gráfica de x vs m


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• Gráfica de los datos:


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y = 0.868x - 0.0189

0

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

0.14

0.03 0.05 0.07 0.09 0.11 0.13 0.15 0.17

F u e r z a - F ( N )

Masa - m (kg)

Gráfica m vs F


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