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LA CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA Y EL TEOREMA DEL TRABAJO Y LA ENERGÍA
Objetivos
1. Definir las energías cinética, potencial y mecánica
2. Explicar el principio de conservación de la energía mecánica
3. Aplicar el principio de conservación de la energía mecánica a situaciones en
donde ocurre intercambio entre las energías cinética y potencial gravitatoria
4. Verificar el principio de conservación de la energía mecánica
5. Verificar el teorema del trabajo y la energía, y
6. Comparar los resultados obtenidos con las predicciones teóricas
Teoría
En este experimento vamos a explorar el principio de conservación de la
energía mecánica. Recordemos que en el curso de teoría definimos la energía
potencial gravitatoria de un cuerpo de masa m, localizado a una altura h, desde un
nivel de referencia, como U = mgh, donde g es la aceleración de la gravedad.
También dijimos que la energía cinética de un cuerpo de masa m, que viaja con
velocidad instantánea v, se define como K = ½ mv
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. La energía mecánica E, de un
sistema se define como la suma de sus energías potencial y cinética, es decir, E = U +
K. Vamos a hacer un ejercicio de laboratorio en el cual mediremos la energía
potencial gravitatoria inicial de un carrito en un plano inclinado sin fricción, y la
energía cinética final cuando el carrito llega al nivel de referencia. Vamos a comparar
estas dos energías con el propósito de extraer conclusiones sobre la conservación de
la energía mecánica del carrito. También estudiaremos cómo el trabajo que la fuerza
externa total hace sobre un cuerpo se relaciona con el cambio que sufre su energía
cinética. Asimismo veremos lo que sucede con la energía mecánica total de un cuerpo
cuando está sujeto solamente a fuerzas conservativas, como la gravitatoria, a
diferencia de cuando lo afectan fuerzas no conservativas, como la fricción
El principio de conservación de la energía mecánica
El principio de conservación de la energía mecánica establece que en un
sistema aislado, donde solamente existen fuerzas conservativas, la energía mecánica
total se mantiene constante, es decir,
ΔEKU =Δ +Δ = 0
En la figura 1 vemos un bloque de masa m sobre un plano inclinado, si
Explicación: