Informe de Trabajo y Energia

FACULTAD DE INGENERIA AMBIENTAL Y RECURSOS NATURALES 1

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO

En este laboratorio, trataremos sobre el trabajo y la energía. La energía es una propiedad que

está relacionada con los cambios o procesos de transformación en la naturaleza. Sin energía

ningún proceso físico, químico o biológico sería posible. La forma de energía asociada a las

transformaciones de tipo mecánico se denomina energía mecánica y su transferencia de un

cuerpo a otro recibe el nombre de trabajo. Ambos conceptos permiten estudiar el movimiento

de los cuerpos de forma más sencilla que usando términos de fuerza y constituyen, por ello,

elementos clave en la descripción de los sistemas físicos.

Aprender a relacionar el trabajo y la energía.

Verificar experimentalmente el teorema del trabajo y de la energía.

Definir y estudiar las fórmulas de trabajo y energía, y aplicar los conceptos para ayudarnos a

resolver problemas.

Analizar y aplicar los conocimientos sobre la relación entre la realización de un trabajo y el

cambio de energía.

Determinar la relación de la fuerza con el tiempo, la posición con el tiempo y la fuerza con la

posición.

OBJETIVOS



TRABAJO: Es una cantidad escalar igual a la cantidad de producto de las magnitudes del

desplazamiento y de la componente de la fuerza en la dirección del desplazamiento.

W= F. d

Se denomina trabajo infinitesimal, al producto escalar del vector fuerza por el vector

desplazamiento.

Donde Ft es la componente de la fuerza a lo largo del desplazamiento, ds es el módulo del

vector desplazamiento dr, y 𝛂 el ángulo que forma el vector fuerza con el vector

desplazamiento.

El trabajo total a lo largo de la trayectoria entre los puntos A y B es la suma de todos los trabajos

infinitesimales

ENERGÍA: En física, «energía» se define como la capacidad para realizar un trabajo.



ENERGÍA CINÉTICA: la energía cinética de un cuerpo es aquella energía que posee debido

a su movimiento. Se define como el trabajo necesario para acelerar un cuerpo de una masa

determinada desde el reposo hasta la velocidad indicada. Una vez conseguida esta energía

durante la aceleración, el cuerpo mantiene su energía cinética salvo que cambie su

velocidad. Para que el cuerpo regrese a su estado de reposo se requiere un trabajo negativo

de la misma magnitud que su energía cinética. Suele abreviarse con letra Ec o Ek.

ENERGÍA POTENCIAL GRAVITACIONAL: La energia potencial gravitatoria es la energía

asociada a la fuerza gravitatoria. Esta dependerá de la altura relativa de un objeto a algún

punto de referencia, la masa, y la fuerza gravitacional.



ENERGÍA POTENCIAL ELÁSTICA: La energía elástica o energía de deformación es el

aumento de energía interna acumulada en el interior de un sólido deformable como resultado

del trabajo realizado por las fuerzas que provocan la deformación.

FUERZAS CONSERVATIVAS Y NO CONSERVATIVAS

FUERZAS CONSERVATIVAS

Un campo de fuerzas es conservativo si el trabajo total realizado por el campo sobre una

partícula que realiza un desplazamiento en una trayectoria cerrada (como la órbita de un

planeta) es nulo. El nombre conservativo se debe a que para una fuerza de ese tipo existe una

forma especialmente simple (en términos de energía potencial) de la ley de conservación de la

energía. Las fuerzas que dependen sólo de la posición son típica mente conservativas.

Una fuerza es conservativa cuando el trabajo de dicha fuerza es igual a la diferencia entre los

valores iniciales y final de una función que solo depende de las coordenadas

El trabajo de una fuerza conservativa no depende del camino seguido para ir del punto A al

punto B.

El trabajo de una fuerza conservativa a lo largo de un camino cerrado es cero.



FUERZAS NO CONSERVATIVAS

Las fuerzas no conservativas son aquellas en las que el trabajo realizado por las mismas es

distinto de cero a lo largo de un camino cerrado. El trabajo realizado por las fuerzas no

conservativas es dependiente del camino tomado. A mayor recorrido, mayor trabajo realizado



INTERFACE SCIENCE COMPUTADORA PERSONAL

SENSOR DE MOVIMIENTO CARRIL DE ALUMINIO

MOVIL PASCAR POLEA



HILO NEGRO SENSOR DE FUERZA

PESAS



1. Verifique la conexión y estado de la fuente de alimentación de la interface, luego proceda

a encenderla.

2. Encender el computador (CPU y monitor).

3. Ingresar al software Data Studio haciendo doble click en el icono ubicado en el escritorio,

luego seleccione

Crear experimento:

1. Seleccionar sensor de movimiento y sensor de fuerza en la lista de sensores, luego

efectuar la conexión según lo indicado por el software.

2. Calibre y configure el sensor de movimiento a fin de que sea capaz de registrar 30lecturas

por segundo.

3. Calibre el sensor de fuerza,

4. Genere un gráfico para cada uno de los parámetros medidos por el sensor de movimiento

(Aceleración, velocidad y posición vs. tiempo) y por el sensor de fuerza

(Fuerza vs. tiempo).

5. Sitúe el carril sobre una superficie horizontal.

Primera actividad (trabajo realizado por una fuerza variable):

1. Colocamos el móvil a 15 cm del sensor de movimiento.

2. En el porta pesos colocamos una masa de 20gr y pulsamos el botón de inicio, cuando el

conjunto móvil logre movimiento y llegue al final (tope), pulsamos el botón detener.

3. Genere una gráfica fuerza vs. Posición y calcule el área bajo la curva, este será el trabajo

(experimental)

4. Con el valor promedio para el espacio total recorrido y la fuerza aplicada, determine el

trabajo realizado, este será el trabajo (teórico)

5. Con la información del tiempo que demoro para desplazarse el móvil y el trabajo total

realizado (teórica y experimentalmente)

6. Calcule los errores relativos, absolutos y porcentuales correspondientes



Gráfico Fuerza vs Tiempo: En este gráfico hallando la media obtenemos la fuerza teórica.

Gráfico Posición vs Tiempo: En este gráfico utilizando el botón herramienta inteligente

del programa DataStudio obtenemos la distancia.



Gráfico Fuerza vs Posición: En este gráfico hallando el área obtenemos el trabajo

experimental.



Sabemos que el trabajo es el "Producto de la fuerza por el camino que recorre su punto de

aplicación y por el coseno del ángulo que forma la una con el otro" es decir viene dada por:

𝑊 = 𝐹𝑑 cos 𝜃

Donde:

W₌ Trabajo

F₌ fuerza ejercida sobre el cuerpo

θ₌ el ángulo que forma la fuerza respecto al eje x

NOTA: para este caso usaremos el θ igual a 0, entonces tenemos cos(0°) = 1

𝑊 = 𝐹𝑑

Obtenemos entonces el trabajo teórico para cada experimento:

Experimento Fuerza (N) Distancia teorica (m) Trabajo teorico

Exp1 0.16 0.8 0.128

Exp2 0.15 0.8 0.12

Exp3 0.17 0.8 0.136

Exp4 0.18 0.8 0.144

Exp5 0.16 0.8 0.128

Exp6 0.18 0.8 0.144

Exp7 0.17 0.8 0.136

Exp8 0.17 0.8 0.136

Exp9 0.18 0.8 0.144

Exp10 0.16 0.8 0.128

Obteniendo el promedio:

a. La distancia es constante 𝑋 = 0.8𝑚

b. Para la fuerza

𝐹(𝑝𝑟𝑜𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜) =𝐹1 + 𝐹2 + 𝐹3 + 𝐹4 + 𝐹5 + 𝐹6 + 𝐹7 + 𝐹8 + 𝐹9 + 𝐹10

10



𝐹(𝑝𝑟𝑜𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜) =0.16 + 0.15 + 0.17 + 0.18 + 0.16 + 0.18 + 0.17 + 0.17 + 0.18 + 0.16

10= 𝟎. 𝟏𝟔𝟖

c. Para el trabajo teórico

𝑊𝑝𝑟𝑜𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 =𝑊1 + 𝑊2 + 𝑊3 + 𝑊4 + 𝑊5 + 𝑊6 + 𝑊7 + 𝑊8 + 𝑊9 + 𝑊10

10

𝑊𝑝𝑟𝑜𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 =0.128 + 0.12 + 0.136 + 0.144 + 0.128 + 0.144 + 0.136 + 0.136 + 0.144 + 0.128

10= 𝟎. 𝟏𝟑𝟒𝟒

Fuerza promedio Distancia Trabajo teórico

0.168 0.8 0.1344

Ahora obtenemos el trabajo experimental:

NOTA: W₌ Área

Hallemos el promedio:

a. La distancia

𝑋(𝑝𝑟𝑜𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜) =𝑋1 + 𝑋2 + 𝑋3 + 𝑋4 + 𝑋5 + 𝑋6 + 𝑋7 + 𝑋8 + 𝑋9 + 𝑋10

10

Experimento X (m) Fuerza (N) Area (m2)

1 0.807 0.16 0.12

2 0.809 0.15 0.13

3 0.821 0.17 0.13

4 0.830 0.18 0.13

5 0.784 0.16 0.12

6 0.797 0.18 0.13

7 0.812 0.17 0.12

8 0.830 0.17 0.13

9 0.516 0.18 0.13

10 0.791 0.16 0.12



𝑋(𝑝𝑟𝑜𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜) = 0.807 + 0.809 + 0.821 + 0.830 + 0.784 + 0.797 + 0.812 + 0.830 + 0.516 + 0.791

10= 𝟎. 𝟕𝟕𝟗𝟕

b. Para la fuerza promedio

𝐹(𝑝𝑟𝑜𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜) =𝐹1 + 𝐹2 + 𝐹3 + 𝐹4 + 𝐹5 + 𝐹6 + 𝐹7 + 𝐹8 + 𝐹9 + 𝐹10

10

𝐹(𝑝𝑟𝑜𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜) =0.16 + 0.15 + 0.17 + 0.18 + 0.16 + 0.18 + 0.17 + 0.17 + 0.18 + 0.16

10= 𝟎. 𝟏𝟔𝟖

c. Para el trabajo experimental

𝐴(𝑝𝑟𝑜𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜) =𝐴1 + 𝐴2 + 𝐴3 + 𝐴4 + 𝐴5 + 𝐴6 + 𝐴7 + 𝐴8 + 𝐴9 + 𝐴10

10

𝐴 =0.12 + 0.13 + 0.13 + 0.13 + 0.12 + 0.13 + 0.12 + 0.13 + 0.13 + 0.12

10= 𝟎. 𝟏𝟐𝟔

Fuerza promedio Distancia promedio Trabajo experimental promedio

0.168 0.7797 0.126



Hallaremos los errores

Procedemos a hallar el error porcentual y absoluto en el trabajo:

Fuerza Distancia Trabajo

Experimental 0.168 0.7797 0.126

Teorico 0.168 0.8 0.1344

ERROR ABOSOLUTO

𝐸𝐴 = ±|𝑊𝑡𝑒𝑜 − 𝑊𝑒𝑥𝑝|

𝐸𝐴 = ±|0.1344 − 0.126| = ±|0.0084| = 0.0084

ERROR PORCENTUAL

𝐸𝑃 = |𝑊𝑡𝑒𝑜 − 𝑊𝑒𝑥𝑝

𝑊𝑒𝑥𝑝|

𝐸𝑃 = |0.1344 − 0.126

0.126| 100% = 6.67%

Valor teórico Valor experimental

Error

Absoluto Porcentual

Trabajo 0.1344 0.126 0.0084 6.67%

Como se puede observar en el experimento de laboratorio de física obtuvimos un error

porcentual de 6.67% para el trabajo, este porcentaje es mayor que el 5%, eso quiere decir que

no está dentro de lo establecido, lo cual se debe a que no se realizó con el cuidado necesario.

ANALISIS DE RESULTADOS



En conclusión en esta práctica observamos:

Solo realizamos trabajo si aplicamos una fuerza sobre un objeto, éste se mueve. Esto

quiere decir que debe haber un desplazamiento de por medio para que haya trabajo. El

trabajo es una magnitud escalar

Se comprobó que el trabajo realizado por el móvil tiene un error porcentual de 6.67%.

El trabajo realizado en un cuerpo se transforma en energía.

Antes de iniciar el experimento se debe tener una fija de lo que trata el tema.

Se debe saber cómo utilizar los instrumentos y equipos de laboratorio de física.

Tener orden y una buena coordinación con todos los miembros del equipo.

Debemos revisar que todo el equipo este en su posición ya que si algún material es

movido o alterado puede modificar la prueba.

SUGERENCIAS



https://duoperfecto.wordpress.com/marco-teorico/

http://solorisas07.blogspot.pe/2014/10/marco-teorico-trabajo-y-energia-trabajo.html

http://fisicamec2.blogspot.pe/2011/08/marco-teorico.html

http://grupo3trabajoenergiacinetica.blogspot.pe/2012/05/v-behaviorurldefaultvmlo.html

https://duoperfecto.wordpress.com/marco-teorico/

http://solorisas07.blogspot.pe/2014/10/marco-teorico-trabajo-y-energia-trabajo.html

http://fisicamec2.blogspot.pe/2011/08/marco-teorico.html

http://grupo3trabajoenergiacinetica.blogspot.pe/2012/05/v-behaviorurldefaultvmlo.html

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