Experimento: conservación de la energía mecánica

Autor: S. Gil y E. Rodríguez.
Fuente: Física re-creativa.

Para cursos “un poquito” avanzados. El objetivo de este experimento es estudiar la conservación de la energía mecánica (suma de la energía cinética más la energía potencial) en un sistema simple.
Usando un péndulo simple, similar al ilustrado en la figura, un fotointerruptor y un goniómetro (o bien una regla) para medir las amplitudes del péndulo, se propone estudiar cómo varía la energía cinética del péndulo al pasar por la posición de equilibrio en función de la energía potencial máxima. La figura muestra un péndulo simple con una obstrucción rectangular de ancho d para determinar la velocidad del péndulo en su posición de equilibrio. La longitud efectiva del péndulo es Lo. La configuración ilustrada restringe el movimiento del péndulo a un solo plano.
En la parte inferior del péndulo se une al mismo un objeto opaco (trozo de cartón o plástico) de un ancho d de aproximadamente 5 cm. Esta obstrucción, se usa para medir la velocidad del péndulo al pasar por la posición de equilibrio. Para determinar con la mayor precisión y exactitud posible la velocidad, se necesita determinar el ancho real de la obstrucción midiendo con una regla o un calibre. Seguidamente, determinar el ancho efectivo del mismo “visto” por el fotointerruptor. Para ello se debe colocar el fotointerruptor sobre una mesa y una regla graduada, de modo de poder medir la posición en que el fotointerruptor detecta el ingreso y el egreso de la obstrucción. La distancia entre estos dos puntos determina el ancho efectivo de la obstrucción. Si el haz del fotointerruptor fuese un pincel de luz de sección despreciable, el ancho efectivo y el real en la obstrucción serían iguales. Como esta condición no siempre se cumple, es conveniente determinar el ancho efectivo, def, de la obstrucción, como está indicado.
Utilizar un goniómetro para medir el ángulo desde el cual sujeta el péndulo o bien una regla que le permitan ubicar la posición del punto de partida del péndulo. Desde el programa que controla el fotointerruptor, elegir la opción que permita medir el tiempo de tránsito de la obstrucción por la posición de equilibrio. Medir la posición inicial del péndulo (amplitud) y el tiempo de tránsito (Ttr) por la posición de equilibrio del mismo. Repetir esta medición para amplitudes que varíen entre 5º y 80º en pasos de 5º aproximadamente. En todos los casos se determinará el tiempo de tránsito para por lo menos tres pasadas consecutivas del péndulo por el fotointerruptor.
Asimismo, será bueno determinar los valores de las amplitudes sucesivas, de modo de poder estimar la pérdida de energía por ciclo.

Contiene cálculos y fórmulas demostrativas.

Para descargar este experimento hacer clic aquí: http://www.mediafire.com/?mnzckoktnw640nu

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