Se replantea la práctica Conservación de la Energía Mecánica Total para efecto de mejorar la información suministrada en la guía oficial.
Objetivo General
Verificar el Principio de Conservación de la Energía Mecánica Total en un montaje de montaña rusa.
Objetivos específicos
- Determinar la energía cinética, la energía potencial gravitatoria y la energía mecánica, en diferentes ubicaciones de la trayectoria de la montaña rusa.
- Comparar la energía mecánica en diferentes puntos de la trayectoria.
Equipos requeridos
- Pista de montaña rusa con sus accesorios (Rolller Coaster)
- 3 carros de diferentes colores y masas.
- Masas.
- 4 fotocompuertas.
- Regla graduada.
- Balanza analógica.
- Computadora de mesa con sus accesorios.
- Interface.
- Cableado con conectores.
Marco teórico
Agregar a lo explicado en la guía oficial, un análisis del Principio de Conservación de la Energía Mecánica Total a lo largo de la trayectoria del móvil, en la montaña rusa.
Procedimiento
- Montar la montaña rusa (Ver guía oficial).
- Completar el montaje anterior con los sensores, la interface y la computadora (Ver guía oficial).
- Preparar el software DataStudio para el registro de mediciones (Las velocidades en los puntos A, B, C y D). Utilizar medidor digital.
- Una vez ubicados los sensores de fotocompuerta (Puntos A, B, C y D, de la guía oficial), medir la altura de estos puntos desde el carril a la mesa (Punto de referencia de la energía potencial).
- Medir la masa de cada carro con la balanza analógica.
- Lanzar cada uno de los 3 carros de diferentes colores desde el punto A, con velocidad inicial cero (si se puede). Cada color representa una masa diferente.
- Registrar las velocidades de los puntos A, B, C y D, obtenidos a través del software DataStudio, en la tabla elaborada en la guía oficial. Registrar también las alturas y masas.
- Realizar los cálculos y comparaciones solicitadas.
Análisis de resultados
- Registrar las mediciones de las masas de los carros, así como las alturas y velocidades en los puntos A, B, C y D de la montaña rusa, en la tabla ubicada en la guía oficial. Establecer esta tabla, completada, en el informe. ¿Varió el valor de la rapidez, en un mismo punto, para los tres carros?Justificar teóricamente esta observación.
- Calcular las energías cinética, potencial gravitatoria y mecánica, de los puntos A, B, C y D, a partir de las velocidades, masas y alturas, medidas. Elaborar una tabla con estos resultados. ¿Varió el valor de las energías, a medida que aumentó la masa de los carros?
- Comparar las energías mecánicas de los puntos señalados, con la ecuación correspondiente de error porcentual. Registrar los resultados en una tabla elaborada para tal fin.
Conclusiones
Una vez realizada las comparaciones de las energías mecánicas en diferentes puntos de la trayectoria, ¿se puede inferir que se cumple el Principio de Conservación de la Energía Mecánica Total? Los criterios que pueden ayudar a esta verificación, son los siguientes:
- Si la mayoría de las comparaciones dan como resultado un error porcentual menor al 5%, se cumple este Principio.
- Si la mayoría de estas comparaciones dan como resultado un error porcentual mayor al 5%, no se cumple.
- Si los resultados son mixtos, queda de parte del estudiante verificar su cumplimiento. Por supuesto, debe sustentar su punto de vista.
Si no se cumple este Principio, ¿Por qué?. Se manejan tres errores: humanos, sistemáticos y aleatorios. Apartando estos errores, ¿qué otro factor pudiera haber influido para que no se cumpliera el principio de la Conservación de la Energía Mecánica Total?
La conclusión es individual
