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Experiencias de la energia
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Experiencias de la energia

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atencion estudiantes de grado 11, en esta guia se encuentran las experiencias de laboratorio que vamos ha desarrollar en esta primera parte

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  • 1. I.E.M. ESCUELA NORMAL SUPERIOR DE PASTO AÑO ESCOLAR 2012 NIVEL MEDIA JORNADA MAÑANA GRADO ONCE PERIODO SEGUNDO AREA CIENCIAS NATURALES Y EDUCACION AMBIENTAL ASIGNATURA FISICA PROFESOR LUIS CARLOS RUIZ BENAVIDESESTANDAR DE COMPETENCIA: Identifico aplicaciones de diferentes modelos físicos en procesosindustriales y en el desarrollo tecnológico, analizando críticamente las aplicaciones de su uso.LOGRO: Proporcionar explicaciones formalizadas, mediante modelos matemáticos acerca de losconceptos de trabajo, potencia, energía y a partir de ellos emitir juicios acerca del funcionamientode las máquinas al explicar las leyes de conservación tanto de la energía como del momentumlineal a fin de poder resolver problemas de situaciones que suceden en nuestra vida. EXPERIENCIAS DE LABORATORIO (COSERVACION DE LA ENERGIA)Experiencia No 1LOGRO ESPECÍFICO: Analizar y aplicar los conocimientos aprendidos sobre la energía potencialMateriales: 1 lata de café o de leche, 2 tapas de plástico, goma elástica o resorte de amarrarbilletes, 2 palos o astillas de madera pequeños, tijeras, cinta pegante, 2 pesos pequeños (piedraspequeñas de igual tamaño, pilas secas viejas)Procedimiento: • utiliza un abrelatas para abrir los extremos de la lata de café • con las tijeras haz un orificio mediano en cada tapa de plástico • realiza un nudo de tal forma que se obtenga un número ocho con la goma de plástico • con la cinta pegante ata a la goma de plástico los dos pesos pequeños, tratando de colocarlos estos al centro de la goma • ubica la goma elástica con los pesos atados en la lata de café • coloca los dos pedazos de palo atravesando las dos tapas de plástico previamente situadas en la lata de café, de tal manera que estos trozos sirvan de sostén de la gomaCuando todo el procedimiento esté ya realizado haz rodar dicha lataActividad 1. • Describe lo que observas • ¿Por qué la lata se regresa? • ¿Qué tipo de energía se presenta? • Complementa tus ideas observando el siguiente video: http://www.youtube.com/watch? v=zljMGEWYIqI&feature=related
  • 2. I.E.M. ESCUELA NORMAL SUPERIOR DE PASTO AÑO ESCOLAR 2012 NIVEL MEDIA JORNADA MAÑANA GRADO ONCE PERIODO SEGUNDO AREA CIENCIAS NATURALES Y EDUCACION AMBIENTAL ASIGNATURA FISICA PROFESOR LUIS CARLOS RUIZ BENAVIDESESTANDAR DE COMPETENCIA: Identifico aplicaciones de diferentes modelos físicos en procesosindustriales y en el desarrollo tecnológico, analizando críticamente las aplicaciones de su uso.LOGRO: Proporcionar explicaciones formalizadas, mediante modelos matemáticos acerca de losconceptos de trabajo, potencia, energía y a partir de ellos emitir juicios acerca del funcionamientode las máquinas al explicar las leyes de conservación tanto de la energía como del momentumlineal a fin de poder resolver problemas de situaciones que suceden en nuestra vida.Experiencia No 2LOGRO ESPECÍFICO: Analizar y aplicar los conocimientos aprendidos sobre la conservación de laenergía térmica en mecánicaMateriales: 1 matraz, 2 tubos de vidrio o de plástico, 1 tapón con dos orificios, 1 taza de agua, 1mechero de alcohol, 1 metro de alambre dulce, 3 barras de plastilina, fósforos o encendedor, 1soporte metálico.Procedimiento: • Ata el matraz con el alambre dulce al soporte metálico de tal forma que el matraz quede suspendido en el aire. • Agrega la taza de agua al matraz • Coloca los 2 tubos de vidrio en el tapón de tal manera que estos formen una hélice. • utiliza el tapón para cubrir el matraz, para que no haya fuga de aire cubre con plastilina tanto el matraz como los 2 tubos de vidrio. • Acerca el mechero al matraz y prende este con el encendedorCuando todo este procedimiento esté ya ejecutado responde a la siguiente actividad Actividad 2: • Realiza una explicación de lo observado • ¿Cómo explicas la conversión de la energía térmica en energía mecánica? • ¿Cuál ley de Newton se aplica en este experimento? ¿Por qué? • Realiza la consulta sobre la máquina de vapor denominada “LA AELOPIA DE HERÓN” • Complementa tus ideas observando el siguiente video: http://raulquijano.nixiweb.com/Fuerza-Energia/IndiceConoEnergia.html
  • 3. I.E.M. ESCUELA NORMAL SUPERIOR DE PASTO AÑO ESCOLAR 2012 NIVEL MEDIA JORNADA MAÑANA GRADO ONCE PERIODO SEGUNDO AREA CIENCIAS NATURALES Y EDUCACION AMBIENTAL ASIGNATURA FISICA PROFESOR LUIS CARLOS RUIZ BENAVIDESESTANDAR DE COMPETENCIA: Identifico aplicaciones de diferentes modelos físicos en procesosindustriales y en el desarrollo tecnológico, analizando críticamente las aplicaciones de su uso.LOGRO: Proporcionar explicaciones formalizadas, mediante modelos matemáticos acerca de losconceptos de trabajo, potencia, energía y a partir de ellos emitir juicios acerca del funcionamientode las máquinas al explicar las leyes de conservación tanto de la energía como del momentumlineal a fin de poder resolver problemas de situaciones que suceden en nuestra vida.Experiencia No 3LOGRO ESPECÍFICO: Analizar y aplicar los conocimientos aprendidos sobre la conservación de laenergía mecánica Materiales: 1 manguera transparente de aproximadamente 2 m de largo y 1 pulgada de grosor, 1 balín, soporte metálico de 70 cms, 3 pinzas para soporte, silicona, 1 metro, 1 metro de PVC, 2 codos de PVC de 1 pulgada, tabla de madera de 120 cm Con los materiales anteriores realizo el diseño del esquema propuesto de tal manera que el balín ruede por la manguera, la altura inicial de donde se deja rodar el balín es de 65 cms,la pequeña montaña que se observa debe estar a una altura de 45 cms y el pequeño círculo que seforma con la manguera debe estar a una altura de aproximadamente 20 cms de la base. Actividad 3: • Realiza una explicación de lo observado • ¿Cómo explicas la conservación de la energía mecánica? • ¿Cómo calculo la velocidad mínima con que llega el balín al final de su trayectoria? • Complementa tus ideas observando el siguiente video: http://www.youtube.com/watch?v=Cb7kxZqHPvM&feature=related
  • 4. ENERGÍA POTENCIAL Y CINÉTICA (CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA)1. OBJETIVO.Estudiar la ley de la conservación de la energía mecánica.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOSa. Observar la variación de la energía cinética en función de la energía potencial gravitacional de una partícula.b. Observar la variación del alcance horizontal en función de la energía cinética inicial en un tiro parabólico de una partícula.c. Efectuar medidas de pendientes en una gráfica realizada en papel milimetrado.d. Determinar indirectamente la ley de la conservación de la energía mecánica. 3. SISTEMA EXPERIMENTAL 3.1 Material Requerido • Hilo • Balín de acero • Cuchilla de afeitar • Regla • Papel carbón • Soporte vertical • Plano metálico3.2 MONTAJE EXPERIMENTALEn el montaje de la figura, el péndulo está formado por un balín suspendido de un hilo de coser y la cuchilla de afeitar se disponeexactamente en el punto A, con el filo dispuesto, de tal forma que corte el hilo cuando el balín llegue a ese punto, después desoltarse desde una altura h.I3.3 CHEQUEO INICIAL Y MINIMIZACIÓN DE ERRORES SISTEMÁTICOSEl soporte vertical así como la guía del plano metálico deben estar fijos a la mesa. Verifique que la nuez que asegure la varilla de lacual va a pender el hilo esté bien ajustada. Asegúrese que el plano metálico se coloque de tal forma que el plano del movimientodel balín coincida con él. Esta verificación debe hacerse cada vez que va a liberar el balín desde una altura h.4. CONSIDERACIONES TEORICASEmpecemos recordando que la suma de la energía cinética y potencial gravitacional de un objeto de masa m que se encuentra enun campo gravitacional g se conserva en el tiempo y se conoce como energía mecánica, esto es E = K + U; donde K la energíacinética dada por K = mv2/2, y v la velocidad del objeto. U es la energía potencial dada por U = m*g*h; donde g es la aceleración dela gravedad, esto es la magnitud del campo gravitacional g y h la altura a la cual se encuentra el objeto, medida desde el nivel dereferencia que se use para determinar la energía potencial.
  • 5. IEntonces para un objeto que pasa de una situación inicial (i) a una final (f), es posible aplicar la ley de la conservación de laenergía en la forma Ki + Ui = Kf + Uf, Esto es m*Vi2/2 + m*g*hi = m*Vf2/2 + m*g*hfComo Usted habrá observado a medida que h se incrementa, el alcance horizontal del balín, x, también aumenta. De igual maneraes posible que usted haya percibido que cada vez que se aumenta h, es decir, cada vez que aumenta la energía potencialgravitacional del balín, también aumenta la velocidad con que éste abandona el punto A. Esto significa que x crece con lavelocidad del balín en ese punto. Entonces si x crece con la velocidad del balín en el punto A, usted podría pensar que x crece conla energía cinética que el balín ha adquirido en A.La ley de la conservación de la energía establece que la energía cinética del balín en el punto A, mv 2/2, es igual a la energíapotencial gravitacional del balín antes de ser liberado, m*g*h, medida desde la horizontal que pasa por A, esto esm*g*h = m*V2/2. (1)Además, usted recuerda que cuando una partícula describe un movimiento semiparabólico la trayectoria es parabólica y portanto, el alcance horizontal, x, está dado por x = v*t, donde v es la componente horizontal de la velocidad inicial (velocidad delbalín cuando pasa por el punto A) y t es el tiempo de vuelo de la partícula, mientras que y, es la altura que desciende la partículadesde el punto A (borde de la mesa), en el caso que nos ocupa, está dado por y = g*t 2/2, donde g es la aceleración de la gravedad yt como se mencionó antes es el tiempo de vuelo de la partícula. De estas dos ecuaciones se puede obtener una expresión para v2v2 = g*x2/(2y)Reemplazando esta expresión para v2 en la ecuación (1) usted obtiene una expresión algebraica para h,Ih = x2/4(y)PROCEDIMIENTO Y ANÁLISIS.Laboratorio de Energía Potencial y cinética. Conservación de la energíaFecha: Profesor:Nombre y código de los integrantes del grupo:________________________________________________________________________________________________________________________________Se suelta el balín desde una altura h y cuando pasa por el punto A, la cuchilla corta el hilo y el balín sigue hasta tocar el suelo enel punto x, tal como se muestra en la figura 1. Recuerde que el plano del movimiento del balín debe ser paralelo al del planometálico, donde Usted determinará la altura h de la cual se libera el balín.PREGUNTA: Qué tipo de trayectoria sigue el balín después de abandonar el punto A?____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________• Usted puede determinar la altura h, desde la cual suelta el balín, en lahoja de papel que adhiere al plano metálico coincidente con la trayectoriadel balín desde que lo suelta hasta que llega al punto A. Cuál es la medidade h? (Tabla 1).• Para un mismo valor de h, libere el balín al menos tres veces y determineel valor de x. Observa alguna dispersión en el valor de x? Cuál es la medidade x?.• Tome al menos 6 valores diferentes de h y repita el procedimientoanterior. (Tabla 1).IPREGUNTA: ¿El alcance horizontal depende de y?__________________________________________________________________________________________________________________________________________A partir de sus datos, ahora es posible encontrar una relación matemática entre h y x, h = f(x) para este propósito realizo lagráfica en papel milimetrado de h en función de x. ¿Qué relación encuentro?__________________________________________________________________________________________________________________________________________A partir de sus datos, ahora encuentro una relación matemática entre h y x2, esto es h = f(x2). Realizo la gráfica de esta y
  • 6. encuentro la expresión matemática correspondientePREGUNTA: Cuál es el valor de la pendiente de esta curva?__________________________________________________________________________________________________________________________________________PREGUNTA: Para h = f(x2) a partir de sus mediciones experimentales está de acuerdo con la ley de la conservación de la energía?.Calcule y__________________________________________________________________________________________________________________________________________PREGUNTA: Cuál es el porcentaje de error de su resultado?__________________________________________________________________________________________________________________________________________PREGUNTA: Cuáles son las causas de error?__________________________________________________________________________________________________________________________________________CONCLUSIONES:Nota: Adjuntar los cálculos realizados.

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