K. I. Contreras Reynaga, S. Y. Lujan Narrea, O. J. Meja Daz, J.G. Mendoza Guevara, L.P. Ruiz Castillo, Z. Umia Celis.Escuela Profesional de Ingeniera Ambiental, Universidad Nacional del CallaoAv. Juan Pablo Segundo 306, Bellavista CallaoKevincontrerasreynaga@gmail.com, antak_01@outlook.com, jomd_sc@hotmail.com, gianella_mg_18@hotmail.com, lizeth_18_jiyeon@hotmail.com ,zuriel_unmsm@hotmail.com.Realizado el 9 de junio del 2014; presentado el 16 de junio del 2014RESUMENEl presente trabajo tiene la finalidad de analizar la variacin de la energa cintica realizado por un mvil, para lo cual se utilizaran los diferentes sensores para poder calcular la variacin de la energa cintica que se transformara en trabajo.Palabras claves: Energa, cintica, velocidad, porcentaje de error.

FSICA I FACULTAD DE INGENIERA AMBIENTAL Y RECURSOS NATURALES JUNIO 2014-ATEOREMA DEL TRABAJO Y ENERGA

FIARN (2014) 7

INTRODUCCIN El teorema de trabajo y energa cintica demuestra que un mvil con velocidad describe una cantidad de energa llamada energa cintica la cual se convertir en trabajo realizado por el mvil.FUNDAMENTO TERICOEl trabajo, por sus unidades, es una forma de transferencia o cambio en la energa: cambia la posicin de una partcula (la partcula se mueve). ste cambio en la energa se mide a partir de todos los efectos que la partcula sufre, para el trabajo, los efectos son todas las fuerzas que se aplican sobre ella (trabajo neto o trabajo total W).Elteorema del trabajo y la energarelaciona stos dos conceptos: El trabajo efectuado por la fuerza neta sobre una partcula es igual al cambio de energa cintica de la partcula:

Este teorema es vlido tanto en el mbito de laMecnica Clsicacomo en el de laMecnica relativistade partculas Sin embargo, no es como lo esperbamos en lamecnica de medios continuoso deformables necesita ser reformulado, ya que un slido deformable sobre el que se realiza trabajo puede almacenar energa en forma deenerga potencial elsticao disiparla pordeformacin plstica, sin que el trabajo realizado se convierta en energa cintica. De hecho para un sistema que incluya medios continuos deformables, en el que seconserve la energase puede definir el incremento de energa interna como:

DemostracinEn el mbito de lamecnica newtonianaresulta fcil demostrar el teorema de las fuerzas vivas para una partcula:

Siendola energa cintica de la partcula; y r1y r2 ,los vectores posicin inicial y final respectivamente.

MATERIALES Y EQUIPOSNMATERIALCANTIDAD

1.Computadora 1

2.Interface 1

3.Sensor de movimiento circular1

4.Carro pascar1

5.Carril de aluminio con tope magntico y polea.1

6.Set de masas de 1

7.Pabilo color negro1

ACTIVIDADESActividad N 1:Esta actividad ser utilizada para poder calcular la variacin de la energa cintica, utilizando la velocidad, la masa segn la siguiente formula:

CUESTIONARIO1. En el experimento realizado, dira usted que la fuerza ejercida por la masa colgante es conservativa o disipativa. Explique su respuestaEs conservativa ya que se considera de que no existe rozamiento cintico por lo tanto se cumple la conservacin de la energa mecnica ya que la energa no vara.2. La fuerza con la que el carro pascal es desplazado es conservativa o disipativa. Es conservativa, ya que la fuerza que se ejerce es de la tensin generada por la cuerda. Una fuerza conservativa es aquella en la que no se produce cambio de energa mecnica.3. Las fuerzas de rozamiento juegan un papel importante en la experiencia?No, ya que en el experimento realizado no consideramos la fuerza de rozamiento solo la velocidad inicial y la distancia para el teorema de trabajo y energa.4. cmo calculara la cantidad de energa que se convierte en calor en el experimento realizado?La cantidad de energa que se convierte en calor se realiza hallando la energa cintica del experimento donde se manifiesta al liberar energa que intercambian los cuerpos.5. Para qu tipos de fuerza es vlido el Teorema trabajo-cintica?Es vlido para todo tipos de fuerzas conservativas hablamos de fuerzas a favor del movimiento que crean una aceleracin por lo que crean un trabajo recorriendo distancia y son capaces de originar una energa cintica. Se consideran en este grupo a la fuerza gravitatoria, potencial elstica y una fuerza.6. Analice el trabajo sobre el movimiento horizontal de una persona al caminar y luego al correr se conserva el trabajo de la fuerza de gravedad?Si, ya que se trata de un camino horizontal pues se refiere que no vara su altura, pues al caminar no existe una elevacin considerable del cuerpo de la persona pero al correr si, entonces al obtener una altura tiene trabajo negativo (en contra de la fuerza de gravedad) se recompensa con la bajada (a favor de la fuerza de gravedad).7. Si un objeto no realiza trabajo implica que no posee cambio de energa o cambio de energa mecnica?Si un objeto no ha realizado trabajo entonces su energa se mantiene constante, su energa no cambia.8. Si una gra se mueve con velocidad constante sobre el plano horizontal. Qu ocurre con el trabajo sobre la gra?El trabajo sobre la gra sera igual a cero ya que la velocidad es constante en toda su trayectoria y adems si se encuentra en un plano horizontal no existe energa gravitatoria ni elstica.9. Puede un sistema tener energa cintica igual a cero y cantidad de movimiento distinta de cero? Puede un sistema tener energa cintica diferente de cero y cantidad de movimiento igual a cero?Para el primer caso si la Ec =0Ec= 1/2 (m)(v) =0 m=0 la v=0 Si es as implicara necesariamente que la p = mv =0En el segundo caso es S, se tienen dos pelotas idnticas que se mueven en direcciones contrarias paralelas con mismas velocidades, la Ec (que es un valor escalar) del sistema es diferente de cero, pero la cantidad de movimiento del sistema (que es un vectorial) es nulo por tener direcciones contrarias.10. Qu requiere ms trabajo para detenerse: un camin ligero o un camin pesado con la misma cantidad de movimiento que se mueven por un camino horizontal?Al ser el primero ms pesado es el que ocasiona ms trabajo para detenerse pues este se define como la fuerza por la distancia, en donde la fuerza horizontal se define a su vez como la masa por la aceleracin. Siendo la masa mayor as es la fuerza por consiguiente el trabajo.11. En una fbrica para elevar una carga pesada a travs de una polea, un obrero debe acercarse al suelo para elevar la carga, en cambio cuando la carga est subiendo el obrero se mantiene derecho. Analice el trabajo que realice el obrero en ambos casos.Pues al inicio justo en el momento de levantar la carga es necesario transmitir energa cintica a la polea para hacer que la carga pierda contacto con el suelo, cuando ya est subiendo, el cuerpo de la persona necesita estar derecho porque necesita mayor estabilidad para jalar a la carga y evitar ocasionar fuerzas innecesarias que eviten que se eleve la carga.12. Si un cohete durante despegue lo hace con rapidez constante, entonces la fuerza que ejercen los motores y el peso del cohete es el mismo, entonces el trabajo total de esas fuerzas es cero, Ser el cambio de energa cintica nulo?, Cumple con el Teorema de Trabajo Energa Cintica? ExpliqueEl cambio de energa cintica es nulo ya que al no poseer aceleracin la velocidad se mantiene y no genera otro valor para la energa cintica, no cumple con el teorema de Trabajo Energa Cintica ya que necesita de la aceleracin.13. El teorema del trabajo y energa es vlido para un cuerpo que gira sobre una trayectoria circular. Analice cuando el cuerpo realiza un M.C.U y un M.C.U.VEn un M.C.U:Debemos entender que la energa cintica de rotacin es simplemente la suma de las energas cinticas de traslacin ordinarias de todas las partculas del cuerpo referidas al centro de masa del mismo, y no una "nueva clase de energa". Esto se pone bien en evidencia si tenemos en cuenta que la velocidad de la partcula i-sima del cuerpo con respecto al centro de masa de ste.As tenemos la siguiente formula:

En un M.C.U.V:Aqu utilizamos el concepto de conservacin de la energa segn sea conveniente.14. Dentro de un barco que acelera en el mar se ubica un obrero, que observa que el barco est en reposo respecto a l . entonces el teorema de trabajo energa cintica del barco que acelera slo ser vlido para un observador que se ubica en el muelle?. Explique.S, ya que para el observador le ser ms fcil darse cuenta de la variacin de la energa cintica y el trabajo que emplea las fuerzas que actan en el barco, en cambio para el obrero, que est en el barco, no lo notara debido a que piensa que sigue teniendo la misma energa.16. El teorema de trabajo y energa cintica es vlido para masa variable? Explique.Cuando se posee masa variable no se puede aplicar este teorema, porque sera otro tipo de energa cuantificable.17. Qu son los muros de contencin? Por qu son ms eficientes los muros de contencin que se elaboran con hormign armado?Los muros de contencin se utilizan para detener masas de tierra u otros materiales sueltos cuando las condiciones no permiten que estas masas asuman sus pendientes naturales. Estas condiciones se presentan cuando el ancho de una excavacin, corte o terrapln est restringido por condiciones de propiedad, utilizacin de la estructura o economa.Muros de contencin de hormign armado: Los elementos que componen este tipo de muros son bsicamente el hormign y las armaduras de acero. stas slo son necesarias en caso de necesitarlo estructuralmente, pero aqu las tendremos en cuenta. Estos muros funcionan por flexo-compresin.Otros elementos implicados en el sistema son la base de limpieza de mortero bajo la zapata del muro y los elementos de drenaje que son el tubo drenante y la tela impermeable.Este tipo de muro puede ser de contencin del terreno con un espacio exterior o bien con un espacio interior habitable, con el consiguiente trasdosado que incluya el aislamiento trmico necesario.Los elementos de drenaje son necesarios aunque el muro est en un espacio exterior. Esto es para proteger el hormign y el acero del deterioro a causa de la infiltracin del agua.

18. Una mquina o un sistema mecnico de poleas puede multiplicar la fuerza y la velocidad simultneamente? Explique con ejemplos.S ya que un sistema mecnico incluye las energas potenciales y cinticas que posee un cuerpo. Por ejemplo en los ascensores, mediante un sistema de poleas y masas se usan las energas de estos mismos para poder cargar masas mayores.19. Debido a la alta energa cintica de los ros actualmente se utilizan los gaviones para reducir la perdida de suelo en las mrgenes del rio. Explique qu materiales se usa para construccin, as como el funcionamiento de los gaviones para ese caso.Los gaviones son paraleleppedos rectangulares a base de un tejido de alambre de acero, el cual lleva tratamientos especiales de proteccin como la galvanizacin y la plastificacin.Los materiales utilizados son: La malla (est formada por acero galvanizado con zinc, ya que, al ser el zinc ms oxidable que el hierro y generar un xido estable protege al hierro de la oxidacin producida por el oxgeno del aire, este galvanizado consta de tres capas que utilizaran 270 gramos de zinc. En casos de condiciones particularmente agresivas para el zinc se dispone de alambres fuertemente galvanizados que adems estn revestidos en PVC, los casos donde se producira una mayor oxidacin de la malla son cuando la malla se encuentra alternativamente sumergida y al aire) y las piedras para el relleno que deben tener un elevado peso especfico no ser friables, poseer un tamao mnimo superior a la mayor medida de la malla y un mximo que se encuentre en el orden del doble mnimo. El relleno de gavin que ha de formar la base, conviene que se haga con piedras pequeas a fin de facilitar la flexin del conjunto en caso de socavaciones.Funcionamiento: Los gaviones al estar constituidos por malla y piedras, son estructuras altamente permeables, lo que impide que se generen presiones hidrostticas para el caso de obras de defensas ribereas, del mismo modo se constituyen como drenes que permiten la evacuacin de las aguas, anulando la posibilidad de que se generen empujes desde la cara seca de la estructura.20. En el movimiento del caudal de agua en una tubera o canal. Describa a nivel bsico como se puede medir la energa cintica del caudal.Se puede expresar como: KE = (Vfinal-Vinicial)/2Donde al cambio est relacionado con la diferencia entre las velocidades del lquido en los puntos a lo largo del sistema. En la mayora de las ocasiones la velocidad en el punto 1 ser cero y las necesidades de energa sern las requeridas para alcanzar la velocidad del lquido deseada.21.- Debido a la alta energa cintica de las placas tectnicas, mencione los mtodos de ingeniera que se usan para medir su velocidad. Para poder medir la velocidad de las placas, en la actualidad se utilizan dos mtodos:La Interferometra basal ruay larga (VLBI, del ingls Very Long Baseline Interferometry) Tcnica de posicionamiento por satlite que utiliza el Sistema de Posicionamiento Global (GPS).En ambos mtodos se toman fotos satelitales y se compran con puntos de referencia estacionarios que son los qusares cm esto se puede determinar con una margen de error de 2cm la distancia que se mueven las placas tectnicas.22. Por qu las turbinas de las centrales hidroelctricas se ubican debajo de una represa de agua?Porque hacen que la energa potencial de gravedad se transforme en energa cintica y es entonces que el agua posee mayor velocidad por lo cual genera mayor cantidad de movimiento para mover la turbina y eso por eso que genera mayor energa elctrica y es ms eficiente para la generacin de electricidad.23. Porque una central geotrmica usa agua fra en las tuberas de ingreso hacia el interior de la tierra? Porque que no ingresa agua a 0c?Una central geotrmica funciona de la siguiente manera: primero se clavan dos tubos en la tierra donde en el primer tubo se inyecta agua y llega al fondo de la tierra y este se calienta y asciende en el segundo tubo en forma gaseosa donde se ubican unas turbinas que lo transforman en energa.24. En que consiste el proyecto en la captacin de la energa cintica de los vientos a partir de postes largos que oscilan. Explique a nivel bsico.Se le conoce como obtencin de la energa elica pues se utiliza la energa cintica de los vientos para provocar movimiento en los postes. El viento realiza trabajo en el poste, lo que significa que aumenta su energa y esa energa es transformada y utilizada posteriormente.Aunque esto tambin tiene un impacto ambiental pues modifica un poco los vientos y eso trae consecuencias como variacin en las formaciones de nubes.25 cul tiene mayor energa cintica la lluvia que llega al suelo o la escorrenta que se genera? explique.Para este caso la lluvia que llega al suelo tiene mayor energa cintica ya que la escorrenta al ser agua que circula en una cuenca de drenaje se lleva consigo un poco de suelo y su energa sera menor a causa de los choques.

26. Aumenta, se mantiene o disminuye la erosin de los suelos, si a este se le deja una cubierta vegetal o rastrojos? Explique con energa cintica.Disminuye la erosin del suelo cuando se encuentra rastrojo o cubierta vegetal, esto es debido a que disminuye la velocidad del viento, por lo tanto disminuye la accin de la energa cintica.27. Explique en donde ha ido a parar la energa potencial que tena las aguas de un rio de alta montaa despus de llegar al mar. Explique durante su trayecto del agua.En las partes ms altas de la montaa cuando posee mayor energa potencial, la energa potencial fue a transformarse en elctrica, en la parte media del trayecto del agua se usa en la industria agrcola y ya en la parte marina lo aprovechan la energa cineteca.28. se tiene un gato hidrulico para elevar una carga por qu se usa palanca o manivela larga? Analice el trabajo con la que se genera con la manivela y el trabajo con la que sube la carga.La utilizacin de la palanca o manivela es para generar un mayor torque, por lo tanto una mayor fuerza para elevar una gran cantidad de peso. El trabajo que genera la manivela es el mismo con el que sube la carga.CONCLUSIONES

En este informe hemos podido apreciar las ventajas de usar la energa mecnica en la vida cotidiana, nos facilita mucho la vida y nos ayuda a entender algunos fenmenos poco comunes para nosotros. Vimos muchos ejemplos y aplicaciones de la energa mecnica, gracias a estos descubrimientos podemos utilizar diversos instrumentos en distintas aplicaciones.