BIENVENIDOS COMPAÑEROS POLITÉCNICOS

EXPERIMENTO DE 

FÍSICA

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TOBOGÁN

OBJETIVO GENERAL:

Analizar y aplicar los conocimientos sobre la realización de nuestro experimento   de Energía Cinética y Potencial.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Observar un evento de movimiento de las energías.

Construir un tobogán, el cual explique la diferencia entre energía cinética y potencial.

Concepto:

Tobogán.- es una construcción de carácter recreativo, que consiste en una rampa deslizante elevada en su parte posterior por una escalera que permite el ascenso a la parte superior para proceder al deslizamiento sobre la superficie. Se puede considerar como la parte central de la diversión en los parques acuáticos modernos.

HISTORIA

Originariamente la palabra inuit hacía referencia a un trineo construido con tablas de madera curvadas en la parte anterior. La etimología de la palabra "tobogán", viene del francés "tabaganne", término adaptado del idioma Micmac, (propio de una tribu india de Canadá y perteneciente a las lenguas algonquianas) por canadienses francófonos a principios del siglo XIX.

En inglés la palabra toboggan se refiere a un trineo grande para ser usado como transporte en la nieve.

POR SU FORMA

Tobogán tubo. Consiste en una estructura circular de plástico a través de la cual se deslizan los niños.

Tobogán en espiral. La superficie de deslizamiento es plástica y describe una curva que puede ser más o menos cerrada.

 Tobogán de varias pendientes. La superficie presenta dos o más pendientes de deslizamiento.

Tobogán acuático. Propio de parques acuáticos, sobre su superficie corre una película de agua que favorece el deslizamiento. Este tobogán puede ser de gran longitud y contar con diferentes alturas y numerosas curvas en su recorrido. A diferencia del resto, en el tobogán acuático se pueden adoptar diferentes posturas de arranque:

  Sentado

 Tumbado hacia atrás

  Tumbado hacia delante

Por el tipo de acceso

Al tobogán se puede acceder directamente por una escalera o bien a través de una construcción en que los niños se pueden entretener aportando además valor estético al conjunto. La estructura puede adoptar las más variadas formas: torreta, fuerte, casita, etc. Así mismo, el acceso puede producirse a través de varios elementos bien alternativamente bien en el mismo juego: escaleras, cuerdas, espalderas, etc.

Parte Práctica

Como hacer un tobogán a Escala

Materiales:

Clavos

Pegamento

Madera

Martillo

Motor Para que recorra el agua

Agua

DESARROLLO DE LA PRÁCTICA

MATERIAL Y EQUIPO

    Tobogán

            Esfera de acero

       Cronómetro

   Papel

               Regla de un metro

1. La "Ley de Conservación de la Energía" nos dice que la energía inicial es igual a la energía final.

Ei = Ef

2. La energía cinética inicial más la energía potencial inicial es igual a la energía cinética final más la energía potencial final.

Ki + Ui = Kf + Uf

3. Se le dan los valores de fórmula a la energía cinética y a la energía potencial.

(1/2)(m)(Vi)² + (m)(g)(hi) = (1/2)(m)(Vf)² + (m)(g)(hf)

4. Se sustituyen los valores del ejercicio en la fórmula.

(1/2)(m)(0 m/s)² + (m)(9.8 m/s²)(0.42 m) = (1/2)(m)(Vf)² + (m)(9.8 m/s²)(0.15 m)

5. Se deja en el miembro derecho sólo el término que contiene la incógnita de la velocidad final (velocidad final en B).

(m)(9.8 m/s²)(0.42 m) – (m)(9.8 m/s²)(0.15 m) = (1/2)(m)(Vf)²

6. Se saca factor común en el miembro izquierdo de la ecuación.

(m)(9.8 m/s²)(0.42 m – 0.15 m) = (1/2)(m)(Vf)²

7. Se realiza la resta de la altura que aparece en el miembro izquierdo de la ecuación.

(m)(9.8 m/s²)(0.27 m) = (1/2)(m)(Vf)²

8. Se multiplica la gravedad por la altura en el miembro izquierdo de la ecuación.

(m)(2.646 m²/s²) = (1/2)(m)(Vf)²

9. El 2 del miembro derecho pasa a multiplicar al miembro izquierdo y la m del miembro derecho pasa a ser denominador del miembro izquierdo.

10. En el miembro izquierdo de la ecuación se elimina la masa del numerador con la del denominador y se efectúa la multiplicación.

5.292 m²/s² = Vf²

11. Se saca raíz cuadrada a ambos miembros de la ecuación para determinar el valor de la velocidad final (velocidad en B).

12. Finalmente tenemos la respuesta de la velocidad final, que es precisamente la velocidad en B para el punto uno.

Vf = 2.3004 m/s

VELOCIDAD EN B PARA EL PUNTO 2

1. La "Ley de Conservación de la Energía" nos dice que la energía inicial es igual a la energía final.

Ei = Ef

2. La energía cinética inicial más la energía potencial inicial es igual a la energía cinética final más la energía potencial final.

Ki + Ui = Kf + Uf

3. Se le dan los valores de fórmula a la energía cinética y a la energía potencial.

(1/2)(m)(Vi)² + (m)(g)(hi) = (1/2)(m)(Vf)² + (m)(g)(hf)

4. Se sustituyen los valores del ejercicio en la fórmula.

(1/2)(m)(0 m/s)² + (m)(9.8 m/s²)(0.46 m) = (1/2)(m)(Vf)² + (m)(9.8 m/s²)(0.15 m)

5. Se deja en el miembro derecho sólo el término que contiene la incógnita de la velocidad final (velocidad final en B).

(m)(9.8 m/s²)(0.46 m) – (m)(9.8 m/s²)(0.15 m) = (1/2)(m)(Vf)²

6. Se saca factor común en el miembro izquierdo de la ecuación.

(m)(9.8 m/s²)(0.46m – 0.15 m) = (1/2)(m)(Vf)²

7. Se realiza la resta de la altura que aparece en el miembro izquierdo de la ecuación.

(m)(9.8 m/s²)(0.31 m) = (1/2)(m)(Vf)²

8. Se multiplica la gravedad por la altura en el miembro izquierdo de la ecuación.

(m)(3.038 m²/s²) = (1/2)(m)(Vf)²

9. El 2 del miembro derecho pasa a multiplicar al miembro izquierdo y la m del miembro derecho pasa a ser denominador del miembro izquierdo.

10. En el miembro izquierdo de la ecuación se elimina la masa del numerador con la del denominador y se efectúa la multiplicación.

6.076 m²/s² = Vf²

11. Se saca raíz cuadrada a ambos miembros de la ecuación para determinar el valor de la velocidad final (velocidad en B).

12. Finalmente tenemos la respuesta de la velocidad final, que es precisamente la velocidad en B para el punto dos.

Vf = 2.4649 m/s

Como grupo se concluye que este trabajo ha sido de gran utilidad para poner en práctica y aplicar los conocimientos teóricos adquiridos sobre la conservación de la energía mecánica.

Se he aprendido a determinar velocidades aplicando la conservación de la energía y con simples despejes de ecuaciones.

También se ha podido valorar que la física tiene aplicaciones prácticas y cotidianas para cada uno de nosotros. Nos hemos dado cuenta de cómo a través de experimentos sencillos y al alcance de todos podemos llegar a conocer datos importantes como lo es la velocidad de los cuerpos a partir de la energía potencial y cinética que poseen en tiempos determinados.

Se espera que tal como ha sido de gran provecho para el grupo, que este trabajo y experimento sea de mucha utilidad también para otras personas.

Conclusiones

Veremos que el trabajo que practica el agua natural es igual al cambio de la energía cinética del cuerpo.

Suponiendo una masa (agua) levantada a una altura h y luego se deja caer en el punto más alto la energía potencial es: “m*g*h”, a medida que la masa cae la energía potencial disminuye hasta llegar a cero, (en ausencia de la fricción del aire, pero comienza a aparecer la energía cinética en forma de movimiento y al final la energía cinética es igual a la energía total.

Recomendaciones:

Tener precaución al momento de fijar los clavos en la madera, puesto que puede producir accidentes no deseados.

Por lo expuesto anteriormente, y de la misma manera, tener cuidado al momento de pegar las partes de madera con la goma, y dejarla secar por un tiempo prudencial para que al pintar el tobogán, no se estropee y su funcionamiento no se vea afectado.