LABORATORIO 7: LEY DE HOOKE. Calcular la constante de elasticidad de un resorte y determinar el límite de elasticidad.

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1 UNIVERSIDAD DON BOSCO DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BASICA LABORATORIO DE FISICA ASIGNATURA: FISICA TECNICA I. OBJETIVO GENERAL LABORATORIO 7: LEY DE HOOKE Calcular la constante de elasticidad de un resorte y determinar el límite de elasticidad. II. INTRODUCCION TEORICA Un cuerpo elástico se define como aquel que puede recuperar su forma y tamaño original cuando la fuerza que lo deformó deja de actuar sobre él. Muchos cuerpos son elásticos si la fuerza deformante no sobrepasa un cierto valor, denominado límite elástico, que depende de cada cuerpo y de cada sustancia. Si sobrepasamos éste límite elástico, el cuerpo ya no recupera su forma original; asimismo, podemos llegar al límite de rotura, que es la fuerza máxima que puede soportar un determinado cuerpo sin romperse. Algunos cuerpos, una vez que han sido deformados, no se recuperan instantáneamente, lo hacen más lentamente y pueden recobrar o no totalmente su forma original. Esto es lo que sucede cuando arrugamos un papel y los soltamos, aunque no recupera totalmente su forma original, observamos que cuando lo dejamos libre, se desarruga lentamente. Ejemplos de cuerpos elásticos son las bandas de hule, los trampolines, las camas elásticas, las pelotas de fútbol y un resorte que se alarga. Los alargamientos son proporcionales a las fuerzas, es decir, que una fuerza doble produce un alargamiento doble. Esto que sucede en el resorte es general para todos los cuerpos elásticos: la deformación de un cuerpo elástico es directamente proporcional a la fuerza que la produce (Ley de Hooke) y matemáticamente se representa como: F kx La K se llama constante de elasticidad de un resorte y es una medida de la tenacidad del resorte y varía de acuerdo al tipo de material. Cuanto más grande sea k, más tenaz será el resorte. La ley de Hooke no se limita al caso de los resortes en espiral, de hecho se aplica a la deformación de todos los cuerpos elásticos. Bajo la acción de las fuerzas algunos cuerpos se deforman, es decir, se modifican sus dimensiones. Algunos cuerpos se deforman muy poco (cuerpo rígido), por ejemplo: un bloque de vidrio, de acero, una piedra. Otros, como la cera, la goma de borrar se deforman más fácilmente. Son cuerpos deformables. Pero además de la mayor o menos deformación que sufre un cuerpo al actuar sobre él una fuerza, su comportamiento también varía. Hay cuerpos que se deforman cada vez que se aplica una fuerza sobre ellos, pero no recuperan su forma original, debido a la plasticidad, son llamados cuerpos plásticos. Otro tipo de energía potencial es la que poseen los cuerpos elásticos deformados. Tal como es el caso de un resorte comprimido o estirado. Para deformar un resorte es necesario utilizar un trabajo y éste es almacenado en forma de energía potencial. Para deformar un resorte se debe ubicar cierta cantidad de masa. El trabajo hecho para comprimir o estirar un resorte, desde cero hasta una deformación x se calcula utilizando la ecuación: 1 W KX Esta expresión representa a la energía entregada al resorte ya sea para comprimirlo o estirarlo y

2 se le denomina energía potencial elástica y se determina utilizando la ecuación: 1 U KX e El trabajo realizado para estirar el resorte una cantidad x es igual al área bajo la recta que parte del origen. Fig. N 1 III. TAREA PREVIA Fig. N 1 1. Definir los conceptos siguientes: elasticidad, esfuerzo de compresión, constante de elasticidad del resorte, deformación, esfuerzo de tensión, límite elástico.. Escribir el enunciado de la ley de Hooke 3. Escriba algunas aplicaciones de la Ley de Hooke IV. MATERIAL Y EQUIPO V. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Resorte helicoidal Prensa nuez de ángulo recto Masas de y 0 g Metro con cursores Varilla soporte Base trípode Porta pesas Base cilíndrica 1. Medir la longitud inicial del resorte Lo: m tal como aparece en la Fig. N

3 Fig. N. Colocar en el extremo inferior del resorte 30 g y medir la longitud del resorte L (Fig. N 3) Anotar sus resultados en la tabla N 1 Fig. N 3 3. Repetir el procedimiento anterior con incrementos de 30 g hasta sobrepasar el límite de elasticidad y completar la tabla N 1 Tabla N 1: Valores de la longitud de un resorte Masa (kg) L (m) VI. HOJA DE ANALISIS DE RESULTADOS 1. Utilizando los datos de la tabla N 1, encontrar el valor de la fuerza que ejerce el resorte y la deformación que sufre éste y completar la tabla N

4 Tabla N : Valores de la fuerza y deformación de un resorte Masa (kg) F (N) L (m) L (m) K (N/m) Encontrar el mejor valor de la constante elástica del resorte 3. Determinar la energía potencial elástica para cada observación 4. Utilizando los datos de la tabla N, hacer un gráfico F l en papel milimetrado. Utilizando la parte lineal del gráfico anterior, encontrar la ecuación experimental del gráfico. 6. En base a la ecuación del numeral anterior, cuál es el valor de la constante elástica del resorte? 7. Comparar las respuestas obtenidas en el numeral y 6. Calcular el porcentaje de error. 8. Indicar en el gráfico el valor limítrofe entre la región de elasticidad y el de plasticidad del resorte y para qué valor de F y L ocurre 9. Por interpolación del gráfico F L, encontrar la deformación del resorte si se coloca una masa de 0.1 kg. Escriba dos aplicaciones de la Ley de Hooke 11. Obtener sus propias conclusiones

5 Física técnica. Laboratorio Nº 7. Hoja de criterios de evaluación de los resultados experimentales Departamento: Ciencias Básicas Laboratorio: Física Asignatura: Física Técnica NOTA Ley de Hooke N Apellidos Nombres Carnet Firma GT Nombre y firma del Docente de Laboratorio: MESA: GL: FECHA: N Criterios a evaluar % Asignado % Obtenido Observaciones 1 Presentación y orden Utilizando los datos de la tabla N 1, encontrar el valor de la fuerza que ejerce el resorte y la deformación que sufre éste y completar la tabla N 3 Encontrar el mejor valor de la constante elástica del resorte 4 Determinar la energía potencial elástica para cada observación Utilizando los datos de la tabla N, hacer un gráfico F l en papel milimetrado 6 Utilizando la parte lineal del gráfico anterior, encontrar la ecuación experimental del gráfico. 7 En base a la ecuación del numeral anterior, cuál es el valor de la constante elástica del resorte? 8 Comparar las respuestas obtenidas en el numeral y 6. Calcular el porcentaje de error. 9 Indicar en el gráfico el valor limítrofe entre la región de elasticidad y el de plasticidad del resorte y para qué valor de F y L ocurre Por interpolación del gráfico F L, encontrar la deformación del resorte si se coloca una masa de 0.1 kg 11 Escriba dos aplicaciones de la Ley de Hooke 1 Conclusiones y comentarios TOTAL DE PUNTOS 0