LEY DE HOOKE

Laboratorio fuerza centrípeta

Integrantes:

José Fernando Quintana Ruda

Ángel Johan Ojito Chaverra

Resumen:

En esta práctica de la ley de Hooke mediante dos experimentos esperamos hallar la constante elástica y comprobar la ley de conservación de la energía, los experimentos consisten en lo siguiente: el primero donde queremos hallar la constante K, donde estiramos un resorte una distancia determinada y medimos la fuerza externa que lo estira, este procedimiento lo realizamos con diferentes pesas (punto de referencia cuando el resorte este en equilibrio) realizamos una tabla con los datos obtenidos. En el segundo experimento se hace lo mismo pero esta vez medimos h ( altura respecto al suelo o punto de referencia) y mediante fórmulas podemos verificar la conservación de la energía.

Objetivos:

Calcular la constante del resorte y verificar la ley de conservación de la energía

Materiales:

Un resorte

Un soporte

Una regla de 1 metro

Gancho portapesas

Pesas de 20, 50, 100, 200 g

Teoría:

La ley de Hooke fue establecida en el siglo XVII, la cual describe las propiedades elásticas de un resorte. Este se puede estirar o comprimir en posición horizontal o vertical a una longitud x cuando se aplica una fuerza F

Cuando un resorte esta deformado aparece una fuerza de Hooke FH que trata de devolver el resorte a su podicion inicial. La relación entre elongación x y la fuerza de Hooke FH representa la ley de Hooke

FH = -K x

Donde k es la constante de resorte y x es la elongación. K depende del material del que este hecho el resorte, el número y tamaño de espiras y su elasticidad.

La fuerza F aplicada para deformar el resorte es igual a la fuerza de Hooke FH pero tiene dirección contraria

F= -FH

Estas dos fuerzas obedecen a la tercera ley de Newton, F es fuerza de acción y FH es de reacción. Entonces para la fuerza esterna F, que deforma el resorte, se puede escribir, también:

F= K x

La dirección de F coincide con la dirección de estiramiento x. pero para la fuerza de Hooke FH la dirección es contraria al estiramiento x.

La fuerza de Hooke trata de regresar el resorte a su posición de equilibrio, por esta razón su dirección FH es opuesta a x y la ecuación posee el signo menos.

Conservación de la energía:

Cuando en un sistema físico actúan solamente las fuerzas conservativas, en este se cumple la ley de conservación de la energía. La energía total de un sistema es constante a pesar que varían sus parámetros. La fuerza gravitacional y la fuerza de Hooke son fuerzas conservativas, o sea estas hacen conservar la energía del sistema.

Si tenemos un sistema resorte-masa colgados verticalmente (como en esta práctica) demostraremos teóricamente que su energía total en diferentes puntos del estiramiento es igual.

Tabla de datos, cálculos.

Experimento 1

N Masa (m) gramos Peso (mg)

Dinas Estiramiento ∆x (cm) Ki

1 20 192 4.0 48

2 50 480 13.1 36.6

3 70 672 18.8 35.7

4 100 960 28.8 33.3

5 170 1632 48.8 33.4

6 200 1920 58.3 32.9

Ki 36.65

F 192 480 672 960 1632 1920

X 4.0 13.1 18.8 28.8 48.8 58.3

m= (∆Y) / (∆X) = (1920-1632) / (58,3 – 48.8) = 30.31 = K = 30.3 N/m

%E k = (Kt – Ke / Kt ) x 100% = (36.65 – 30.3 / 30.3) X 100% = 0.17 %.

Experimento 2

masa H ∆x=0

masa h 2 ∆x

100 g 94.8 cm 0

100

...