INFORME DE FISICA 2

“Año de la Promoción de la Industria Responsable y del Cambio Climático”

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

(Universidad del Perú, DECANA DE AMERICA)

I. OBJETIVOS

Observar las características de los resortes junto con la variación de tamaño y longitudes al estar sometidos a distintas fuerzas.

Determinar la contante elástica de los resortes de forma experimental y analítica mediante comparaciones del comportamiento de los resortes en distintos casos establecidos en el laboratorio Nº1.

Determinar en error porcentual al hallar las constantes elásticas experimentalmente y compararlas con resultados teóricos, analizando los posibles factores que influyeron en la diferenciación de resultados.

II. MATERIALES Y EQUIPOS

2 Soporte universal

1 Resorte en espiral de acero

1 Regla graduada de 1m de longitud

1 Juego de pesas de 50, 20,10 y 5 g.

1 Porta pesas

1 Regla metálica de 60cm de longitud

2 Sujetadores (nuez)

1 Balanza de precisión de 3 ejes

1 varilla cuadrada de metal

III. FUNDAMENTO TEÓRICO

Sólidos Cristalinos: Es aquel sólido que tiene su estructura periódica y ordenada que se expande en las tres dimensiones del espacio y cuya forma no cambia salvo la aplicación de fuerzas externas o condiciones que alteren su composición (temperatura etc.).

Deformación Elástica: Es reversible y no permanente por lo cual el cuerpo recupera su forma original al retirar la fuerza que está provocando su deformación.

Deformación Irreversible o Permanente: Se llama deformación permanente a toda deformación que no desaparece en el sólido después de quitarle la fuerza que lo provoca, esto sucede porque el material presenta cambios termodinámicos irreversibles al adquirir mayor energía potencial elástica (Esta aumenta por que la deformación “X” aumenta).

Ley de Hooke: Plantea que la fuerza aplicada es directamente proporcional a la deformación longitudinal de un resorte.

F = -κ x

Módulo de Young: Es el módulo de elasticidad que representa la relación entre el esfuerzo y la deformación por tensión.

El comportamiento de la varilla está determinado por el módulo de Young del material de que está hecha, de modo que el valor de dicho módulo puede determinarse mediante experimentos de flexión.

Si se aplica una fuerza vertical (F) en el punto medio de la regla, la deformación elástica que esta experimenta es un descenso de dicho punto, llamada flexión (s), que por la ley de Hooke, es proporcional a la fuerza aplicada:

s = κ F

Siendo k, la constante elástica que depende de las dimensiones geométricas de la varilla y del módulo de Young (E) del material:

L: la longitud de la varilla

a: el ancho de la varilla y b: la altura o espesor de la misma

IV. PROCEDIMIENTO

MONTAJE 1

1. Se halló los valores de las masas del resorte y de la porta pesas.

Masa resorte= 45.5 g

Masa de porta pesa= 72 g

¿Cree Ud. que le servirán de algo estos valores? ¿Por qué?

Respuesta: SI, para reducir el porcentaje de error al realizar los cálculos.

2. Al colgar el resorte de la varilla la posición de su extremo inferior fue:

Posición 1: 51.8 cm

3. Al colocar la porta pesas en el extremo inferior del resorte la posición fue:

Posición 2: 32.9 cm

4. Al colocar una pesa pequeña [m =0.1kg] en la porta pesas, la posición correspondiente fue:

Posición 3: 31.9 cm

Marque con un aspa cuál será en adelante su posición de referencia.

1 x 2 3

¿Por qué considera dicha posición?

Respuesta: Para tener mayor precisión con los datos

5. Adicionamos pesas a la porta pesas, cada vez de 100g y anotamos sus posiciones x1.

6. Retiramos una a una las pesas de la porta pesas y anotamos sus posiciones x2.

X1

(m) X2 (m)

52.2 52.5 -100 g

+ 100 g 51.6 51.5 -100 g

+ 100 g 47.8 47.9 -100 g

+ 100 g 44.3 44.3 -100 g

+ 100 g 40.5 40.4 -100 g

+ 100 g 36.8 36.7 -100 g

+ 100 g 33.1 33.1

TABLA 1

Posición inicial= 52.5 g

Masa de porta pesa= 72 g

Gravedad= 9.8 m/s^2

N° M(kg) X1(m) X2(m) X ̅(m) F(N)

1 0.072 0.003 0.000 0.0015 0.7056

2 0.172 0.009 0.010 0.0095 1.6856

3 0.272 0.047 0.046 0.0465 2.6656

4 0.372 0.082 0.082 0.0820 3.6456

5 0.472 0.120 0.121 0.1205 4.6256

6 0.572 0.157 0.158 0.1575 5.6056

7 0.672 0.194 0.194 0.1940 6.5856

MONTAJE 2

1. Las dimensiones geométricas de la regla metálica:

Longitud (L): 1.052 m

Ancho (a): 0.029 m

Espesor (b): 0.001m

2. Colocamos la regla metálica en posición horizontal, apoyándola de modo que las marcas grabadas cerca de los extremos de esta descansen sobre las cuchillas.

3. La posición inicial del centro de la varilla con respecto a la escala vertical graduada

Posición inicial: 0.739 m

4. Se añadió una a una las pesas en el porta pesas, por el centro de la varilla, y midiendo las flexiones correspondientes (s’).

5. Retiramos gradualmente las pesas, midiendo y anotando las flexiones correspondientes (s’’).

X1 (mm) X2 (mm)

734 735

732 731

727 727

723 723

719 718

714 714

709 709

TABLA 2

N° Carga

M (Kg) S^´

(mm) S^"

(mm) S

(mm)

1 0.092 5 4 4.5

2 0.122 7 8 7.5

3 0.152 12 12 12

4 0.182 16 16 16

5 0.212 20 21 20.5

6 0.242 25 25 25

7 0.272 30 30 30

V. EVALUACION

Con los datos de la tabla 1, determinar la constante elástica en forma analítica.

N° X ̅(m) F(N) K(N/m)

1 0.0015 0.7056 470.4

2 0.0095 1.6856 177.431579

3 0.0465 2.6656 57.3247312

...