INFORME LABORATORIO DE FIISCA MECANICA

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Física mecánica (10000019-M) (344320) G-19

Informe No 2, (22/03/2022)

Calibración estática de un resorte

Sebastian Gallego García

Juan José Ospina Londoño

Universidad Nacional de Colombia

Correos:

Segallegog@unal.edu.co

jospinalo@unal.edu.co

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Resumen. En esta práctica se busca principalmente analizar y verificar la ley de Hooke, la cual en términos generales nos habla de una proporcionalidad entre una fuerza (F´) y cierta deformación (x) en el resorte. La fuerza (F´) es igual y opuesta a la fuerza (F) que es la fuerza que hace el resorte sobre una mano (en caso de ser halado por una) o sobre cualquier objeto que esté aplicando fuerza sobre el resorte.

En esta práctica se logró corroborar la ley de Hooke, pues en los resultados se hace evidente la proporcionalidad entre la deformación del resorte y la fuerza aplicada. Además, es pertinente mencionar que el margen de error presentado en los resultados se debe principalmente a la inadecuada calibración de la balanza de triple brazo, la elongación mínima del resorte y la diferencia de peso entre las arandelas.

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Palabras clave: Deformación, elongación, proporcionalidad, fuerza, Hooke.

1. Introducción

Para el desarrollo del laboratorio, es necesario conocer y saber desarrollar la teoría vista en clase sobre resortes, especialmente empleando la ley de Hooke, donde se menciona que la fuerza aplicada a un cuerpo elástico es directamente proporcional a la fuerza aplicada. Con base en esto, es posible desarrollar la prueba de laboratorio, además, poseer conocimientos sobre los temas previos (Magnitudes físicas, ordenes de magnitud, sistemas de referencia, concepto de fuerza y leyes de newton) al igual que de otros cursos previos a física mecánica como matemáticas básicas para la solución de las ecuaciones planteadas dentro del mismo, así como el conocimiento sobre funciones, útil al momento de interpretar resultados gráficos.

1. Parte experimental

1. Materiales y equipos

En esta práctica se hizo necesario el uso de los siguientes materiales: Resorte, arandelas, soportes (para el resorte y las arandelas), flexómetro, balanza de triple brazo y equipo de cómputo.

1. Procedimiento

Primero se midió la longitud del resorte y se pesó la base para las arandelas. Seguidamente se le colocó la base al resorte y se midió nuevamente el resorte para conocer la deformación obtenida. Luego se colocó la primera arandela y se volvió a medir la deformación (esto después de haber pesado la arandela y su base). Se siguió en esta misma línea con cada arandela hasta llegar a la quinta.

1. Datos

Se anexan los resultados obtenidos de las mediciones experimentales de esta práctica.

Tabla1.  Resultados de mediciones experimentales

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1. Ecuaciones

Para el desarrollo adecuado de la practica fue necesario el uso de unas ecuaciones que permitieron hallar algunos valores, dichas ecuaciones fueron:

Ecuación 1. Ley de Hooke

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Ecuación 2. Incertidumbre de F

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Ecuación 3. % de error

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1. Resultados y Análisis de Resultados

En esta práctica se logró cumplir cada una de las expectativas propuestas, pues se logró corroborar la ley de Hooke por medio de mediciones experimentales, se realizó la regresión lineal de los datos obtenidos y posteriormente se realizó la interpretación de estos. Dicha gráfica obtenida permitió hallar el valor de la constante de rigidez (la pendiente de esta).

Como argumentos tenemos que:

• La fuerza que se le aplica al resorte (en este caso con el peso de las arandelas) para deformarlo es F´
• Dicha deformación que es la elongación del resorte es producida por la fuerza ejercida sobre el resorte, Esta fuerza que como bien sabemos se debe a la masa de las arandelas y su interacción con la gravedad, puesto a que dichas masas se encuentran suspendidas en el aire, sujetas a un extremo del resorte.
• La masa de las arandelas hala el resorte hacia abajo, mostrando así más explícitamente que se está aplicando una fuerza F´ (hacia abajo) para de esta manera deformar el resorte y que este a su vez esté aplicando una fuerza F (hacia arriba) por la ley de acción y reacción.
• También se encontró que al duplicarse la fuerza ejercida se duplicará así mismo la deformación, dando, así como resultado la correcta verificación de la ley de Hooke.
• Por último, es pertinente decir que los resultados no fueron exactos y se encontraron con un margen de error de 19,7 % pero esto se debió a la falta de precisión y exactitud a la hora de calibrar la balanza de triple brazo, a la hora de usar el flexómetro y porque las masas de cada arandela no eran exactamente iguales. Esto en conjunto permitió ese margen de error en los resultados obtenidos.

1. Profundización

6.1 ¿Qué consecuencias puede tener el hecho de no trabajar con resortes ideales en la práctica?            ¿Significa esto que la teoría no es válida?

Al no trabajar con resortes ideales tendríamos que tener en cuenta para el desarrollo del laboratorio el peso del mismo resorte, al igual que si este tuviese un punto en el cual no se estire correctamente y altere los resultados al momento de tomar datos y por lo tanto, aumentaría el porcentaje de error en la medición debido a su incorrecta deformación. Pero, esto no significa que la teoría sea invalida puesto que es aplicada a todo resorte, solo que al utilizarlo con resortes “no ideales” se obtienen resultados algo “alterados” respecto a uno ideal.

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