Informe de laboratorio sobre la Ley de Hooke

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        INFORME DE LABORATORIO SOBRE LA LEY DE HOOKE

Nidia Julieth Figueroa Ortega, Hanna Sofia Buitrago Marín, Joseph Daniel Delgado Serrano, Andrés Camilo Rey Diaz, Dayanny Alexandra Pinilla Vargas

Resumen - La presente práctica tiene como objetivo demostrar la Ley de Hooke, la cual aborda el tema de la elasticidad de los cuerpos, para evidenciar su aplicación se utilizaron diferentes resortes y masas para poder mostrar que la deformación elástica es proporcional a la fuerza ejercida, para un análisis de la práctica se utilizaron tres modelos; resortes en individuales, resortes en paralelo y en serie, con  la finalidad de hacer una comparación entre los montajes y definir cual produce mayor o menos elongación y por consiguiente la sumatoria de sus fuerzas, acompañada por la teoría de ley de Hooke, las constantes y variables.

Abstract - This practice aims to demonstrate Hooke's Law, which addresses the issue of elasticity of bodies, to demonstrate its application different springs and masses were used to show that the elastic deformation is proportional to the force exerted, for an analysis of the practice three models were used; For an analysis of the practice, three models were used: individual springs, springs in parallel and in series, in order to make a comparison between the assemblies and define which one produces more or less elongation and therefore the sum of their forces, accompanied by the theory of Hooke's law, the constants and variables.

Palabras Claves: Resortes, Ley de Hooke, elasticidad, Elongación, Deformación, Fuerzas, Series y paralelos.

1. OBJETIVOS

Objetivo General:

• Obtener a partir del análisis gráfico la ley de Hooke, como aplicación de las propiedades elásticas de los cuerpos.

Objetivos Específicos:

• Determinar la ecuación experimental que relaciona fuerza y deformación de un resorte.
  
• A partir de la ecuación obtenida deducir el valor de la constante de elasticidad del resorte para cada una de las combinaciones de los resortes.

1. introducción

La ley de Hooke menciona que la elongación, desplazamiento o deformación de un objeto, sometido a una fuerza, será directamente proporcional a la carga. Es decir, y ejemplificándolo desde la práctica, a mayor fuerza o mayor carga, mayor de será la elongación del resorte. Donde la elasticidad juega un papel relevante, debido a que es una característica de los objetos, donde después vuelven su forma original. En la experimentación se realizaron tres montajes diferentes (individuales, series y paralelos) para determinar sus constantes de proporcionalidad, la fuerza ejercida y las variables inmersas, haciendo una comparación entre los tres montajes determinando por qué hay una diferencia entre la posición de los resortes, por medio de la obtención y análisis de datos. Además, de calcular el trabajo realizado, con la finalidad de entender la aplicación de las propiedades elásticas de los cuerpos.

1. MARCO TEÓRICO

Concepto de elasticidad y deformación (módulo de Young).

Es un parámetro que se caracteriza por el comportamiento de un material elástico, teniendo en cuenta la dirección en la que se aplica la fuerza. Es uno de los métodos más usados para conocer la elasticidad de un material. Por lo tanto, lo que se busca es lograr obtener una relación entre la tensión que se le aplica al cuerpo en su eje longitudinal y la deformación medida en ese mismo eje. Así mismo, se mide el comportamiento elástico y el estiramiento del material.

[pic 1]

Ilustración 1. Elasticidad y deformación,

Ley de Hooke

La ley de Hooke, establece que el alargamiento  que experimenta  un cuerpo es directamente proporcional a la fuerza que se le aplica sobre el mismo. Cuando se le aplica una fuerza al cuerpo elástico, lo más probable es que este se alargue, si se duplica la fuerza aplicada el alargamiento también se duplicará, de esto se trata la ley de Hooke.

[pic 2]

Donde  es el alargamiento, (L) la longitud original, (E) módulo de Young, (A) la sección transversal de la pieza estirada.[pic 3]

[pic 4]

Ilustración 2. Representación gráfica de la "Ley de Hooke".

¿Qué mide la constante elástica?

Es cada uno de los parámetros físicamente medibles que caracterizan dicho comportamiento elástico de un cuerpo(elástico). A veces se usa esta constante para hacer referencia al coeficiente de rigidez. Un cuerpo elástico lineal se caracteriza sólo mediante dos constantes elásticas.

[pic 5]

Ilustración 3. Ejemplicación de la práctica.

¿Qué factores influyen en el valor de la constante de elasticidad de un resorte?

Los factores que influyen en el valor de la constante de elasticidad de un resorte son:

• El material del alambre.
• El diámetro del resorte y del alambre.
• El número de espiras.
• La distancia entre cada espira.

El número de espiras y la distancia entre ellas  determinan la longitud del resorte.

¿Cuál es el trabajo efectuado por una fuerza variable?

Para lograr calcular el trabajo efectuado por una fuerza variable, se procede dividiendo el desplazamiento en pequeños tramos iguales, y suponer que la fuerza aplicada es “más o menos” constante en cada tramo. Sumando el área de cada tramo, se obtiene el trabajo realizado.

[pic 6]

Ilustración 4. Variables inmersas en la prática.

1. PROCEDIMIENTO

Individuales:

Poner dos resortes uno al lado del otro y medir la posición inicial con un peso de 50gramos, luego en un extremo del resorte suspender una masa mayor para medir la longitud final del resorte. Así, sucesivamente hasta llegar a seis mediciones en cada resorte.

Series:

Colocar los resortes uno bajo el otro y medir la posición inicial con un peso de 50gramos, luego en un extremo del resorte suspender una masa mayor para medir la longitud final del resorte. Así, sucesivamente hasta llegar a seis mediciones.

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