Ley de Hooke y deflexión de una hoja de resorte

IDENTIFICACIÓN

NOMBRE DE LA PRÁCTICA:

Ley de Hooke y deflexión de una hoja de resorte

Fecha:

15-Sep/2014

INTREGRANTES

Heidy Yineth Perdomo Hernández   Cod. 1098768715

Adriana Sierra Sierra                     Cod. 1098737565

Luciano Evelio Lizarazo León           Cód.1095932709

Kiara Katherine Díaz Suárez            Cód. 1098785347

DOCENTE:

Alexander Guerrero

PROGRAMA: Tecnología en Recursos Ambientales

GRUPO: A141

RESUMEN

En el laboratorio de física se verificó la relación y proporcionalidad entre la deflexión de una hoja de resorte con la longitud y las cargas aplicadas, teniendo en cuenta la elasticidad de los diferentes materiales: regla plástica, regla metálica y resortes, además las magnitudes físicas que cuantifican la rigidez de estos elementos bajo diversas configuraciones de carga.

TABLAS DE DATOS Y GRÁFICAS

Masa de cada pesa: 50gr

 n= Número de pesas

L= Longitud

F= Fuerza

DEFLEXIÓN CON LONGITUD CONSTANTE

Con regla plástica

Con regla metálica

DEFLEXIÓN CON FUERZA CONSTANTE

Con regla metálica

Con regla plástica

RESORTES

Resorte 50cm

Resorte 25cm

EVALUACIÓN Y CALCULOS

[pic 17]

[pic 18]

        Resorte de 25 cm diámetro

1. Resorte de 50 cm

m= 19cm -0 = 0.095

       200g-0        m= Y2 – Y1

      X2-X1

Resorte de 25 cm

m= 7.7 cm-0= 0.038

       200g-0

1. E= KX2

        2

E.

Resorte de 50 cm                Resorte de 25 cm

1. 0.095 x 42 = 0.76J                                            1.  0.038 x 1.72= 0.05J

        2               2

1. 0.095 x 92= 3.8J                                               2.  0.038 x 3.72= 0.26J

        2                                                                             2

1. 0.095 x 142= 9.31J                                           3.  0.038 x 5.72= 0.61J

        2                                                                             2

1. 0.095x 192 = 17.14J                                         4.  0.038 x 7.72= 1.12J

        2                                                                             2

1. Con los datos obtenidos de la tabla 1, hacer la gráfica que muestre la fuerza (F), como una función de la deformación para cada regla empleada, determinar la ecuación, calcular la pendiente y decir qué significado tiene

[pic 19]

• Para la regla plástica

m= 980N – 490N = 140

       9cm- 5.5 cm

• Para la regla de metal

m=980N- 490N = 490

      2cm – 1cm

*Ecuación lineal para la regla plástica (mediante regresión lineal)

Y = A + BX

A= -349.17

B= 150.47 , por lo tanto Y= -349.17 + 150.47X

La pendiente significa la constante de deformación de la fuerza con respecto a la deformación.

*Ecuación lineal para la regla de metal (mediante regresión lineal)

Y= A + BX

A= 0

B= 490 , por lo tanto Y= 490X

La pendiente significa la constante de deformación de la fuerza con respecto a la deformación.

B . Con los datos de la tabla 2, trazar una gráfica que muestre la elongación( S) como una función de la longitud( L), para cada regla empleada. Empleando regresión cuadrática, determine la relación ( ecuación) que se presenta entre la deflexión( S) y la longitud(L).

[pic 20]

• Para la regla plástica

m= 4.8cm -3cm  = 0.36

       15cm -10cm

• Para la regla de metal

m= 2cm -0.30cm =0.34

      15cm -10cm

*Ecuación cuadrática para la regla de metal ( utilizando regresión cuadrática)

Y= 0.008x2 +0.092x-1.36

*Ecuación cuadrática para la regla de plástico( utilizando regresión cuadrática)

Y= 0.022x2 -0.19x +2.7

La pendiente en los dos tipos de ejercicios representa el cambio de la elongación con respecto a la longitud.

ANÁLISIS DE RESULTADOS Y/O ANALISIS DE GRÁFICAS

• Con los resultados obtenidos se comprobó que la deformación de un cuerpo se debe a su nivel de rigidez, ya que en el procedimiento con la regla elástica surgió una mayor deformación, al punto de quebrarse.
• Durante la práctica se obtuvo al ser la longitud constante, que la elongación del resorte fue mayor (a medida que se aumentaba de masa) en la regla plástica, en comparación con la regla metálica, debido a la rigidez del material de cada regla.
• En el experimento de deflexión con fuerza constante, en ambas reglas a medida que se aumentaba la longitud, de la misma forma aumentó la deformación; por tal razón a mayor longitud se produce mayor deflexión.
• Durante el proceso del resorte de 25 cm, la longitud fue de 6.8 cm. Desde el inicio, a medida que se le aumentaba el peso, la elongación de igual manera aumentaba pero en forma menos notoria que con el resorte de 50 cm, debido a la evidente diferencia de longitudes entre los muelles (resortes).                

OBSERVACIONES[pic 21]

• Los resultados posiblemente no son exactos debido a errores en desnivel de las reglas, lo que infirió en las mediciones.
• La inadecuada observación de las medidas puede causar errores y alteraciones en los cálculos a realizar, por eso se debe tratar de ser lo más acertado posible en la toma de dichos valores.
• El montaje debe realizarse correctamente y con los materiales en el adecuado estado; de la misma manera, realizar el procedimiento como se indica y con las debidas precauciones, para evitar altercados durante la realización de la práctica.
• Es importante revisar que los materiales a usar durante la práctica estén en buen estado, pues debido a esto el inicio de la práctica se retrasó, lo que ocasionó que el desarrollo de la misma no fuese adecuado al tener que realizar el experimento con rapidez, para lograr obtener todos los resultados requeridos.

CONCLUSIONES

• La deformación de un cuerpo es inversamente proporcional a su rigidez, es decir entre más inelástico o rígido sea el cuerpo, menor será su deformación.
• La ley de Hooke, aplica para casos de estiramiento longitudinal, es decir, con aquellos elementos con los que se puede experimentar la propiedad elasticidad. Sin embargo, hay que resaltar que por muy elástico que sea el material, cada uno tiene su respectivo límite.
• Se pudo concluir, que a medida que se incrementa la distancia, el material aumenta su capacidad de deflexión, por lo cual se puede afirmar que a mayor distancia mayor será la deflexión, dependiendo del material.
• Se pudo confirmar de acuerdo con el experimento, las dichas deformaciones elásticas con ciertos elementos, como lo fueron las dos reglas (de plástico y de metal), las cuales recuperaron su forma ordinaria después de aplicada la fuerza.
• Al tomar dos elementos de diferente rigidez, se dio paso a la comparación en la cual se observó la mayor deflexión que tuvo la regla de plástico.
• El alargamiento depende de las propiedades físicas y geométricas del material, pues esto les permite  tener mayor o menor deflexión, superior ventaja sobre otros materiales y también diferenciarlos. Además, el alargamiento de un material elástico es directamente proporcional a la fuerza aplicada.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

1. EducaPlus.org, “Ley de Hooke” ( en línea), citado el 10 de septiembre de 2014, disponible en la web: http://www.educaplus.org/play-119-Ley-de-Hooke.html
2. Fisicalab.com, “Aplicación de la ley de hooke” (en línea), citado el 10 de septiembre de 2014, disponible en la web: http://www.fisicalab.com/ejercicio/889/intermedio
3. UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA SEDE PALMIRA, “Esfuerzo y deformación” (en línea), citado el 10 de septiembre de 2014, disponible en la web: http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/sedes/palmira/5000155/lecciones/lec2/2_5.htm
4. Wikipedia, “Rigidez” (en línea), citado el 10 de septiembre de 2014, disponible en la web: http://es.wikipedia.org/wiki/Rigidez