Ley de hooke - caso dinamico

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SEGUNDO LABORATORIO DE ONDAS

Ley de hooke- Caso dinámico

Giovanni R. Caicedo, Jhoan Contreras, Stefania Velez, Oscar L. Villero

RESUMEN

En el siguiente informe se presentara la ley de Hooke en el caso dinámico en el cual estudiaremos la ley de Hooke, como ya sabemos la ley de Hooke estudia el fenómeno en el cual un cuerpo elástico vuelve a su forma natural luego de haber sufrido una deformación que no supere su constante y cuando hablamos del caso dinámico para la realización del mismo tomaremos el estudio de los movimientos o cambios físicos dentro del sistema a estudiar.

Buscamos demostrar y compara por cuál de las ramas de la física tanto la estática como la dinámica es mejor para hallar el valor de nuestra incógnita a obtener, los márgenes de error que se presentan en este estudio y conocer las variables que lo afectan. Para así llegar a una conclusión clara que nos ayude en el mejoramiento de los estudios relacionados con nuestra investigación y ampliar el conocimiento de la misma.

Palabras claves: Elasticidad, Dinámica, ley de Hooke.

ABSTRACT

In the following report, Hooke's law will be presented in the dynamic case in which we will study Hooke's law, as we already know, Hooke's law studies the phenomenon in which an elastic body returns to its natural shape after having undergone a deformation that it does not exceed its constant and when we speak of the dynamic case for the realization of the same we will take the study of the movements or physical changes within the system to study.

We seek to demonstrate and compare by which of the branches of physics both statics and dynamics is better to find the value of our unknown to obtain, the margins of error that are presented in this study and to know the variables that see it. In order to reach a clear conclusion that will help us improve the studies related to our research and expand our knowledge of it.

Keywords: elasticity, dynamic, Hooke's law.

1. INTRODUCCION

Un movimiento que se repita a intervalos regulares se dice que es periódico. En algunos casos el cuerpo se mueve hacia arriba y abajo siguiendo un trayecto determinado, un ejemplo de esto es el sistema masa-resorte que consiste en una masa unida a un resorte, que a su vez se halla fijo a un soporte u otro tipo de estructura. La idea de esta experiencia es hallar la constante elástica del resorte, teniendo en cuenta las diferentes variables que intervienen en este sistema y observar las características que hacen de este un Sistema Armónico Simple (M.A.S).

• MOVIMIENTO ARMÓNICO SIMPLE

Es un movimiento vibratorio bajo la acción de una fuerza recuperadora elástica, proporcional al desplazamiento y en ausencia de todo rozamiento.

Solemos decir que el sonido de una determinada nota musical se representa gráficamente por la función seno. Ésta representa un movimiento vibratorio llamado movimiento armónico simple, que es aquel que se obtiene cuando los desplazamientos del cuerpo vibrante son directamente proporcionales a las fuerzas causantes de este desplazamiento.

• PROPIEDAD CARACTERÍSTICA DEL M.A.S

Si una partícula oscila a partir de una posición de equilibrio bajo la influencia de una fuerza que siempre es proporcional a la posición de la partícula respecto a su posición de equilibrio, entonces decimos que tiene un movimiento armónico simple. Esta fuerza que siempre dirige a la partícula hacia su posición de equilibrio que se llama fuerza restauradora.

• LEY DE HOOKE

La ley de elasticidad de Hooke o ley de Hooke establece la relación entre el alargamiento o estiramiento longitudinal y la fuerza aplicada.  La elasticidad es la propiedad física en la que los objetos son capaces de cambiar de forma cuando actúa una fuerza de deformación sobre un objeto.  El objeto tiene la capacidad de regresar a su forma original cuando cesa la deformación.  Depende del tipo de material, los materiales pueden ser elásticos o inelásticos. Los materiales inelásticos no regresan a su forma natural.

• MASA-RESORTE

Es una masa conectada a un resorte, de manera que cuando el resorte se estira o se comprime mediante una fuerza externa y luego se suelta, la masa comienza a oscilar describiendo (en ausencia de amortiguaciones) un movimiento armónico simple. La frecuencia angular de la oscilación es igual a la raíz cuadrada de la razón entre la constante del resorte y la masa.

Fig. 1 Variación de la longitud en un resorte

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Fuente: Los autores, 2020.

• PERIODO

El tiempo que emplea en realizar una oscilación completa se llama PERÍODO, se representa por T y se mide en segundos. La fórmula de este es la siguiente:

T=2π√(m/k)

1. OBJETIVOS

• Objetivos generales

• Estudio de la dependencia del resorte con la masa.
• Determinación de la constante de elasticidad de un resorte.

• Objetivo específicos

• Representar gráficamente de los datos experimentales.
• Obtención de la relación funcional de las variables involucradas.
• Interpretar los resultados obtenidos en base al trabajo gráfico.

1. METODOLOGIA

1. Ingresar al simulador para ley de Hooke de Phet Colorado https://phet.colorado.edu/sims/html/masses-and-springs/latest/masses-and springs_en.html

1. Se selecciona la opción de Lab en la pantalla de inicio.

          Fig 1. Pantalla de inicio del simulador[pic 5]

       Fuente: Los autores, 2020.

1. Se establece una constante de 3u para el primer resorte y 10u para el segundo resorte

Fig., 2 Selección de las constantes

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Fuente: Los autores, 2020.

1. En el menú desactivamos la opción de “Displacement – Natural Length”, esta se utiliza para indicar la longitude natural del resorte y la deformación

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             Fig 3. Menu de opción

             Fuente: Los autores, 2020

1. Variamos el peso de la masa de 50g en 50g hasta llegar a 300g con la herramienta que se encuentra en la esquina superior izquierda.

Fig 4. Variación de las masas

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Fuente: Los autores, 2020

1. Se utilice una regla para establecer la amplitud del estiramiento del resorte y un cronometro para tomar el tiempo entre oscilaciones

Fig 5. Instrumentos de medida

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Fuente: Los autores, 2020

1. Se cronometraron 3 tiempos por cada 10 oscilación para luego obtenerse el tiempo promedio, por último, se obtuvo el periodo dividiendo el tiempo promedio entre 10.

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