RESUMEN: Mediante esta práctica calcularemos experimentalmente el valor de la constante de la elasticidad (K), y el módulo de rigidez (G) haciendo uso de la ley de Hooke y los resultados obtenidos de un resorte sometido a una fuerza de deformación y as

ANALISIS DE FUERZAS EN RESORTES

Leidy Catalina Avila Neira

e-mail: lcavilan@libertadores.edu.co

Jeimmy Alexandra Martinez Rincon

e-mail: jamartinezr04@libertadores.edu.co

Gina Katerine Mora Franco

e-mail: gkmoraf@libertadores.edu.co

RESUMEN: Mediante esta práctica calcularemos experimentalmente el valor de la constante  de la elasticidad (K), y el módulo de rigidez (G) haciendo uso de la ley de Hooke y los resultados obtenidos de un resorte sometido a una fuerza de deformación y así lograr aclarar los conceptos teóricos vistos dentro de la materia.

El procedimiento se llevó a cabo en una pared lateral con la ayuda de un soporte que se encuentra anclado y se utilizaron diferentes masas expresadas en Newttons (N) para someter al resorte a diferentes deformaciones, de la misma manera se utilizaron los datos obtenidos para realizar diferentes gráficas y así calcular sus respectivas constantes.

ABSTRACT: Through this practice experimentally we calculate the value of the constant elasticity ( K ) and shear modulus (G ) using Hooke's law and the results of a spring subjected to a force of deformation and thus achieve clarify theoretical concepts seen within matter .

The procedure was carried out in a side wall with the help of a support which is anchored and different masses expressed in Newton ( N ) to subject the spring to different deformations , in the same way the data obtained were used for used different charts and to calculate their respective constants.

1. INTRODUCCIÓN

Mediante este informe se observara las diferentes características y condiciones de un resorte espiral donde se estudiara el comportamiento de tensión y/o compresión. Se obtendrá el módulo de rigidez (G) por medio del cálculo de sus coeficientes como lo es la constante (K) y así destacar las propiedades de un elemente resistente, en este caso los resortes que serán sometidos a diferentes cargas.

Se define como resorte, pieza elástica dispuesta en espiral, su función es ser elementos flexibles sufriendo grandes deformaciones y volviendo a recuperar su forma original.

1. OBJETIVOS

• Desarrollar habilidades en el tratamiento gráfico de resultados experimentales.

• Determinar cómo influye la aplicación de fuerzas (pesas) a un resorte en la dinámica del sistema.

1. MARCO TEÓRICO

La tensión T es la fuerza  que puede existir debido a la interacción en un resorte, cuerda o cable cuando está atado a un cuerpo y se jala o tensa.  Esta fuerza ocurre hacia fuera del objeto y es paralela al resorte, cuerda o cable en el punto de la unión.

Elasticidad:

Es la propiedad por lo cual los cuerpos deformados recuperan su forma y dimensiones originales  cuando cesa la acción de la fuerza deformadora. Los materiales no deformables se les llaman inelásticos como por ejemplo la arcilla, el plomo, plastilina, etc. Todos los cuerpos pueden deformarse elásticamente hasta un cierto límite (limite elástico), por encima del cual estos quedan deformados permanentemente. Esta deformación es llamada deformación plástica.

Rigidez:

La rigidez es la capacidad de un objeto sólido o elemento estructural para soportar esfuerzos sin adquirir grandes deformaciones o desplazamientos. Los coeficientes de rigidez son magnitudes físicas que cuantifican la rigidez de un elemento resistente bajo diversas configuraciones de carga. Normalmente las rigideces se calculan como la razón entre una fuerza aplicada y el desplazamiento obtenido por la aplicación de esa fuerza.  

Ley de Hooke:

Trabajo realizado por resortes

El trabajo también lo puede realizar una fuerza que varía en magnitud o dirección durante el desplazamiento del cuerpo sobre el que actúa. Un ejemplo de una fuerza variable que hace un trabajo es un resorte. Así cuando se tira lentamente de un resorte, la fuerza necesaria para estirarlo aumenta gradualmente a medida que el resorte se alarga. Considere una masa m ligada horizontalmente a un resorte. Al aplicar una fuerza  F sobre la masa, a fin de estirar el resorte, se logra que la masa m se desplace respecto a la posición X que ocupaba inicialmente.

La fuerza ejercida según la Ley de Hooke es

                     [pic 2] = - k[pic 3]

Donde k es una constante de proporcionalidad llamada constante elástica o constante de fuerza del resorte.

La deformación llamada también elongación es el estiramiento del resorte de la posición de equilibrio(posición del resorte sin aplicar ninguna fuerza). De la ecuación (1) se tiene:

                     k= [pic 4] / [pic 5]

La ecuación F=kx tiene la forma de la ecuación de la recta Y=BX. Si hacemos las siguientes sustituciones: Y=F; X=x, entonces, la pendiente B de la recta F vs x, representa a la constante de elasticidad del resorte, k

4. MATERIALES Y PROCEDIMIENTO

•  Se realizó el montaje  en la máquina, para ello se instalan el resorte No 1, 2 y 3,  de compresión en el mecanismo del lado derecho, como se puede ver en la figura.

• Al resorte No 1, 2 y 3  inicialmente se le aplico en el extremo inferior una fuerza de 5 Newton (pesa), luego una fuerza de 15, 25 y 35 Newton de forma consecutiva, para así poder determinar la distancia recorrida por el mismo, estos datos fueron registrados en la tabla No 3, 4 y 5.

• De igual forma se realizó el siguiente montaje  en la máquina, con la variación de que eran resortes de tensión e iban en el mecanismo del lado izquierdo.

• Se procedió a colgar en el extremo inferior del mecanismo del resorte No 1, 2 y 3 de la tabla n°6, 7 y 8, una fuerza de 5 Newton inicialmente (pesa) se llevó el registro en la tabla No 6, 7 y 8.

• Se Varió el valor de la masa colgante o el valor de la fuerza aplicada (N) 3 veces, con cargas de 15, 25 y 35 Newton se toma la medida de la longitud final del resorte según la regla numérica en cada caso y se registró en la tabla No 6, 7 y 8.

[pic 6]

[pic 7]

[pic 8]

[pic 9]

5. ANALISIS Y RESULTADOS

A continuación se muestran las tablas con los datos obtenidos en el laboratorio:

Tabla 1: Datos obtenidos: Compresión de resorte 1, 2 y 3

Tabla 2: Datos obtenidos: Tensión de resorte 1, 2 y 3

Tabla 3: Compresión de Resorte 1: Fuerza vs longitud

Tabla 4: Compresión Resorte 2: Fuerza vs longitud

Tabla 5: Compresión de Resorte 3: Fuerza vs longitud

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