PRACTICA No 6 FUERZAS (LEY DE HOOKE)

PRACTICA No 6

FUERZAS

(LEY DE HOOKE)

Resumen

El tema de la práctica es comprobar la validez de la ley de Hooke usando varios resortes helicoidales.

Utilizaremos un montaje y por medio del computador usando el software Measure vamos a obtener una gráfica y unos datos con los que debemos encontrar la constante de proporcionalidad del resorte y hacer un análisis de la práctica.

1. Introducción

En física, la ley de elasticidad de Hooke o ley de Hooke, originalmente formulada para casos de estiramiento longitudinal, establece que la deformación ε de un material elástico es directamente proporcional a la fuerza aplicada F:

Donde ΔL: alargamiento longitudinal, L: Longitud original, E: módulo de Young o módulo de elasticidad, A sección transversal de la pieza estirada. La ley se aplica a materiales elásticos hasta un límite denominado límite de elasticidad..

La forma más común de representar matemáticamente la Ley de Hooke es mediante la ecuación del resorte, donde se relaciona la fuerza F ejercida por el resorte con la distancia adicional x producida por alargamiento del siguiente modo:

, siendo

Donde k se llama constante del resorte (también constante de rigidez) y Δx es la separación de su extremo respecto a su longitud natural. La energía de deformación

o energía potencial elástica Uk asociada al estiramiento del resorte viene dada por la siguiente ecuación:

Para los resortes reales, esta ley anterior y la ecuación de la energía sólo son válidas por debajo de un cierto valor del cociente de la tensión F/A < σE, tras superar ese límite el material sufre internamente transformaciones termodinámicas irreversibles y pierde la capacidad de recuperar su longitud original al retirar la fuerza aplicada, persistiendo un remanente de deformación denominado deformación plástica. Originalmente la ley se utilizaba solo para resortes sometidos a tracción pero también es válida en resortes o materiales sometidos a compresión.

2. PROCEDIMIENTO:

2.1. Para desarrollar la práctica vamos a utilizar los siguientes elementos:

- Un soporte universal.

- Resorte 1. de 9cm de largo por 3.8 cm de diámetro.

- Resorte 2. de 8cm de largo por 1 cm de diámetro

- Una regla.

- Censor ( Newton Sensor )

- Software Measure.

2.2. Se debe colgar el resorte en el Sensor (newton Sensor), el otro extremo debe ir fijo a la base deslizante, hacer las conexiones eléctricas de acuerdo al diagrama. Iniciar el software, fijar los parámetros de medida, coloque la base deslizante en la posición inicial, posteriormente despacio y continuamente mueva la base por la regla:

ANALISIS:

• Podemos observar que las graficas para los dos resortes son líneas rectas.

• De este grafica obtenemos los siguientes puntos:

RESORTE 1

RESORTE 1 RESORTE 2

FUERZA

(N) 0 1,02N 1,09N 0 0,23N

S(m)

0 101,2

mm 120,3

mm 0 97mm

Tabla 1.

ver GRAFICA 1.

Para calcular la constante de proporcionalidad del resorte

Tenemos en cuenta que:

F: Fuerza deformadora en Newton ( N )

X: Aumento de longitud que sufre el resorte en metros

RESORTE 2

Distancia ( s/mm ) Fuerza ( F/N )

101.2 1.09

120.3 0.54

Tabla 2.

F: Fuerza deformadora en Newton ( N )

X: Aumento de longitud que sufre el resorte en metros

3. CONCLUSIONES

• Se puede observar que la longitud alcanzada por el resorte y la fuerza que se ejerce sobre el son magnitudes directamente proporcionales.

PRACTICA No. 7

SISTEMAS EN EQUILIBRIO

(EQUILIBRIO DE FUERZAS)

OBJETIVO

 Aplicar los conceptos de descomposición de un vector y sumatoria de fuerzas.

PROBLEMA

Entender la descomposición de un vector en sus componentes, hacer uso de diagrama de cuerpo libre para mostrar todas las fuerzas externas que actúan sobre un cuerpo y demostrar que el sistema implementado en la práctica se encuentra en equilibrio.

MATERIALES

1. Dos soportes universales

2. Dos poleas

3. Juego de pesas

4. Una cuerda

5. Un transportador

PROCEDIMIENTO

Monte los soportes y las poleas como se indica

1. Tome varias pesitas y asígneles el valor M3

2. Como se indica en el dibujo, encuentre dos masas M1 y M2 que equilibren el sistema. El equilibrio del sistema está determinado por los ángulos de las cuerdas con la horizontal y la vertical. Tome tres posiciones diferentes para la misma masa M3 y dibuje los diagramas de fuerzas sobre papel milimetrado.

3. Repita los pasos 2 y 3 con diferentes valores para M1, M2 y M3

INFORME No. 7

1. Grafique el diagrama de fuerzas por cada configuración implementada.

REGISTRÓ DE DATOS DE EXPERIENCIA

M1 M2 M3 Β Α

SISTEMA 1 0,1 Kg 0,12 Kg 0,1 Kg 36 ° 31 °

SISTEMA 2 0,115 Kg 0,155 Kg 0,1 Kg 51 ° 40 °

SISTEMA 3 0,115 Kg 0,12 Kg 0,125 Kg 30 ° 31°

SISTEMA 1:

DIAGRAMA DE FUERZAS

2. Realice al análisis matemático y encuentre el valor de F1, F2, F3.

F1: T1 - W1 = 0

T1 = W1

T1 = M1 * g

T1 = 0,1 kg * 9,8 m/s2

T1 = 0,98 N

F3: T3 - W3 = 0

T3 = W3

T3 = M3 * g

T3 = 0,1 kg * 9,8 m/s2

T3 = 0,98 N

3. Demuestre que el sistema está en equilibrio.

4. Enuncie y explique las condiciones necesarias para que un sistema físico se encuentre en equilibrio mecánico. ¿Por qué en esta práctica es necesaria una sola de estas condiciones?

5. Realice las conclusiones respectivas sobre la práctica.

PRACTICA No 8

MOVIMIENTO ARMONICO SIMPLE

(EL PENDULO SIMPLE)

Resumen

En esta práctica se van a evaluar y comprobar las leyes del movimiento armónico simple

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