Ley de Hooke

Abstract

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Resumen

En la primera sesión de Laboratorio de Física se estudiaron cinco temas fundamentales como son Proporcionalidad, Instrumentos de medición, Movimiento en una dimensión, Movimientos en dos dimensiones y por ultimo las Leyes de Newton; en cada práctica se realiza la toma de datos según las especificaciones de la guía los cuales se tienen que emplear para solucionar los diferentes cuestionarios.

1. Introducción

Con la realización de este informe se pretende analizar los datos obtenidos en las diferentes prácticas que se realizaron en la sesión, poner en práctica lo aprendido en la aula de clase y aplicar las diferentes ecuaciones según lo solicitado por la práctica.

2. PRACTICA No 6 : FUERZA

Ley de Hooke

TITULO: Ley de Hooke

OBJETIVO: Comprobar la validez de la ley de Hooke, usando varios resortes helicoidales.

ELEMENTOS PREVIOS:

La ley de Hooke permite estudiar el comportamiento de los cuerpos elásticos frente a pequeñas deformaciones.

¿Qué variables podrían relacionarse para determinar la constante de elásticidad? ¿Cómo se puede determinar la energía potencial elástica en el estiramiento de un resorte?

TEORÍA:

Ley de Hooke: El análisis de datos del estiramiento de un resorte al someterlo a una fuerza de valor conocido establece que dicho estiramiento ( elongación) es tanto mayor cuanto mayor es la fuerza, a finales del siglo XVII el astrónomo R. Hooke estudio las propiedades elásticas de los resortes y encontró que:

F= - K X

donde F es la fuerza aplicada, k es la constante elástica del resorte (esta constante es una medida de rigidez del resorte) y x es la elongación del resorte ( lo que esta se estira o se comprime).

Conservación de energía: Cuando un resorte estira una distancia x, adquiere una forma de energía conocida como energía potencial elástica, cuya expresión es:

Epe = (1/2) K X2

Cuando un cuerpo de masa m se encuentra a una altura h sobre el nivel del piso, adquiere una forma de energía conocida como energía potencial gravitatoria, cuya expresión es:

Epg = mgh

Conservación de la energía mecánica: Si sobre un sistema actúan solamente fuerzas conservativas, la energía mecánica total del sistema no aumenta ni disminuye, es decir permanece constante.

PROCEDIMIENTO

Coloque la base deslizante en la posición inicial, (tenga especial cuidado de no estar ejerciendo

fuerza sobre el resorte). Y haga clic en continúe (nótese que las medidas comenzaran y terminaran

de forma manual como se fijó en los parámetros anteriores). A continuación, despacio y

continuamente mueva la base por la regla, a lo largo de 10 cm. El Resultado obtenido debe ser así:

En esta práctica el programa MEASURE le proporciona una recta de la fuerza vs desplazamiento donde F se encuentra medida en (Newton) y y el desplazamiento S medida en milímetros, para encontrar la constante de proporcionalidad debe tomar por lo menos dos puntos sobre ella y completar la tabla 1. Repita el procedimiento para el otro resorte.

RESORTE 1

FUERZA (N)

-0,0025

0,0411

1,9907

S (m)

-0,0003

0,0012

0,0851

RESORTE 2

FUERZA (N)

-0,0007

0,0425

0,49

S (m)

0

0,0161

0,2019

Tabla 1 Fuerza de elongación del resorte

INFORME

1. Encuentre la constante de proporcionalidad de cada resorte e indique sus unidades.

2. Realice las gráficas de fuerza en función del desplazamiento para cada uno de los resortes y explique el significado que tiene la pendiente de la recta obtenida?

3. Determine el valor de la energía potencial elástica en cada uno de los casos

4. Haga un análisis de la práctica y sus resultados.

5. Conclusiones.

3. PRÁCTICA No 7: SISTEMAS DE EQUILIBIO

TITULO: Equilibrio de Fuerzas.

OBJETIVO: Aplicar los conceptos de descomposición de un vector y sumatoria de fuerzas.

ELEMENTOS PREVIOS: Una de las ramas fundamentales de la mecánica es la estática, que estudia el comportamiento de los cuerpos y los sistemas en equilibrio, para los que no existe movimiento neto. ¿Para qué se utiliza un diagrama de cuerpo libre (D.C.L.)? ¿Cómo se aplica la segunda Ley de Newton a un sistema de fuerzas? ¿cómo se realiza la descomposición de un vector en sus componentes?

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 pesas 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 α y β Tome dos posiciones diferentes para la misma masa M3 y dibuje los diagramas de fuerzas; escriba los datos obtenidos en la tabla 2, sistema 1.

3. Repita los pasos 1 y 2 con diferentes valores para M1, M2 y M3 y complete la tabla 2, sistemas 2 y 3. Tenga en cuenta que en EL sistema 3, el valor de α es diferente al de β

M1

M2

M3

β

α

SISTEMA 1

100

120

75

50

35

SISTEMA 2

100

90

100

25

30

SISTEMA 3

100

120

85

36

32

Tabla 2

INFORME

1. Realice el diagrama de cuerpo libre para las fuerzas en cada sistema.

2. Realice el análisis matemático y encuentre el valor de F1, F2 y F3. (Ver anexo 4 sesión de laboratorio 1)

3. Demuestre que el sistema está en equilibrio.

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

5. Realice las conclusiones respectivas sobre la práctica

4. PRÁCTICA No 8: MOVIMIENTO ARMONICO SIMPLE - PENDULO

TITULO: El Péndulo Simple

OBJETIVO: Comprobar la leyes del movimiento armónico simple (M.A.S)

ELEMENTOS PREVIOS:

El movimiento armónico simple es periódico, vibratorio y oscilatorio en ausencia de fricción.

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