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UNIVERSIDAD DON BOSCO<br />
DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BASICA<br />
LABORATORIO DE FISICA<br />
ASIGNATURA: FISICA TECNICA<br />
I. OBJETIVO GENERAL<br />
LABORATORIO 7: LEY DE HOOKE<br />
Calcular la constante de elasticidad de un resorte y determinar el límite de elasticidad.<br />
II. INTRODUCCION TEORICA<br />
Un cuerpo elástico se define como aquel que puede recuperar su forma y tamaño original<br />
cuando la fuerza que lo deformó deja de actuar sobre él. Muchos cuerpos son elásticos si la<br />
fuerza deformante no sobrepasa un cierto valor, denominado límite elástico, que depende de<br />
cada cuerpo y de cada sustancia. Si sobrepasamos éste límite elástico, el cuerpo ya no recupera<br />
su forma original; asimismo, podemos llegar al límite de rotura, que es la fuerza máxima que<br />
puede soportar un determinado cuerpo sin romperse.<br />
Algunos cuerpos, una vez que han sido deformados, no se recuperan instantáneamente, lo hacen<br />
más lentamente y pueden recobrar o no totalmente su forma original. Esto es lo que sucede<br />
cuando arrugamos un papel y los soltamos, aunque no recupera totalmente su forma original,<br />
observamos que cuando lo dejamos libre, se desarruga lentamente. Ejemplos de cuerpos<br />
elásticos son las bandas de hule, los trampolines, las camas elásticas, las pelotas de fútbol y un<br />
resorte que se alarga. Los alargamientos son proporcionales a las fuerzas, es decir, que una<br />
fuerza doble produce un alargamiento doble. Esto que sucede en el resorte es general para todos<br />
los cuerpos elásticos: la deformación de un cuerpo elástico es directamente proporcional a la<br />
fuerza que la produce (Ley de Hooke) y matemáticamente se representa como:<br />
F <strong>kx</strong><br />
La K se llama constante de elasticidad de un resorte y es una medida de la tenacidad del resorte y<br />
varía de acuerdo al tipo de material. Cuanto más grande sea k, más tenaz será el resorte. La ley<br />
de Hooke no se limita al caso de los resortes en espiral, de hecho se aplica a la deformación de<br />
todos los cuerpos elásticos.<br />
Bajo la acción de las fuerzas algunos cuerpos se deforman, es decir, se modifican sus dimensiones.<br />
Algunos cuerpos se deforman muy poco (cuerpo rígido), por ejemplo: un bloque de vidrio,<br />
de acero, una piedra. Otros, como la cera, la goma de borrar se deforman más fácilmente. Son<br />
cuerpos deformables. Pero además de la mayor o menos deformación que sufre un cuerpo al actuar<br />
sobre él una fuerza, su comportamiento también varía. Hay cuerpos que se deforman cada<br />
vez que se aplica una fuerza sobre ellos, pero no recuperan su forma original, debido a la plasticidad,<br />
son llamados cuerpos plásticos.<br />
Otro tipo de energía potencial es la que poseen los cuerpos elásticos deformados. Tal como es el<br />
caso de un resorte comprimido o estirado. Para deformar un resorte es necesario utilizar un trabajo<br />
y éste es almacenado en forma de energía potencial.<br />
Para deformar un resorte se debe ubicar cierta cantidad de masa. El trabajo hecho para comprimir<br />
o estirar un resorte, desde cero hasta una deformación x se calcula utilizando la ecuación:<br />
1<br />
W KX<br />
2<br />
2<br />
Esta expresión representa a la energía entregada al resorte ya sea para comprimirlo o estirarlo y
se le denomina energía potencial elástica y se determina utilizando la ecuación:<br />
1 2 U KX<br />
e 2<br />
El trabajo realizado para estirar el resorte una cantidad x es igual al área bajo la recta que parte<br />
del origen. Fig. N° 1<br />
III. TAREA PREVIA<br />
Fig. N° 1<br />
1. Definir los conceptos siguientes: elasticidad, esfuerzo de compresión, constante de elasticidad<br />
del resorte, deformación, esfuerzo de tensión, límite elástico.<br />
2. Escribir el enunciado de la ley de Hooke<br />
3. Escriba algunas aplicaciones de la Ley de Hooke<br />
IV. MATERIAL Y EQUIPO<br />
V. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL<br />
Resorte helicoidal<br />
Prensa nuez de ángulo recto<br />
Masas de 10 y 50 g<br />
Metro con cursores<br />
Varilla soporte<br />
Base trípode<br />
Porta pesas<br />
Base cilíndrica<br />
1. Medir la longitud inicial del resorte Lo:<br />
________m tal como aparece en la Fig. N° 2
Fig. N° 2<br />
2. Colocar en el extremo inferior del resorte 30 g y medir la longitud del resorte L (Fig. N° 3)<br />
Anotar sus resultados en la tabla N° 1<br />
Fig. N° 3<br />
3. Repetir el procedimiento anterior con incrementos de 30 g hasta sobrepasar el límite de<br />
elasticidad y completar la tabla N° 1<br />
Tabla N° 1: Valores de la longitud de un resorte<br />
Masa (kg) L (m)<br />
0.03<br />
0.06<br />
0.09<br />
0.12<br />
0.15<br />
0.18<br />
0.21<br />
0.24<br />
0.27<br />
0.30<br />
VI. HOJA DE ANALISIS DE RESULTADOS<br />
1. Utilizando los datos de la tabla N° 1, encontrar el valor de la fuerza que ejerce el resorte y la<br />
deformación que sufre éste y completar la tabla N° 2
Tabla N° 2: Valores de la fuerza y deformación de un resorte<br />
Masa (kg) F (N) L (m) L (m) K (N/m)<br />
0.03<br />
0.06<br />
0.09<br />
0.12<br />
0.15<br />
0.18<br />
0.21<br />
0.24<br />
0.27<br />
0.30<br />
2. Encontrar el mejor valor de la constante elástica del resorte<br />
3. Determinar la energía potencial elástica para cada observación<br />
4. Utilizando los datos de la tabla N° 2, hacer un gráfico F – l en papel milimetrado<br />
5. Utilizando la parte lineal del gráfico anterior, encontrar la ecuación experimental del gráfico.<br />
6. En base a la ecuación del numeral anterior, ¿cuál es el valor de la constante elástica del<br />
resorte?<br />
7. Comparar las respuestas obtenidas en el numeral 2 y 6. Calcular el porcentaje de error.<br />
8. Indicar en el gráfico el valor limítrofe entre la región de elasticidad y el de plasticidad del<br />
resorte y para qué valor de F y L ocurre<br />
9. Por interpolación del gráfico F – L, encontrar la deformación del resorte si se coloca una<br />
masa de 0.1 kg<br />
10. Escriba dos aplicaciones de la Ley de Hooke<br />
11. Obtener sus propias conclusiones
Física técnica. Laboratorio Nº 7. Hoja de criterios de evaluación de los resultados experimentales<br />
Departamento: Ciencias Básicas<br />
Laboratorio: Física NOTA<br />
Asignatura: Física Técnica<br />
Ley de Hooke<br />
N° Apellidos Nombres Carnet Firma GT<br />
1<br />
2<br />
3<br />
4<br />
5<br />
Nombre y firma del Docente de Laboratorio:<br />
MESA: GL: FECHA:<br />
N° Criterios a evaluar % Asignado % Obtenido Observaciones<br />
1 Presentación y orden 5<br />
2 Utilizando los datos de la tabla N° 1, encontrar el valor de<br />
la fuerza que ejerce el resorte y la deformación que sufre<br />
éste y completar la tabla N° 2<br />
3 Encontrar el mejor valor de la constante elástica del<br />
resorte<br />
4 Determinar la energía potencial elástica para cada<br />
observación<br />
5 Utilizando los datos de la tabla N° 2, hacer un gráfico F –<br />
l en papel milimetrado<br />
6 Utilizando la parte lineal del gráfico anterior, encontrar la<br />
ecuación experimental del gráfico.<br />
7 En base a la ecuación del numeral anterior, ¿cuál es el<br />
valor de la constante elástica del resorte?<br />
8 Comparar las respuestas obtenidas en el numeral 2 y 6.<br />
Calcular el porcentaje de error.<br />
9 Indicar en el gráfico el valor limítrofe entre la región de<br />
elasticidad y el de plasticidad del resorte y para qué valor<br />
de F y L ocurre<br />
10 Por interpolación del gráfico F – L, encontrar la<br />
deformación del resorte si se coloca una masa de 0.1 kg<br />
11 Escriba dos aplicaciones de la Ley de Hooke 10<br />
12 Conclusiones y comentarios 10<br />
TOTAL DE PUNTOS 100<br />
10<br />
10<br />
10<br />
10<br />
10<br />
5<br />
5<br />
5<br />
10