INTRODUCCIÓN

Para comprender esta experiencia, será necesario tener conocimientos básicos de “Fuerza” (representación gráfica, unidades, efectos que produce sobre los cuerpos, peso, etc) La Ley de Hooke describe fenómenos elásticos como los que exhiben los resortes. Esta ley afirma que la deformación elástica que sufre un cuerpo es proporcional a la fuerza que produce tal deformación, siempre y cuando no se sobrepase el límite de elasticidad. Robert Hooke (1635-17039, estudió, entre otras cosas, el resorte. Su ley permite asociar una constante a cada resorte. En 1678 pública la ley conocida como Ley de Hooke: “La Fuerza que devuelve un resorte a su posición de equilibrio es proporcional al valor de la distancia que se desplaza de esa posición”.

En este laboratorio trabajaremos en la demostración práctica de la ley de hooke, teniendo en cuenta los datos apuntados del laboratorio y hallando con estos las incógnitas para poder al final desarrollar gráficas y analizar cada una de ellas.

MARCO TEÓRICO

La forma más común de representar matemáticamente la Ley de Hooke es mediante la ecuación del muelle o resorte, donde se relaciona la fuerza  ejercida sobre el resorte con la elongación o alargamiento x producido:F=−kx

Donde   se llama constante elástica del resorte y x es su elongación o variación que experimenta su longitud.

a. Resorte en su longitud inicial y b. Resorte estirado en su longitud.

En muchos materiales, entre ellos los metales y minerales, la deformación es directamente proporcional al esfuerzo. Esta relación se conoce como la ley de hooke, que fue el primero en expresarla. No obstante si la fuerza externa supera un determinado valor, el material puede quedar deformado permanentemente, y la ley de hooke ya no es válida. El máximo esfuerzo que un material puede soportar antes de quedar permanentemente deformado se denomina límite de elasticidad. La relación entre el esfuerzo y la deformación, denominada módulo de elasticidad, así como el límite de elasticidad, están determinados por la estructura molecular del material.

LEY DE HOOKE

Análisis

Parte A.

Resorte 1.

m F=mg x

50 o,49 13

100 0.98 34

150 1.47 53

Resorte 2.

m F=mg x

50 0.49 1.5

100 0.98 3

150 1.47 5

Interpole y calcule las pendientes correspondientes a cada resorte ¿que representan cada resorte?

m=F2−F1x2−x1

m=κ

Para Resorte 1.

m=1.47−0.4953−13

=0.024 k=0.024

Para Resorte 2.

m=1.47−0.495−1.5

=0.28 k=0.28

Estas pendientes representan la constante de elasticidad del resorte. (k= constante de elasticidad del resorte)

Grafique en el mismo sistema de coordenadas los valores de F vs X para cada uno de los resortes.

Tabla 1. Resorte 1

F X0.00 0.000.05 1.700.24 8.230.35 12.020.40 13.32

Tabla 2. Resorte 2

F X0.00 0.000.33 1.620.61 3.200.81 4.320.93 5.04

Calcule las pendientes correspondientes a cada resorte.

m=F2−F1x2−x1

Para Resorte 1.

m= 0.40−0.0013.32−0.00

=0.030

Para Resorte 2.

m=1.05−0.005.68−0.00

=0.184

Explique porqué las pendientes tienen diferente valor. ¿Qué representan?

Las pendientes tienen diferentes valores, porque las fuerzas variaban y a mayor fuerza mayor elongación. Estas pendientes representan la constante de elasticidad del resorte.

La fuerza aplicada sobre el resorte y la longitud del alargamiento, ¿son proporcionales? Explique.

Sí porque la fuerza recuperadora del resorte s proporcional a la elongación y de signo contrario (la fuerza de deformación se ejerce hacia la derecha y de la recuperación hacia la izquierda).

Cuando se puede considerar un cuerpo elástico?

Un cuerpo se denomina elástico si al actuar una fuerza sobre él sufre una deformación de tal manera que al cesar la fuerza recupera su forma original. Cuando una fuerza externa actúa sobre un material causa un esfuerzo o tensión en el interior del material que provoca la deformación del mismo.

Los resortes se deterioran cuando se alargan?

Sí siempre y cuando sean sometidos continuamente a pesos mayores a los que puedan soportar.

Que es la constante de elasticidad del resorte?

El la fuerza que el resorte opone cuando otra fuerza actúa sobre él produciendo una deformación. Que esto puede decirse como que cada K = gramos el resorte variara su longitud en 1 mm.

Bajo qué condiciones se cumple la Ley de Hooke?

Siempre y cuando la deformación elástica que sufre un cuerpo sea proporcional a la fuerza que produce tal deformación, y teniendo en cuenta que no sobrepase el límite de elasticidad.

Cuál de los métodos utilizados en esta práctica le parece más preciso? Por qué?

El método manual es más preciso o confiable porque con los datos obtenidos y las fórmulas que podemos utilizar obtendremos la constante de elasticidad de cada resorte.

CONCLUSIONES

En este laboratorio pudimos observar y analizar los métodos que se pueden utilizar para hallar la constante de elasticidad de un cuerpo en este caso del resorte y así se comprobó la ley de Hooke y las leyes que la rigen.

También se puede observar que la fuerza es proporcional a la elongación del resorte.