“AÑO DEL DIÁLOGO Y
RECONCILIACIÓN NACIONAL”
FACULTAD DE CIENCIAS EMPRESARIALES CARRERA
: Ingeniería de Sistemas Empresariales Empresariales
CURSO
: Física II
PROFESOR
: Eduardo Martín Soto Isla
SECCIÓN
:
4A 1
INFORME DE PRÁCTICAS PRACTICA N° : 1 TÍTULO
: LEY DE HOOKE
INTEGRANTES :
BECERRA CHAVEZ CÓRDOVA ESPEZA HUERTA PEÑA
HORARIO DE PRÁCTICAS HORA: 7:00-9:00 am y 4:00 – 6:00 pm FECHA DE REALIZACIÓN DE LA PRÁCTICA: 18/04/18 FECHA DE ENTREGA DEL INFORME: 26/04/18
LIMA – PERÚ
I. RESUMEN En la primera práctica de laboratorio de Física II tuvo como fin para el estudiante la búsqueda de precisar y adentrarse muy profundamente en la ley de Hooke, para analizar y procesar un conjunto de datos experimentales mediante una gráfica entre la fuerza y elongaciones, para cada resorte utilizar, en este caso utilizamos dos resortes de tamaños de 11cm (632 - 056) y 10.9cm(632 - 059). y con ayuda de computadora personal que nos ayudara a sacar la fuerza de cada peso establecido y mediante la fuerza y elongaciones obtendremos la constante de elasticidad. II. OBJETIVOS 1. Verificar experimentalmente la Ley de Hooke 2. Evaluar la constante de elasticidad de un resorte mediante la ley de Hooke 3. Representar, analizar y procesar un conjunto de datos experimentales mediante una gráfica. III.
EQUIPOS Y MATERIALES Computadora personal Programa Data Studio instalado Interface Science Workshop o Pasport Adaptador analógico PS-2158 Adaptador Digital PS-2159 Sensor de movimiento rotacional CI-6538 Sensor de movimiento CI-6742 Accesorio rotacional CI-6691 Balanza Regla graduada 100 cm. Soporte universal ME-8976 y varilla ME-8736 Set de resortes para la ley de Hooke SE-8749 Conjunto de pesas SE-8759 Calibrador Vernier
IV.
FUNDAMENTO TEÓRICO
La ley de elasticidad de Hooke o ley de Hooke, establece la relación entre el alargamiento o estiramiento longitudinal y la fuerza aplicada. La elasticidad es la propiedad física en la que los objetos con capaces de cambiar de forma cuando actúa una fuerza de deformación sobre un objeto. El objeto tiene la capacidad de regresar a su forma original cuando cesa la deformación. Depende del tipo de material. Los materiales pueden ser elásticos o inelásticos. Los materiales inelásticos no regresan a su forma natural.
Constante del resorte (K): Se tiene un resorte al que se le aplica una fuerza de tensión F, de manera que el resorte se alarga una distancia X.
Según la Ley de Hooke, la fuerza aplicada debe ser proporcional a la deformación producida y la constante de proporcionalidad es K, la cual es específica para cada resorte. Esta constante dependerá no sólo del tipo de material del que está hecho el resorte (acero, aluminio, hierro, etc.) sino del diámetro del alambre e incluso de la distancia entre dos vueltas consecutivas de la hélice que f orma el resorte y el diámetro de la misma. La Ley de Hooke para el resorte se escribe:
F = -K .X Donde: K, es la constante elástica del resorte X, es la elongación del resorte
V.
PROCEDIMIENTO
Determinación de la constante elástica del resorte a) Monte el equipo como se muestra en la figura 1 y elija el punto de referencia a partir del cual se medirán las elongaciones del resorte. Este punto debe ser el punto que indica el extremo inferior del resorte en estado de reposo. b) Mida la altura H. c) Cuelgue del extremo inferior del resorte el portapesas y registe en la Tabla 01 la masa del portapesas y el estiramiento correspondiente (a partir del punto de referencia). d) Adicione sucesivamente masas al portapesas y registre en la tabla las masas y los estiramientos correspondientes (a partir del punto de referencia).
VI.
DATOS REGISTRADOS
TABLA (1), Datos registrados para pesos y elongaciones. Masa (kg) 0.053 Peso (N) 0.52 Estiramiento (m) 0.095 Constante de Elasticidad (N/m)
Masa (kg) 0.053 Peso (N) 0.52 Estiramiento (m) 0.033 Constante de Elasticidad (N/m)
0.10 1.01 0.17
Resorte 632-056 0.200 0.106 1.96 1.04 0.32 0.17
0.10 1.01 0.074
Resorte 632-059 0.200 0.106 1.96 1.04 0.153 0.076
0.156 1.53 0.25 29
0.253 2.47 0.40
0.20 1.96 0.009
0.08 0.78 0.03
0.156 1.53 0.113 19.49
0.253 2.47 0.20
0.20 1.96 0.011
0.08 0.78 0.032
TABLA (2), Parámetros registrados para varilla y disco. Radio de Varilla (m)
Longitud de Varilla (m)
Radio del Disco (m)
Masa del Disco (kg)
0.0006
0.417
0.38
4.66
TABLA (2), Datos registrados Desplazamiento angular, oscilaciones, tiempo y periodo. Desplazamiento Angular no mayor a 0.17 (Rad.) Desplazamiento Angular (Rad.) Cantidad de Osilaciones Tiempo (S) Periodo
VII.
0.15 9 6.3 0.70
0.11 6 5.1 0.85
0.12 9 5.3 0.59
0.11 10 5.2 0.52
0.13 7 6.1 0.87
0.12 8 5.4 0.68
0.09 6 4.5 0.75
0.14 8 6.2 0.78
CONCLUSIONES
En conclusión, la práctica en el laboratorio comprendimos que es aplicable la ley de Hooke, esta nos da a conocer la relación que existe entre la fuerza que aplicamos al resorte al colgar la masa y la elongación que se produce en este. Además, pudimos hallar un promedio de constante de elasticidad de los dos resortes de diferente tamaño a partir de los datos reales obtenidos en el laboratorio. Así mismo, comprendimos como hallar los periodos para el segundo experimento de acuerdo con las oscilaciones que se daba en un determinado tiempo y desplazamiento angular.
VIII.
CUESTIONARIO
1. ¿Qué es una deformación por cizallamiento puro no homogéneo? Una deformación por cizallamiento puro no homogéneo implica deformación plano o general en la cual las líneas que eran paralelas en el cuerpo predeformado, ya no lo son después de la deformación. Puede existir cambio de volumen asociado y los vectores de desplazamiento no son paralelos.
2. ¿Sería aplicable la ecuación (6), si se tratase de un cable anisótropo? La ecuación no sería aplicable porque un cable anisótropo es aquel que tiene diferentes propiedades en direcciones diferentes. Además, estos requieren un número de constantes elásticas.
3. Para la experiencia realizada, ¿Cuál es la fuerza necesaria que se debe aplicar al disco para que la deformación en el cable de cobre sea irreversible? La resistencia a la tracción del alambre de cobre estirado es de unos 420MN/m2. ø (mm)
2 3 4 5 6 7 8 9 10
Peso k /m
0,014 0,032 0,057 0,089 0,129 0,175 0,229 0,289 0,357
Carga - Rotura Mínima (kg )
239 538 957 1500 2150 2930 3830 4840 5980
4. ¿Cómo se define a la característica que depende de la presencia de las dislocaciones y como estas se desplazan en la estructura cristalina? Las dislocaciones son defectos de la red cristalina de dimensión uno, están definidas por el vector de Burger, este se define como aquel vector de la red, necesario para cerrar un circuito que encierra una línea de dislocación el cual permite pasar de un punto de la red al obtenido tras aplicar la dislocación al mismo. Las dislocaciones suceden con mayor probabilidad en las direcciones compactas de un cristal y son sumamente importantes para explicar el comportamiento elástico de los metales, así como su maleabilidad, puesto que la deformación plástica puede ocurrir por desplazamiento de dislocaciones.
5. Durante una transformación reversible, ¿en que se transforma el trabajo realizado por la fuerza de deformación? En un cambio reversible isotermo, el trabajo mecánico realizado sobre el sistema se emplea en un cambio de la energía libre. La energía potencial elástica es la energía asociada con los materiales elásticos, sí un resorte al ser comprimido o elongado almacena energía potencial elástica y, al ser soltado, puede realizar trabajo y se convierte en energía cinética sobre un objeto.
6. ¿Cómo se define a la relación entre las fuerzas de tracción ó compresión y el área de la sección transversal? - A esta relación entre las fuerzas de tracción y el área de la sección transversal se define como ESFUERZO, donde su notación es:
=
Donde F es la fuerza aplicada y Sel área de sección transversal.
7. ¿Qué tipo de deformación sufrirá un cuerpo que se somete a esfuerzos iguales de tracción o compresión por todos lados? Sufrirá la deformación Volumétrica, ya que este es un proceso donde se reduce el espesor inicial del material trabajado por medio de la fuerza de compresión.
8. Cuándo una muestra se estira, sufre lateralmente una contracción, ¿Cuál es la cantidad que permite medir este tipo de deformación? La concentración de tenciones adquiere mucha importancia en el cálculo de piezas sometidas a cargas repetidas o de fatiga, en cada caso, en los puntos donde se aparecen las tenciones y de donde aparecen loa puntos que indican que se romperá la barra (Badiola, 2004).
9. ¿Qué define la deformación unitaria por cizalladura? Define una deformación lateral de un cuerpo causada por un esfuerzo cortante, que se conoce como la tangente del ángulo de distorsión de la deformación, es decir, cuando se aplican fuerzas opuestas a las dos caras contrarias del cuerpo, traduciéndose un desplazamiento de planos paralelos en la dirección de la fuerza. ∅ =
Módulo de rigidez
∆
BIBLIOGRAFÍA Anónimo. (s. f). Medida de la constante elástica de un muelle . Recuperado de: http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/dinamica/trabajo/muelle/muelle.htm Conceptos de deformación. Recuperado Dagan, M. (2012). http://cuencas.fcien.edu.uy/cursos/materiales/apoyo%20practico%202.pdf
de:
potencial elástica. Días. A. (2018). Anergia https://www.blogdefisica.com/energia-potencial-elastica.html
de:
Recuperado
Geología estructural. Hobbs, A. (2015). Recuperado http://www0.unsl.edu.ar/~estructural/login/Teoria/Tema03.pdf
de:
¿Qué es la ley de Hooke? Recuperado de KHANACADEMY. (s. f). https://es.khanacademy.org/science/physics/work-and-energy/hookes-law/a/what-ishookes-law
Mattauer, M., (1976). Las deformaciones de los materiales de la corteza terrestre. Omega. Ley de Hooke . Sánchez, J. (s. f). http://elfisicoloco.blogspot.pe/2014/04/ley-de-hooke.html
Recuperado
de:
