Universidad del Magdalena Guía de Laborator io No.4 LEY DE HOOKE
Integrantes: Jorg Jo rge e Maldonado Maldo nado - 2016115 2016115051 051 Leisman Saumeth Saumeth – 201321993 Luis Miguel Herrera Argaez – 2015116113 Wilder Wild er Port ill o - 20152 2015219 19078 078
Facul Facul tad Ingeniería
Física Mecánica Grupo No. 31
Prof. Eugenio Castellón Santos Fecha de experiencia: 20/05/2017 Fecha de entr ega:
27/05/2 27/05/2017 017
Santa Marta, Magdalena 2017
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1. INTRODUCCIÓN El presente informe se realiza para evidenciar la practica desarrollada en el laboratorio, la cual con la supervisión del profesor sus recomendaciones, para un buen desarrollo de la experiencia, analizando las ecuaciones que ya teníamos en la guía y tomando referencia de las teorías propuestas. 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. Por consiguiente, se debe analizar principalmente la herramienta con la cual se trabaja, es decir se conoce como resorte (o muelle elástico) a un operador elástico capaz de almacenar energía y desprenderse de ella sin sufrir deformación permanente cuando cesan las fuerzas o la tensión a las que es sometido. En muchos materiales, entre ellos los metales y los minerales, la deformación es directamente proporcional al esfuerzo. Esta relación se conoce como ley de Hooke, así llamada en su honor, ya 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 válido.
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2. OBJETIVOS
Verificar la ley de Hooke en un resorte.
➢
Encontrar la constante de elasticidad de un resorte.
➢
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3. JUSTIFICACIÓN Siguiendo la corriente empirista, el aprendizaje y conocimiento se deriva de la experiencia. En el laboratorio vamos a ver reflejado físicamente el conocimiento previamente adquirido en la clase teórica, con la finalidad de aprehender y comprender el ¿Por qué? Y el ¿para qué? de las ecuaciones físicas. Para ser más específicos en este laboratorio nos enfocamos en la búsqueda de la constante de elasticidad de un resorte, lo cual nos llevara a un resultado consistente. Comprobada nuestras inquietudes, lograremos desarrollar cualquier problema que se presente en el transcurso de nuestra carrera.
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4. TEORÍA BASE LEY DE HOOKE La ley de elasticidad el asticidad de Hooke o ley de Hooke, establece la relación entre el alargamiento o estiramiento longitudinal longitudinal y la fuerza aplicada. La elasticidad es la propiedad 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 de regresar a su forma original 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 DL.
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 forma el resorte y el diámetro de la misma. La Ley de Hooke para el resorte se escribe:
F = K DL
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5. MONTAJE DE (LABORATORIO LEY DE HOOKE).
Como se puede observar en el grafico anterior las herramientas que utilizamos fueron: Balanza granataria.
➢
Regla.
➢
Soporte universal.
➢
Resorte.
➢
Masas.
➢
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6. APLICACIONES PRÁCTICA Luego de recibir las indicaciones del profesor se procedió a medir las masas de unos cuerpos, este procedimiento se repitió 8 veces, para luego llevarlos al resorte, ubicado en un soporte universal, en donde se determinó las distancias que estos se elongaban con una regla, anotando cada una de estas medidas establecidas en la tabla 1.1. Para más tarde realizar las gráficas de manera manual (hoja de papel milimetrado), aplicando la fórmula de la pendiente tomando dos puntos lo más alejados posibles entre sí como referencia y hallando más tarde la constante de elasticidad y finalizando con el planteamiento de una conclusión grupal con la ayuda y correcciones del profesor. 1. Registre en la tabla, la distancia de elongación del resorte utilizando diferentes masas, calculando además la fuerza ejercida por el resorte con cada masa, para posteriormente calcular el coeficiente de elasticidad del resorte.
M/Gr/±0,1 X/Cm/±0,1 M/Kg/±0,0001 X/Mt/±0,001 F/N/±0,0001 50,0
1,7
0,0500
0,017
0,4900
100,0
3,0
0,1000
0,030
0,9800
200,0
5,6
0,2000
0,056
1,9600
500,0
13,0
0,5000
0,130
4,9000
700,0
17,7
0,7000
0,177
6,8600
800,0
20,5
0,8000
0,205
7,8400
1000,0
26,0
1,0000
0,260
9,8000
1200,0
30,5
1,2000
0,305
11,7600
Tabla 1
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2. Grafique X (Mt) Vs F(N) ¿Qué tipo de grafica obtuvo?
Se obtiene una línea Recta a la cual le calcularemos la pendiente utilizando los 2 puntos más cercanos.
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3. Ahora tomando dos puntos que se encuentren sobre la línea recta que pasa por el origen y que se encuentre lo más alejado posible entre ellos aplique el concepto de pendiente para posteriormente calcular la constante de elasticidad del resorte.
−− 0,305−0,130 11,7600−4,9000 0,0255 1 39.21 ⁄
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1 −− −− ∆± ∆± ∆ [ + ] ∆ ± ∆ ∆ ∆ ∆ ∆ ∆ + ] = ± ∆ [ ∆ ∆ ∆ es la incertidumbre de la fuerza es la incertidumbre de la elongación es la incertidumbre de la contante ∆ ∆ es la diferencia de los puntos escogidos en la recta M la pendiente K constante de elasticidad
6,8600 [0,0001 + 0,001] ± 6,8600 ± 0.175 0.175 6,8600 0.175 ± 39.21±0.224
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7. CONCLUSIÓN Gracias a esta experiencia culminar los objetivos propuestos y sacar los siguientes datos:
-
Se logró conocer la relación entre longitud y peso que es un término lineal. Se pudo demostrar que, aplicando la ley de Hooke, una vez tomado los datos y graficados la recta pasa por el origen o se aproxima a él.
Así mismo, Se pudo comprobar que la constante de la elasticidad de un resorte, se puede observar al tomar dos puntos cercanos ubicados sobre la línea recta de la gráfica y con estos puntos aplicar el concepto de pendiente, para posteriormente con el inverso multiplicativo de ésta, determinar la constante de elasticidad como 39,21 N/m Sugerencias Durante la realización del laboratorio pudimos observar ciertos factores que aumentaban el margen de error en cuanto a la toma de valores. Si se quiere experimentar lo más exacto posible, hay que tener en cuenta los siguientes datos.
-
-
-
Uno es al aproximar las masas para hacer un cálculo lo más fácil posible y la toma de pesos de estos con la balanza, aparece una pequeña incertidumbre de masa equivalente a ±0,1 gr. Al dejar caer la masa, el resorte comenzaba a oscilar y era necesario tratar de frenar el resorte para no tener un error al tomar los datos. Tener a una sola persona encargada en la toma de pesos como así una encargada en la toma de datos del resorte. Al tomar los datos dos o más individuos el margen de error aumenta ya que los instrumentos son manipulables y eso genera error humano en cada una de las medidas.
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8. BIBLIOGRAFÍA Y WEBGRAFÍA
SEARS, ZEMANSKY, YOUNG, FREEDMAN. Física Universitaria. Vol. I. Novena edición. Editorial Addison Wesley Longman.
➢
R. Serway. - R. Beichner. Física para ciencias e Ingeniería, Tomo I, quinta edición. Editorial McGraw-Hill. ➢
JORGE MENDOZA DUEÑAS, FISICA, Impreso en Lima - Perú, 2 002.
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https://es.khanacademy.org/science/physic https://es.khanacademy.org/science/physics/work-and-energy/hookeslaw s/work-and-energy/hookeslaw/a/what-is/a/what-ishookes-law. ➢
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https://www.fisicalab.com/apartado https://www.fisicalab.com/apartado/ley-hooke /ley-hooke
https://es.wikipedia.org/wiki/Constante_elástica
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