Fisica mecanica, ley de hooke

Física Mecánica grupo 3

Universidad Militar Nueva Granada

16 de Abril del 2015

Ley De Hooke

Resumen— En la reciente practica se emplearon dos resortes para medir elasticidad y constante de elasticidad aplicándolas peso a cada uno, se hicieron montajes de los resortes en separado midiendo la elongación y el peso de estos usados en Newtons. Luego se hizo montajes en serie con los dos resortes en paralelo utilizando determinada cantidad de masa que generara peso y así poder medir la elongación y esta fuera considerable, teniendo estos datos se procedió hacer los cálculos para hallar porcentajes de error y así calcular la diferencia en cada uno de los montajes.

OBJETIVOS

⦁ Obtener a partir del análisis grafico la ley de Hooke, como aplicación de las propiedades elásticas de los cuerpos.

⦁ Determinar la ecuación experimental que relaciona fuerza y deformación de un resorte.

⦁ A partir de la ecuación obtenida deducir el valor de la constante de elasticidad del resorte para cada una de las combinaciones de los resortes.

⦁ Marco teórico

Concepto de elasticidad y deformación (Módulo de Young).

Se denomina módulo de elasticidad a la razón entre el incremento de esfuerzo y el cambio correspondiente a la deformación unitaria. Si el esfuerzo es una tensión o una compresión, el módulo se denomina módulo de Young y tiene el mismo valor para una tensión que para una compresión, siendo una constante independiente del esfuerzo siempre que no exceda de un valor máximo denominado límite elástico. Tanto el módulo de Young como el límite elástico, son naturalmente distintos para las diversas sustancias. El hecho de que la variación de deformación unitaria sea directamente proporcional a la variación de esfuerzo, siempre que no se sobrepase el límite elástico, se conoce como ley de Hooke. [2]

Ley de Hooke

La ley de Hooke es un principio de la física que dice que la fuerza necesaria para extender o comprimir el muelle por una cierta distancia es proporcional a la distancia. Es decir, donde es un factor constante característica de la primavera, su rigidez. La ecuación de Hooke, de hecho, tiene en muchas otras situaciones en las que se deforma un cuerpo elástico, como el viento que sopla en un edificio alto, un músico puntear una cuerda de un violín, o el relleno de un globo del partido. Un cuerpo elástico o material para el que esta ecuación se puede suponer se dice que es lineal-elástica o Hookean. La ley de Hooke es sólo una primera aproximación lineal para la respuesta real de los muelles y de otros órganos elásticos a las fuerzas aplicadas. Con el tiempo, debe fallar una vez que las fuerzas exceden cierto límite, ya que ningún material puede ser comprimido más allá de un cierto tamaño mínimo, o se estira más allá de un tamaño máximo, sin una deformación permanente o cambio de estado. De hecho, muchos materiales serán notablemente desviarse de la ley de Hooke mucho antes de que se alcancen los límites elásticos. Por otro lado, la ley de Hooke es una aproximación precisa para la mayoría de los cuerpos sólidos, siempre que las fuerzas y deformaciones son lo suficientemente pequeños. Por esta razón, la ley de Hooke se utiliza ampliamente en todas las ramas de la ciencia y la ingeniería, y es la base de muchas disciplinas como la sismología, la mecánica molecular y la acústica. También es el principio fundamental de la balanza de resorte, el manómetro y el volante Del reloj mecánico. [4]

⦁ K: es la constante de proporcionalidad o de elasticidad.

: el alargamiento de su posición de equilibrio.

: es la fuerza resistente del sólido.

⦁ El signo ( - ) se debe a la fuerza restauradora que tiene sentido contrario al desplazamiento

⦁ Las unidades son: Newton/metro (New/m) – Libras/pies (Lb/p).

¿Qué mide la constante de elasticidad?

La Constante de elasticidad mide el grado de elasticidad permitida en función de la fuerza. [3]

¿Qué factores influyen en el valor de la constante de elasticidad de un resorte?

El resorte presenta una constante de elasticidad que depende de varios factores: forma del resorte, material de que está hecho, etc. Esta constante determina el valor de la fuerza de recuperación del resorte cuando lo estiramos. Esta fuerza es de tipo conservativo y el trabajo realizado por ella se acumula en forma de energía potencial. Cuando el resorte se estira o se contrae va acumulando una energía que llamamos energía potencial elástica, que es la que utilizará para volver a su posición inicial. [1]

Trabajo de la F. conservativa = - Variación de la energía potencial (disminución de la E. potencial)

Esta energía potencial elástica depende de la elongación: cuanto más lejos esté la masa del punto de equilibrio, más energía acumula.

[5]

⦁ Experimento

⦁ Materiales

⦁ Resorte x2

⦁ Set de pesas y portapesas.

⦁ Regla.

⦁ Balanza.

Figura 1Soporte universal, resorte, juego de pesas.

⦁ Descripción general de la práctica

Anclado al soporto universal, se sujeta un extremo del resorte, y del otro, se suspende una masa para comprobar la elongación del sistema con múltiples intentos y masas.

⦁ datos

Tabla 1 Datos de resorte 1

Resorte 1

masa (kg) L (m)

0 0,243

0,2473 0,282

0,4473 0,306

0,5473 0,329

0,5973 0,34

0,6473 0,362

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