Guía Experimental Nº5 Ley de Hooke
Enviado por Ignacio114 • 5 de Septiembre de 2023 • Informes • 1.414 Palabras (6 Páginas) • 37 Visitas
Guía Experimental Nº5
LEY DE HOOKE
Autor I. Moreno
a Ingeniería Industrial. Departamento de Ciencias Física, Facultad de Ciencias Exactas, Universidad Andrés Bello. Chile
i.morenocampaa@uandresbello.edu
RESUMEN (Tamaño 10)
El presente experimento busca explorar y comprender las propiedades elásticas de los resortes a través de la ley de Hooke, que relaciona la fuerza aplicada con la deformación. Utilizando una simulación interactiva, se ajustan las constantes elásticas de los resortes y se observa su comportamiento en configuraciones en serie y en paralelo. Al recopilar datos, construir gráficos y analizar ajustes lineales, se determinan las constantes de elasticidad y se comparan con valores teóricos. Se discuten las implicaciones de los resultados y la validez de la ley de Hooke en diversos contextos, en una investigación que combina teoría y práctica en el estudio de la elasticidad de los materiales.
Palabras clave Ley de Hooke, constantes elásticas, ajustes lineales
- INTRODUCCIÓN
En este informe, exploramos las propiedades elásticas de los resortes a través de un experimento basado en la ley de Hooke. Esta ley establece una relación lineal entre la fuerza aplicada sobre un resorte y la deformación resultante. Utilizando una simulación interactiva, ajustamos las constantes elásticas de los resortes y observamos cómo responden en configuraciones en serie y en paralelo. Mediante la recopilación de datos, construcción de gráficos y análisis de ajustes lineales, determinamos las constantes de elasticidad y las comparamos con los valores teóricos. Además, examinamos la validez de la ley de Hooke en distintos contextos. Este experimento nos permite comprender mejor cómo los materiales elásticos reaccionan ante las fuerzas aplicadas y cómo estas relaciones pueden extrapolarse a sistemas más complejos.
- MODELO TEÓRICO
La ley de Hooke es una relación fundamental en la mecánica de materiales que describe el comportamiento elástico de los resortes y otros materiales similares. Esta ley establece que la fuerza aplicada sobre un resorte es directamente proporcional a la deformación que experimenta, siempre que no se supere el límite elástico del material. Matemáticamente, esto se expresa como:
F=−k⋅δ
Donde F es la fuerza aplicada sobre el resorte, k es la constante de elasticidad del resorte y δ es la deformación medida desde su longitud natural. El signo negativo indica que la fuerza y la deformación son de sentido contrario.
Constantes de Elasticidad
La constante de elasticidad k es una propiedad intrínseca del resorte y del material del que está hecho. Representa la rigidez del resorte y determina cuánto se deformará el resorte ante una fuerza dada. La constante de elasticidad se relaciona con la pendiente de la curva fuerza-deformación en un resorte y se mide en unidades de fuerza por unidad de longitud (N/m en el sistema internacional).
Comportamiento en Serie y en Paralelo
Cuando se conectan varios resortes en serie, su constante de elasticidad equivalente (k
eq_serie) se calcula sumando las constantes de cada resorte:
k eq_serie =k 1+k 2+…+k n
En cambio, cuando los resortes se conectan en paralelo, la constante de elasticidad equivalente (k eq_paralelo) se calcula utilizando la fórmula inversa de las constantes:
[pic 1]
Estos conceptos nos permiten entender cómo se combinan las propiedades elásticas en configuraciones más complejas de resortes y cómo afectan la respuesta del sistema a las fuerzas aplicadas.
En este experimento, utilizaremos una simulación interactiva para explorar estas relaciones, ajustar constantes elásticas y observar cómo los resortes reaccionan en configuraciones en serie y en paralelo. La recopilación y análisis de datos nos permitirá determinar las constantes de elasticidad y evaluar la validez de la ley de Hooke en distintos contextos.
- MÉTODO EXPERIMENTAL Y MEDICIONES
Materiales:
-Computadora con acceso a la simulación interactiva PHET de la ley de Hooke.
-Papel, lápiz y calculadora.
-Hojas de datos impresas para registrar resultados.
Procedimiento:
- Acceder a la simulación interactiva PHET de la ley de Hooke.
-Seleccionar un resorte a elección en la simulación.
-Ajustar la constante de elasticidad k del resorte y registrar el valor de k elegido.
-Aplicar fuerza al resorte en incrementos graduales.Anotar las fuerzas aplicadas y las deformaciones resultantes en la hoja de datos.
- Construir un gráfico de dispersión con los datos de fuerza en el eje y y deformación en el eje x.
[pic 2]
- Realizar un ajuste lineal al gráfico y obtén la constante de elasticidad experimental k exp.
- Comparar k exp con el valor teórico k establecido en la simulación.
- Mantener la constante k del resorte anterior.
- Conectar dos resortes en serie en la simulación.
- Aplicar fuerza gradualmente y registrar fuerzas y deformaciones.
- Construir otro gráfico de dispersión y realizar ajuste lineal para determinar k eq_serie.
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