Guía N° 3 “Ley de Hooke”
Enviado por diego larrazabal • 19 de Julio de 2021 • Tareas • 2.242 Palabras (9 Páginas) • 689 Visitas
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Raitrai College Pucón
ciencias
Miss Margarita Orellana O
Asignatura: Física
Unidad 1: Fuerza
Guía N° 3 “Ley de Hooke”
Nombre: Araciel Larrazábal. 28 pts.
Objetivos: Reconocer las características de los resortes y la aplicación de la ley de Hooke
El estiramiento que sufre un material elástico es directamente proporcional a la fuerza causante de esa situación. En esta guía se considerará principalmente el caso de un resorte (o elástico). [pic 3]
Cuando un resorte se estira, o comprime, con una fuerza F, que puede ser el peso de un objeto (de modo que F = mg), produciéndole un estiramiento x, el resorte reacciona con una fuerza restauradora, que intenta volverlo a su posición de equilibrio, con una fuerza
F = - kx
El signo negativo es debido a que la fuerza es contraria al desplazamiento, o alargamiento, que tuvo. La constante k es la “constante elástica” y es característica para cada resorte en particular y se mide en N/m. Y representa la longitud que se estira por cada newton de fuerza que actúe sobre él. La constante de elasticidad depende del material del resorte y de su forma (longitud, diámetro del resorte, diámetro del alambre utilizado y otros).
Si luego de estirarse el resorte y volver a su posición de equilibrio se constata que su longitud es mayor que la original, entonces es que se ha deformado definitivamente. La fuerza mínima para producir deformación definitiva es la fuerza denominada “límite de elasticidad”.
La ley de Hooke para un resorte es válida mientras éste no se deforme definitivamente.
EJERCICIOS
1. Si se tiene un resorte cuya constante de elasticidad es 400 N/m, ¿cuánto se desplazará si se le ejerce una fuerza de 4 Newton?
Datos:
K= - 400 N/m
F= 4 N
X= ¿
4 N= -400 N/m * X
4 N = X 0,01 m[pic 4]
400 N/m
2. Si la constante de elasticidad de un resorte es 200 N/m y mide solo 5 cm en su posición de equilibrio, ¿es razonable que se le aplique una fuerza de 100 N y se utilice la ley de Hooke para analizar su comportamiento? ¿Por qué? Compruébalo.
K= -200 N/m
F =100 N
X =? 1m tiene 100 cm
0,5 m equivale x
100 N = -200N/m * X x= 50 cm
100N = 0,5m[pic 5]
200 N/m
3. Una persona estira lentamente un resorte de constante elástica k = 200 N / m, desde su longitud inicial (sin deformación) de 50 cm., hasta que su longitud final sea de 60 cm. ¿Qué fuerza se necesita para lograr tal elongación?
K= -200 N/m
X= (Xf- Xi) (0,6- 0,5) = 0,1 m
F =?
F= -200 N/m * 0,1 m = -20 N
4. Si a un resorte se le cuelga una masa de 200 gr y se deforma 15 cm, ¿cuál será el valor de su constante? El valor de su constante será de 13,06 N/m.
K=? F= 200g/ 1000g= 0,2Kg*9,8m/s =1,96N 1,9N=-K *0,15 m[pic 6]
F=200g x=15cm/100cm= 0,15m K= 1,9N/0,15m
x=15cm 13,06N/m
5. Al colgar un cuerpo de 10 Kg., al extremo de un resorte vertical se produce un alargamiento de 6,8 cm. de este. Determinar la constante elástica del resorte.
La corriente elástica del resorte es de -1441,1 N/m.
K=? F=10Kg*9,8m/s²=98N K=-98N/0,068m
F=10Kg x=6,8cm/100cm= 0,068 m K=-1441,1N/m
x= 6,8cm
6. Una fuerza de 5 N estira 1,2 cm a un resorte. ¿Qué fuerza lo estiraría 2 cm?
Una fuerza de 8,3 N lo estiraría 2 cm.
F= 2 cm*5N/1,2 cm=8,3N
7. Un resorte tiene una constante elástica, k, que se relaciona tanto con el estiramiento como con la compresión que puede tener. En términos generales, ¿cuándo la elongación de ese resorte, x, puede ser mayor; cuando se comprime o cuando se estira? De un argumento consistente con su respuesta.
La fuerza elástica de un resorte se mide a través de F = k Δ x. y es válida tanto como en extensión como en compresión. Por lo que, bajo una misma fuerza, la extensión o la compresión son iguales en valor absoluto, sólo que podrían tener signos opuestos.
8. Si al aplicar a un muelle una fuerza de 40 N provocamos que se alargue 30 cm, calcular:
K= ? 40N= -K*0,3
F=40N K= -40N/0,3m
X=30cm/ 0,3 m K= -133,3 (periódico)N/m
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