LEY DE HOOKE Y TORSIÓN EN SOLIDOS

[pic 1]

INFORME DE LABORATORIO - FÍSICA II

TÍTULO:  LEY DE HOOKE Y TORSIÓN EN SOLIDOS

PRÁCTICA N°: 01

PROFESOR: EDUARDO MARTIN SOTO ISLA

INTEGRANTES: 

• MEZA CANTO. Bettsy
• PEREDO CHALAN, Estrella
• MENDOZA VALENTE, Romina
• JIMENEZ BRONCANO, Katiusca

DÍA:                 JUEVES                                        

HORA:         07:10 a.m. – 11:00 a.m. 
[pic 2][pic 3]

Lima – Perú, 2018[pic 4]

RESUMEN

OBJETIVOS

• Verificar experimentalmente la ley de Hooke.
• Determinar el módulo de rigidez de un alambre utilizando el péndulo de torsión.
• Estudiar la dinámica rotacional en el péndulo de torsión

En el presente informe se dará a conocer la constante de elasticidad a través de la ley de Hooke, con los datos obtenidos por el equipo de laboratorio, y así elaborar la regresión lineal con un mínimo de error, a su vez se utilizará un péndulo de torsión para determinar el módulo de rigidez del alambre, tomando en cuenta el tiempo en que se demora para realizar una oscilación, luego se comparará datos experimentales con teóricos concluyendo que,  

FUNDAMENTO TEÓRICO

LEY DE HOOKE:

En 1676, Roberto Hooke descubrió y estableció la ley que se utilizaría para definir las propiedades elásticas de un cuerpo. En un estudio de los efectos de las fuerzas de tensión y comprensión, se observó que aumentaba la longitud del resorte y esta era proporcional a la fuerza aplicada, dentro de ciertos límites.

En base a esta observación podemos decir que la deformación es directamente proporcional a la fuerza deformada.

[pic 5]

Realizando un balance de fuerzas sobre el sistema tenemos:

[pic 6]

Donde:

• F: fuerza (N)
• K: constante elástica de resorte (N/m)
• X: deformación (alargamiento o comprensión) que experimenta el resorte(m)

El signo negativo de la fuerza de resorte indica que la fuerza es restauradora opuesta a la fuerza externa que lo deforma. A Esto se conoce como ley de Hooke.

Si la fuerza deformadora sobrepasa un cierto valor y por tanto el cuerpo no vuelve al tamaño original se dice que ese cuerpo ha adquirido una deformación permanente. La tensión más pequeña que se produce una deformación se denomina límite de elasticidad, para fuerzas deformadoras que rebasan el límite de elasticidad no se aplica esta ley.

(Arbelaez, 2006)

TORSIÓN

Un péndulo de torsión consiste en un cuerpo rígido suspendido por medio de un alambre (ilo de torsión) el cual está sujeto a un resorte fijo. Cuando e cuerpo se aparta de la posición de equilibrio, haciendo girar en torno al eje, el alambre se tuerce y ejerce un torque de restitución  sobre el cuerpo y este tendera a volver a su posición de equilibrio, ejecutando una serie oscilaciones.[pic 7]

Para ángulos de torsión pequeño el torque resulta proporcional al desplazamiento angular  , es decir:[pic 8]

…(1)[pic 9]

En donde k se conoce como constante de torsión del alambre

[pic 10]

El torque recuperador proporciona una aceleración angular  y , de acuerdo a la 2 ley de newton para el movimiento rotacional [pic 11][pic 12]

….(2)[pic 13]

Donde

• I es el momento de inercia del péndulo de torsión alrededor del eje perpendicular que pasa por su centro de masa.

Igualando las ecuaciones (1) y (2) se tiene:

=-(….(3)[pic 14][pic 15]

Identificamos esta ecuación como la de movimiento armónico simple, cuya frecuencia angular es: w=  y el periodo correspondiente es: T=……(4)                                          

                                                                                             (Figueroa y Sánchez, 2006)[pic 16][pic 17]

DATOS RECOGIDOS

TABLA 1. PARÁMETROS REGISTRADOS PARA VARILLA Y DISCO

TABLA 2: DATOS REGISTRADOS PARA PESOS Y ELONGACIONES.

[pic 18]

...