“La Constante Elástica de un Resorte”

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Física

“La Constante Elástica de un Resorte”

Profesor: Diego Chaverri

Grupo 1

Integrantes:

María Fernanda Arroyo Matarrita

Iván José Brenes Alvarado

Chai Kei Chen Liang

María José Héctor Castillo

Juan Ortíz Alvarez

Adrian Quartino

Jimena Sequeira Sanabria

I Semestre

2016

Introducción

La elasticidad es la habilidad de un objeto o material para volver a su estado original después de ser estirado o comprimido. Se dice que es más elástico si se restaura a su configuración original. Para que este fenóameno ocurra se debe tener una fuerza elástica.

La fuerza elástica “Es la fuerza que surge en un cuerpo elástico deformado, que cesa cuando el cuerpo recupera su forma original y que tiene sentido opuesto a la deformación.”

Cuando un material elástico se deforma debido a una fuerza externa, experimenta resistencia interna a la deformación y lo restaura a su estado original si se deja de aplicar la fuerza externa.

En la Física no sólo hay que observar y describir los fenómenos naturales, aplicaciones tecnológicas o propiedades de los cuerpos, sino que hay que explicarlos mediante leyes Físicas.

En este experimento se desarrollará la Ley de Hooke, el cual establece que el límite de la tensión elástica de un cuerpo es directamente proporcional a la fuerza. Al interpretar esta ley, se estudian aspectos relacionados con la ley de fuerzas, trabajo, fuerzas conservativas y energía de los resortes. Los resortes son el modelo principal para la interpretación de la teoría de la elasticidad.

        Objetivos:

• Determinar el concepto de la constante elástica de un resorte así como también sus determinadas leyes.  
• Definir la constante de elongación y la fuerza elástica al añadir cierta cantidad de masa.
• Demostrar mediante una gráfica la relación que existe entre una fuerza aplicada y magnitud de elongación ejecutada.

         En todos los cuerpos sólidos existen fuerzas contrarias de atracción y repulsión, pero entre las propiedades más importantes de los materiales están sus características elásticas. Si un cuerpo después de ser deformado por una fuerza, vuelve a su forma o tamaño original cuando deja de actuar la fuerza deformadora se dice que es un cuerpo elástico. Las fuerzas elásticas reaccionan contra la fuerza deformadora para mantener estable la estructura molecular del sólido.

¿Quién fue Robert Hooke?

Fue uno de los científicos experimentales más importantes de la historia de la ciencia (1635-1703). En 1978 se publica la ley conocida como Ley de Hooke la cual consiste en que: “La Fuerza que devuelve un resorte a su posición de equilibrio es proporcional al valor de la distancia que se desplaza de esa posición”.

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.

Hooke formuló esta ley como resultados de sus experiencias, en las que colocaba pesos en la parte inferior de los resortes de metal y medía hasta dónde se estiraba los resortes como reacción. Observó que la longitud en que se estiraba el resorte siempre era proporcional al peso que se le colocaba; es decir, si por ejemplo se duplicaba el peso, se duplicaba también la longitud. En esta ley se fundamenta el estudio de la elasticidad de los materiales.

F= K ΔX

Donde F: Fuerza aplicada.

K:  Constante de proporcionalidad.

ΔX: Variación de longitud del resorte.

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Figura 1. Una de las propiedades de la elasticidad es que se necesita dos veces la fuerza, para estirarlo dos veces la longitud. A esa dependencia lineal del desplazamiento sobre la fuerza de elasticidad, se le llama ley de Hooke.

Un resorte es un ejemplo de un objeto elástico, cuando se estira, se ejerce una fuerza de recuperación que tiende a traer de vuelta a su longitud original. Esta fuerza de recuperación es generalmente equitativo a la cantidad de estiramiento, como se describe por la ley de Hooke.

El parámetro que caracteriza el comportamiento de un material elástico, según la dirección en la que se aplica una fuerza es el módulo de elasticidad o módulo de Young.

El módulo de Young es un parámetro que mide la resistencia de un material a la deformación elástica.

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Figura II. Se muestra el aumento de longitud de un alambre elástico a medida que aumenta la fuerza ejercida sobre el mismo. En la parte lineal de la gráfica, la longitud aumenta 10 mm por cada newton (N) adicional de fuerza aplicada. El cambio de longitud (deformación) es proporcional a la fuerza (tensión), una relación conocida como ley de Hooke. El alambre empieza a estirarse desproporcionadamente para una fuerza aplicada superior a 8 N, que es el límite de elasticidad del alambre. Cuando se supera este límite, el alambre reduce su longitud al dejar de aplicar la fuerza, pero ya no recupera su longitud original.

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