Practica mediciones. Energía potencial elástica, fuerzas y ley de Hooke
Enviado por diegosasenx • 28 de Febrero de 2023 • Apuntes • 2.319 Palabras (10 Páginas) • 429 Visitas
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Hoja de trabajo para el estudiante
Energía potencial elástica, fuerzas y ley de Hooke
PhET Interactive simulations – IU Digital
Energía potencial elástica, fuerzas y ley de Hooke
Hoja de trabajo para estudiantes
Introducción
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La energía está presente en todas las actividades cotidianas que hacemos y las cosas que utilizamos.
Por medio de los siguientes experimentos, entenderás el concepto de energía potencial elástica y la forma en que se almacena en materiales como bandas elásticas y resortes.
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Además, aprenderás sobre la fuerza restauradora que actúa sobre estos materiales cuando se deforman y cómo es el desplazamiento bajo la acción de estas fuerzas. También tendrás la oportunidad de construir un modelo de carro que utiliza una banda elástica como fuente de energía para su movimiento. ¡Empecemos!
Objetivos de aprendizaje
Al finalizar las actividades didácticas, estarás en capacidad de:
- Describir las características generales de un material elástico.
- Comprender el concepto de energía potencial elástica.
- Entender la transformación de energía potencial elástica en cinética.
- Identificar las fuerzas que actúan sobre un resorte.
- Comprender la relación entre las fuerzas en un resorte y la deformación (Ley de Hooke).
[pic 4] Preguntas claves:
¿Qué es la energía potencial elástica?
¿Qué fuerzas actúan sobre un resorte?
¿Cómo se almacena energía en un resorte o en una banda elástica?
¿Qué es la ley de Hooke?
Ideas iniciales
En esta sección identificaremos cuáles son tus ideas sobre las fuerzas restauradoras y la energía potencial elástica.
- Considera el resorte que se muestra en la figura. El resorte se encuentra en posición de equilibrio, lo cual, en este caso, significa que no está deformado.
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Completa individualmente el siguiente cuadro. Pinta los vectores de fuerza que crees que actúan en cada caso.
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El resorte se estira | |
El resorte se comprime |
- Considera las siguientes situaciones y contesta las preguntas.[pic 9]
[pic 10][pic 11] | Dos personas utilizan bandas elásticas del mismo tipo para realizar estiramientos con sus piernas. La primera estira menos la banda que la segunda. Cuando las bandas se estiran, ¿qué banda almacena más energía elástica? La segunda |
[pic 12] | Imagina que tienes un resorte como el de la imagen. ¿Cómo cambia la energía elástica del resorte cuando lo estiras?, ¿aumenta?, ¿disminuye?, ¿no cambia? Explica tu razonamiento. Su energía aumenta ya que al estirar se aplica más fuerza y se genera mayor tensión. |
[pic 13] | ¿Cómo cambia la energía elástica del resorte cuando lo comprimes?, ¿aumenta?, ¿disminuye?, ¿no cambia? Explica tu razonamiento. También la energía aumenta en este caso pues es porque lo estas comprimiendo y esto genera energía |
En un juego de tiro al arco, el caucho del arco se estira antes de lanzar la flecha. |
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[pic 16] | ¿Cuáles crees que son las transformaciones de energía involucradas que, en este caso, producen el movimiento de la flecha? |
Pues va aumentado rápidamente y luego va | |
Disminuyendo hasta topar con algo. |
Después de contestar, comparte tus ideas con tu equipo.[pic 17]
Registra las ideas iniciales de tu equipo y participa en la discusión grupal.[pic 18]
Recolectando e interpretando evidencia
Experimento #1: Explorando la ley de Hooke con PhET
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La simulación PhET
Ley de Hooke - Introducción:[pic 20]
https://phet.colorado.edu/sims/html/hookes-law/latest/hookes- law_es.html
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- Explora la simulación Ley de Hook - introducción por algunos minutos para descubrir cómo funciona. Describe tu experiencia y contesta las preguntas.[pic 22]
Explora distintos tipos de resortes alterando la constante del resorte en los valores: 100 N/m, 200 N/m y 400 N/m. ¿Cuál es la diferencia entre ellos?, ¿cuál es más grueso?, ¿cuál más delgado?, ¿cuál es más difícil (en términos de la fuerza aplicada) de estirar/comprimir? Va aumentando el grosor del resorte conforme se aumenta la constante elástica, el más grosor es el de 400n/m, el más delgado es el de 100n/m y el más difícil de estirar y/o comprimir es el de 400n/m ya que su grosor complica su manejo con facilidad | [pic 23] |
¿Cómo se comparan entre sí los vectores de fuerza aplicada y fuerza del resorte (también llamado fuerza restauradora)? Una es la fuerza aplicada, ya sea al estirar o al comprimir y la fuerza restauradora es la misma, ya que esa misma fuerza se va a emplear para regresar a su posición de equilibrio/posición original | [pic 24] |
¿Cómo se comparan entre sí los vectores de desplazamiento y fuerza aplicada? El desplazamiento es el recorrido o distancia que el resorte realiza, ya sean metros o cm y la fuerza aplicada son los newtons que se aplicaron | [pic 25] |
¿Cómo se comparan entre sí los vectores de desplazamiento y fuerza del resorte? Pues igual va dependiendo de los valores y cambia a positivo o a negativo. | [pic 26] |
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