Ley De Hooke

Índice.

Pág.

Introducción………………………………………………………………………………………...... 3

Objetivos………………………………………………………………………………………………… 4

Fundamentos teóricos…………………………………………………………………………….. 5

Materiales y Equipos…………………………………………………………………………………8

Procedimiento Experimental……………………………………………………………………. 9

Datos Experimentales………………………………………………………………………………..10

Resultados Experimentales………………………………………………………………………..11

Discusión de Resultados…………………………………………………………………………… 20

Conclusiones………………………………………………………………………………………………21

Anexos………………………………………………………………………………………………………..22

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Introducción.

La Ley de Hooke describe el fenómeno elástico como los que exhiben 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.

Los cuerpos son de mayor o menor grado deformables, solo que algunos vuelven a su forma original cuando cesa la acción que produce la deformación y otros quedan deformados en forma permanente. Se está interesado en aquellas situaciones donde el cuerpo vuelve a su forma inicial sin haberlo deformado, en este caso se dice que el cuerpo se encuentra en su rango elástico.

Las constantes de fuerzas son diferentes para los distintos materiales, para el acero es alta, en cambio para una liga es baja pero no solo depende del material sino también de la sección transversal del cuerpo.

Para realizar esta práctica se colocara en un soporte universal un resorte de los cuales mediremos sus longitudes, su longitud natural y su longitud deformada al colocarles materiales para que se estiren, es decir, para que ejerzan una fuerza externa en ellos para logar nuestros objetivos, ya que después se repetirá el procedimiento con un resorte distinto, que en el caso de esta práctica se utilizan resortes en la que dependerá del material, el diámetro del alambre, el diámetro de la sección del resorte y el numero de espirales.

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Objetivos.

 Determinar experimentalmente la constante de elasticidad K de un resorte.

 Determinar el efecto de la longitud natural en el valor de la constante k.

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Fundamentos teóricos.

Ley de Hooke.

La propiedad de un material que le hace recuperar su tamaño y forma original después de ser comprimido o estirado por una fuerza externa se denomina elasticidad. Cuando una fuerza externa actúa sobre un material causa un esfuerzo o tensión en el interior del material que provoca la deformación del mismo.

El límite de la tensión elástica de un cuerpo es directamente proporcional a la fuerza, esta relación se conoce como Ley de Hooke, así llamada en honor del físico británico Robert Hooke que fue el primero en expresarla. No obstante, si la fuerza externa supera un determinado valor, el material puede quedar deformado permanentemente, y la ley de Hooke ya no es válida. El máximo esfuerzo que un material puede soportar antes de quedar permanentemente deformado se denomina limite de elasticidad.

La relación entre el esfuerzo y la deformación, denominada modulo de elasticidad, así como el límite de elasticidad están determinados por la estructura molecular del material. La distancia entre las moléculas de un material no sometido a esfuerzo depende de un equilibrio entre las fuerzas moleculares de atracción y repulsión. Cuando se aplica una fuerza externa que crea una tensión en el interior del material, las distancias moleculares cambian y el material se deforma. Si las moléculas están firmemente unidas entre si la deformación no será muy grande. En cambio, si las moléculas están poco unidas, una tensión relativamente pequeña causara una deformación grande. Por debajo del límite de elasticidad, cuando se deja de aplicar una fuerza. Las moléculas vuelven a su posición de equilibrio y el material elástico recupera su forma original. Más allá del límite de elasticidad, la fuerza aplicada separa tanto las moléculas que no pueden volver a su posición de partida, y el material queda permanentemente deformado o se rompe. 5

Elasticidad y resortes.

La fuerza electromagnética básica a nivel molecular se pone de manifiesto en el momento de establecerse contacto entre dos cuerpos. La vida diaria está llena de fuerzas de contacto como por ejemplo cuerdas, resortes, objetos apoyados en superficies, estructuras, etc. 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.

El resorte es un dispositivo fabricado con un material elástico, que experimenta una deformación significativa pero reversible cuando se le aplica una fuerza. Los resortes se utilizan para pesar objetos en las básculas de resorte o para almacenar energía mecánica, como en los relojes de cuerda. Los resortes también se emplean para absorber impactos y reducir vibraciones, como en los resortes de ballestas (donde se apoyan los ejes de las ruedas) empleados en las suspensiones de automóvil.

La forma de los resortes depende de su uso. En una báscula de resorte, por ejemplo, suele estar arrollado en forma de hélice, y su elongación (estiramiento) es proporcional a la fuerza aplicada. Estos resortes helicoidales reciben el nombre de muelles. Los resortes de relojes están arrollados en forma de espiral. Los resortes de ballesta están formados por un conjunto de láminas u hojas situadas una sobre otra.

Los distintos materiales dependen de diversos factores como son :

 Tensión o esfuerzo: es la relación entre una carga y la superficie sobre la que actúa. Se considera como tal a la reacción que opone el material de un cuerpo frente a una solicitación externa que tiende a producir un cambio en su tamaño o forma.

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 Elongación: un cuerpo sometido a la acción de fuerzas externas sufre alargamiento o acortamiento en una dirección dada que reciben el nombre de formaciones.

 Elasticidad: una deformación se llama elástica cuando desaparece completamente una vez que cesa la causa que la produjo.

 Plasticidad: una deformación plástica es aquella que no desaparece con la anulación de la causa. La plasticidad de los materiales está dada por su capacidad de poder deformarse sin sufrir fractura. Un material es tanto más dúctil cuando más extendido es su diagrama.

A medida que aumenta la resistencia de los materiales disminuye la deformación específica y por lo tanto su ductilidad. Se dice entonces, que el material va vagando en fragilidad.

La maleabilidad como propiedad de los materiales, específicamente metálicos, constituye en realidad una fase de ductilidad.

 Tenacidad: es la capacidad de un material para absorber simultáneamente esfuerzos y deformaciones de consideración sin llegar a la fractura.

 Rigidez: es la capacidad de resistir una deformación elástica por efecto de una tensión.

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Materiales y equipos.

 Balanza LF1-07.

 Cinta métrica 5 mts.

 Juegos de pesas metálicas.

 2 resortes dorados.

 Soporte universal.

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Procedimiento Experimental.

1. Colocar un resorte en el soporte universal y medir su longitud natural (L0).

2. Colocar una pesa en la parte inferior del resorte y medir la nueva longitud (Lf).

3. Calcular la elongación del resorte (X = Lf - L0) y la fuerza aplicada

(F = m. g).

4. Repetir el procedimiento para 10 masa distintas.

5. Graficar fuerza vs elongación ajustando una recta por mínimos cuadrados.

6. Calcular la constante de elasticidad del resorte (pendiente de la recta).

7. Determinar la constante de elasticidad del otro resorte suministrado, siguiendo el mismo procedimiento anterior.

8. Comparar las constantes de elasticidad K.

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