Experimentos físicos

PRACTICA :
Se llama dinamómetro al instrumento que se usa para medir fuerzas. Fue inventado por Isaac Newton y no
debe confundirse con la balanza, instrumento destinado a medir masas.
Normalmente, un dinamómetro basa su funcionamiento en un resorte que sigue la Ley de Hooke, siendo las
deformaciones proporcionales a la fuerza aplicada, midiéndose estas en Newton (N) según el Sistema
internacional, o bien se indica en gramos.
Instrumentos:
−Doble Nuez: Una doble nuez es parte del material de
metal utilizado en un laboratorio para sujetar otros
materiales, como pueden ser, dinamómetros.
−Portapesas: Instrumento metálico de 31 gr. Para
sostener las cargas de hierro.
−Varilla: Utensilio también metálico de carácter
alargado.
−Regla: Pieza férrea plana y rectangular utilizada
para medir la constante de elasticidad del muelle
(utilizada en la 2ª practica).
CUESTIONES:
0.− Indica las partes del montaje en el dibujo del dinamómetro:
Habiendo calibrado primeramente el dinamómetro que se va a utilizar, se cuelga este en la varilla de hierro
(bien sujeta esta por la doble nuez), y se procede a fijar el Portapesas al extremo inferior del muelle, para
proceder a ir añadiendo distintas masas al Portapesas y así estar al tanto de la aceleración de la gravedad con
cada una de estas masas,
1.− Comprueba en primer lugar que el dinamómetro esta bien calibrado. ¿Cuáles eran las dos técnicas
para confirmar o no, sí esta bien calibrado?
a) Para calibrarlo correctamente se cuelga diferentes masas conocidas de la parte inferior del resorte (con un
juego de pesas) y se anota sobre una tabla los puntos hasta donde cada masa estira el resorte o los valores de
alargamiento.
Una vez hecho esto, si cuelgas una masa desconocida puedes hallar su valor comprobando únicamente hasta
donde es capaz de estirar el resorte.
b) O también se puede proceder a colgar del dinamómetro pesas de masa conocidas, y el valor que indique la
escala del dinamómetro debe coincidir con el que se obtiene al aplicarle la ley de Hooke, teniendo en cuenta
que 1 Newton es aproximadamente la fuerza con la que la Tierra atrae 0,1 Kg de masa.
1
2− Cuelga del dinamómetro distintas masas perfectamente conocidas. Debes realizar, como mínimo,
cinco medidas. Anótalas en tu cuaderno de practicas.
Medida 1
Medida 2
Medida 3
Medida 4
Medida 5
31(porta pesas) +10
31(porta pesas) +20
31(porta pesas) +30
31(porta pesas) +45
31(porta pesas) +60
41 gramos
51 gramos
61 gramos
76 gramos
91 gramos
3.− Mide en la escala del aparato las medidas de los pesos indicados en Newtons (N).
Medida 1
Medida 2
Medida 3
Medida 4
Medida 5
31 gr +10 gr = 0,041Kg
31 gr +20 gr = 0,051Kg.
31 gr +30 gr = 0,061Kg.
31 gr +45 gr =0,076Kg.
31 gr +60 gr =0,091Kg.
41 gramos
51 gramos
61 gramos
76 gramos
91 gramos
0'45 newtons
0'60 newtons
0'70 newtons
0'85 newtons
0,95 newtons
4.− Sabiendo que el peso (P)= masa (M)* x gravedad (G), completa la siguiente tabla, indicando las
unidades del Sistema Internacional:
Masa(Kg)
31 gr +10 gr = 0,041Kg
31 gr +20 gr = 0,051Kg.
31 gr +30 gr = 0,061Kg.
31 gr +45 gr =0,076Kg.
31 gr +60 gr =0,091Kg.
Peso(N)
0,45
0,60
0,70
0,80
0,95
Gravedad M/s 2
10,97
11,76
11,47
10,53
10,44
• Calcula el valor medio de la aceleración de la gravedad (g).
a=F/m
Fuerza(N)
0,45
0,60
0,70
0,80
0,95
Masa(Kg)
31 gr +10 gr = 0,041Kg
31 gr +20 gr = 0,051Kg.
31 gr +30 gr = 0,061Kg.
31 gr +45 gr =0,076Kg.
31 gr +60 gr =0,091Kg.
Aceleración (a)
10,97
11,76
11,47
10,53
10,44
55,17
55,17: 5 = 11,03
LEY DE HOOKE:
La deformación de un cuerpo elástico es directamente proporcional a la fuerza que la produce.
[F=k/Al]
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Objetivo: comprobar que se cumple la ley de Hooke y calcular la constante elástica.
Material:
− soporte con nuez y varilla
− Un muelle
− Un portapesas
− Pesas de 50 y 10 g
− Una cinta métrica
Procedimiento:
Sobre la varilla se cuelga el muelle. El índice que se lleva se hace coincidir con el cero de la regla o cinta
métrica.
Las fuerzas que se ejercen sobre el muelle serán los pesos del portapesas y las distintas pesas que se iban
añadiendo. El peso se calculará a partir de la ecuación: P=m x g.
Se añaden pesas y se determina la longitud del muelle en cada caso.
Recogeremos los datos en la siguiente tabla:
Pesas
Ninguna
Portapesas (31)+10
Portapesas+30
Portapesas+50
Portapesas+70
Portapesas+90
M (g)
0
41
61
81
101
121
F (N)
0,00
0,41
0,61
0,81
1,01
1,21
Al (cm)
0,0
16,7−14,3= 2,4
18,1−14,3= 3,8
18,8−14,3= 4,5
20,3−14,3= 6,0
22,4−14,3= 8,1
Representaremos los resultados en una grafica F(N)−Al(cm) y a partir de ella calcularemos el valor de K
(N/cm).
CONCLUSIONES:
1.−¿Cómo es la grafica que has obtenido? ¿Qué significado tiene?
Hemos obtenido una gráfica progresiva y ascendente, hasta un punto. Esto significa que (Al) es directamente
proporcional al incremento de la fuerza, hasta que excede la constante de elasticidad del muelle, es ahí donde
la deformación del muelle aumenta considerablemente.
2.−¿Cuál es el valor de la constante elástica?
K= F/Al= 0,41/2,4 = 0,70 (aproximadamente).
3.− ¿Qué pasaría si repetimos la experiencia con otro muelle
3
Daría otra constante elástica y distintos valores de Al, a no ser que posea una constante semejante a nuestro
muelle, cosa poco probable.
4.− ¿Cuánto se alargara el muelle si la fuerza ejercida es de 0,25 N?
F= k xAl
0,25 N = 0,17xAl
Al= 0,25/0,17= 1,470 cm.
5.− ¿Qué fuerza se ejercerá si se alarga 3,5 cm?
F=KxAl
F = 0,17 x 3,5
F= 0,595
4
3
4