FUERZA ELÁSTICA J.D Barcasnegras Rodríguez. E.J Gómez Ibarra. J.J Gutiérrez Pereira. M.A Licero Vaca. R. López Berrocal. A.G Schulz Díaz. Grupo 10° Colegio La Nueva Esperanza Turbaco. Bolívar, 11 de agosto de 2017 RESUMEN: En esta práctica buscamos encontrar experimentalmente la constante de elasticidad de un resorte, y para conseguirlo aplicaremos la Ley de Hooke, utilizando las fórmulas que describen que sucede cuando un resorte es sometido a un esfuerzo. En esta ocasión usamos un resorte de acero con su respectiva constante elástica. PALABRAS CLAVE: constante de elasticidad, resorte, Ley de Hooke. ABSTRACT: In this practice we seek to find experimentally the elastic constant of a spring, and to do this we will apply Hooke's Law, using the formulas that describe what happens when a spring is subjected to an effort. This time we used steel springs with (different) elastic constants. KEYWORDS: elastic constant, spring, Hooke´s Law. INTRODUCCIÓN:En este informe se repasarán mediante la experimentación y con su correspondiente verificación teórica, el tema de la fuerza elástica, acogiéndonos a la ley de Hooke y enfrentándonos a las condiciones externas que impidan el equilibrio entre lo racional y lo empírico. En el siguiente trabajo, se presenta,fórmulas, definiciones, análisis, gráficas, entre otros, que permitirán la correcta presentación del informe MATERIALES: Soporte universal, resorte de 4.2 cm y (50N/m de fuerza) cuaderno de laboratorio de física, hojas milimetradas, regla de madera y regla de metal, hilo y 2 pesas; una de 50g y otra de 100g. MARCO TEÓRICO En física, se denomina fuerza elástica a la propiedad de un material que le hace recuperar su tamaño y forma original después de ser comprimido o estirado por una fuerza externa. Cuando una fuerza externa actúa sobre un material causa un esfuerzo o tensión en el interior del material que provoca la deformación del mismo. En muchos materiales, entre ellos los metales y los minerales, la deformación es directamente proporcional al esfuerzo. 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 límite de elasticidad. Repasamos las formulas básicas para realizar la teoría de fuerza elástica. Siendo K, la constante elástica, F, la fuerza y L, la longitud. 𝐹 1. 𝐾 = ∆𝐿 2. ∆𝐿 = 𝐿 − 𝐿0 Recordamos la formulas necesaria para encontrar el error porcentual. Siendo E, el error porcentual, Vp, el valor prácticoy Vt, el valor teórico 3. Incluimos las formulas necesarias para realizar una gráfica con una recta y su posterior análisis. Siendo m, la pendiente, y, un punto en el eje y, x, un punto en eje x y b, el punto de corte con el eje y. 4. y=mx+b 5. m=(y2-y1/x2-x1) Hay que tener presente lo siguiente para comprender el desarrollo del análisis gráfico: Se trabajará con una aceleración de 9,8 m/s^2 la cual es constante. Teniendo en cuenta que la constante de elasticidad para el resorte utilizado es por defecto de 50N/m ANÁLISIS GRÁFICO Experimento #1 Primero buscamos encontrar la teoría mediante los datos experimentales encontrados con la pesa de 50g. Aplicando las siguientes formulas: 𝐹 Para hallar la constante de elasticidad utilizaremos la siguiente formula 𝐾 = ∆𝐿 0.05 𝐾𝑔∗9.8𝑚/𝑠 K=0.042𝑚−0.032𝑚=49N/m Procedemos a encontrar el error porcentual mediante la siguiente formula: 49𝑁−50𝑁 Error porcentual: 50𝑁 =0.02*100=2% Ahora, buscaremos la teoría mediante los datos experimentales encontrados con la pesa de 100g aplicando las siguientes formulas: Al igual que en la primera parte del experimento para hallar la constante de 𝐹 elasticidad utilizaremos la siguiente formula 𝐾 = ∆𝐿 0.1 𝐾𝑔∗9.8𝑚/𝑠 K=0.052𝑚−0.032𝑚=49N/m Y de la misma manera procedemos a encontrar el error porcentual mediante la siguiente formula: 49𝑁−50𝑁 50𝑁 =0.02*100=2% Gráfica #1 Ley de Hooke A partir de la teoría arrojada por el análisis anterior, construiremos la primera gráfica. En esta gráfica encontramos que al aplicar la ecuación general de la recta (y=mx+b) encontramos que la pendiente es 0 pues al aplicar la siguiente formula (y2-y1/x2-x1) nos queda 49N-49N/0.02m-0.01m, lo cual significa que nuestra pendiente es nula. Lo que indica que nuestra recta es constante lo cual a su vez expresa que sin importar el valor que se tome en el eje x, es decir el estiramiento del resorte, los valores en el eje y permanecerán inmutables, es decir, la constante elástica estudiada cumple con sus características en este experimento. Gráfica #2 mínimos cuadrados Al existir coherencia entre los estiramientos del resorte y contar con una pendiente nula, todo esto en parte permitido por que solo se trata de 2 muestras, tomadas con una precisión adecuada, la elaboración de esta grafica se hace innecesaria, por lo tanto no cuenta con una participación en este informe. Sin embargo se realizó una segunda gráfica, basada en las expectativas de este experimento, teniendo en cuenta los 50N/m que debería haber resultado como la constante elástica del resorte. MARGEN DE ERROR Las mediciones contaran con un error porcentual del 2%, una cifra aceptable para las condiciones que pueden traer, ya sean las pesas, las reglas, el resorte y los mismos estudiantes al medir los mesurandos. MONTAJE EXPERIMENTAL En un soporte universal se cuelga un resorte de 4.2cm de longitud y 50N/m, cual pende de un hilo que a su vez engancha una pesa, ya sea de 50 o 100 gramos. DATOS EXPERIMENTALES F(N) 0.49 0.98 ∆𝐿(m) 0,01 m 0.02 m K(N/m) 49 49 Error-% 2% 2% ANÁLISIS DE RESULTADOS En los anteriores análisis observamos las coincidencias entre la teoría y la práctica, estos están casi en equilibrio y en general, podemos decir que el experimento fue simple pero exitoso, ya que cumplió con las expectativas. CONCLUSIÓN Consideramos cumplidos los objetivos de repasar las ecuaciones de fuerza elástica, la experimentación con la recolección de datos, la elaboración de graficos, la identificación de errores en los datos y la comparación teóricapráctica. Y en especial, la comprensión de la Ley de Hooke, a través de los datos arrojados, que nos instruyen en cuanto a la explicación de la constante de la elasticidad, al ver los resultados ilustrados en la grafica. Para próximos experimentos se recomienda contar con un mejor instrumento para medir el resorte y contar con el valor teórico, en cuanto a la medición del resorte, en su tamaño y forma original. 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