Copy of Informe de Laboratorio Ley De Hooke - Cornieles, Contreras, Falcone

Institutos Educacionales Asociados
Física
Media General
4to año D
LEY DE HOOKE
Prof. Mariangel González
Integrantes:
Contreras, Ricardo
Cornieles, Ana Cristina
Falcone, Paolo
Fecha de Entrega: 26/05/2021
INTRODUCCIÓN
En el siguiente informe se pretende estudiar, mediante experiencias, la ley de Hooke
y de esta manera tratar de resolver cómo varía el estiramiento de un resorte, a
medida que aumentamos la fuerza peso, que el resorte soporta y si existe una
relación directamente proporcional entre ambas variables. Los objetivos de este
informe son:
- Verificar experimentalmente la ley de Hooke.
- Encontrar la constante de elasticidad de un material elástico
Es importante estudiar la ley de Hooke porque toma un papel de gran valor en las
disciplinas de ingeniería, arquitectura y construcción, ya que necesitan del
conocimiento de la capacidad elástica de los materiales.
A continuación se desarrollará la investigación para poder resolver estas
interrogantes.
MARCO TEÓRICO
La Ley de Hooke es un principio físico sobre el comportamiento de la elasticidad de
los materiales, consiste en que el desplazamiento que sufre un objeto (estiramiento),
es proporcional a la fuerza que se le es aplicada o fuerza deformante, es decir, a
mayor fuerza, mayor carga. (Raffino, 2020)
La ecuación que expresa esta ley es: 𝐹 = 𝑘. 𝑥, donde:
- F= fuerza
- X= longitud de la extensión
- K= constante del resorte
Esta ley fue creada por Robert Hooke en 1660, mientras estudiaba a los resortes y
su elasticidad, ésta permite agrupar una constante a cada resorte. (Sanger, s.f.)
Los resortes son objetos que pueden cambiar de forma, estirándose o
comprimiéndose, al ser aplicada una fuerza sobre este. Esta acción también se
denomina como “deformación”, y existen dos tipos según la rigidez del objeto que la
realiza, en primera instancia está la deformación elástica, que es aquella que es
reversible, es decir, que luego de que la fuerza ya no es aplicada, el objeto vuelve a
su forma original. Luego está la deformación plástica, que es aquella cuya
deformación es permanente, lo que implica que después de que se le aplicó la
fuerza al objeto, éste no regresó a su forma original.
La ley de Hooke está presente en nuestra vida cotidiana, por ejemplo en las bases
de un trampolín, los colchones, e inclusive la ropa, ya que estos objetos se pueden
estirar y luego volver a su estado inicial. Una de las aplicaciones más conocidas de
esta ley es la elaboración del dinamómetro, ya que se trata de un aparato
conformado por un resorte y una escala que permite medir fuerzas (Raffino, 2020)
RESULTADOS
Experiencia Nº 1:
Observaciones
Masa
(Kg)
Peso
calculado
(N)
Desplaza
miento
observad
o (cm)
Valor
teórico
de K
(N/m)
calculad
aK
Valor de K
apartir de
la
pendiente
(N/m)
2
19.6 N
1.6 cm
1225 K
1225 N/m
Ep=0.3136 J
5
49 N
4 cm
1225 K
1225 N/m
Ep=1.96 J
8
78.4 N
6.4 cm
1225 k
1225 N/m
Ep=5,0176 J
98 N
8 cm
1225 K
1225 N/m
Ep= 7.84 J
Energía
potencial
almacenada
calculada (j)
% de
error
10
P=M(g)
K4=98/0.08=1225 K
P1=2(9.8)=19.6 N
m=Y2-Y1/X2-X1
P2=5(9.8)=49 N
m=19.6N-98N/0.016m-0.08m
P3=8(9.8)= 78.4N
m=1225 N/m
P4=10(9.8)= 98 N
Ep= m.g.h
F=K.X
Ep1=2Kg.9.8m/s2.0.016m=0.3136 J
F/X=K
Ep2=5Kg.9.8m/s2.0.04m=1.96 J
K1=19.6/0.016= 1225 K
Ep3=8Kg.9.8m/s2.0.064m=5.0176 J
K2=49/0.04=1225 K
Ep4=10Kg.9.8m/s2.0.08m7.84 J
K3=78.4/0.064= 1225 K
Hipótesis
“A medida que aumenta la fuerza aplicada al resorte, aumentará su elongación. Hay
una relación directamente proporcional entre ambas variables. Esto lo podemos
explicar basándonos en lo planteado por el científico inglés Robert Hooke
(1635−1703), quien, en 1678, publicó un estudio en el que señalaba que la fuerza
aplicada sobre un resorte era directamente proporcional a la elongación que éste
experimentaba. Cuando a un resorte de longitud inicial L se le aplica una fuerza
externa F, experimenta una elongación x. Como la fuerza y la elongación son
directamente proporcionales, si la fuerza aumenta al doble, también lo hará la
elongación en la misma proporción, tal como se representa en la imagen. Este
fenómeno se expresa matemáticamente como se muestra a continuación.
F = k • x Donde k corresponde a la constante de elasticidad”
El planteamiento anterior es verdadero, como se observa en el cuadro realizado
anteriormente, al colocar mayor peso al resorte, el desplazamiento de éste es
mayor, lo que significa que estas dos magnitudes son proporcionales.
Experiencia Nº 2
Cuando diferentes cargas cuelgan de un resorte, el resorte se estira a diferentes
longitudes, como se muestra en la tabla a continuación:
F (N)
2.0
4.0
6.0
8.0
10
12
14
16
18
20
22
L (mm)
15
32
49
64
79
98
112
126
149
175
190
2. 1 Gráfico
El dato que se ignora es el siguiente: L=126 mm, debido a que se distancia de la línea
de tendencia, y al no ser relevante, no influye en el resultado de la recta.
2.2 Determinar la constante k
La ley de Hooke está representada en la siguiente ecuación: F= k.L
Y la gráfica representa la fuerza en función a la longitud del resorte al estirarse, donde
la pendiente = m. Por lo que se emplea la siguiente ecuación: F=m.L
La constante k, va a estar representada por la pendiente:
𝑘 = 0, 115
𝑁
𝑚𝑚
𝑁
𝑘=
0,115 𝑚𝑚
0,001
𝑘 = 115
𝑁
𝑚
2.3 El resorte se extiende a 105mm. ¿Qué fuerza ejerce sobre el objeto suspendido
𝐹=𝑘. 𝑙 = (0, 115
𝑁
𝑚𝑚
) (105𝑚𝑚) = 12, 075 𝑁
ANÁLISIS
La energía potencial es energía acumulada que resulta de aplicar la fuerza, la misma
queda almacenada hasta que se remueve la fuerza, en el caso de la experiencia 1 la
masa aplicada, y el resorte regresa a su forma original, en la experiencia 2 sucede de
la misma manera solo que en vez de aplicar una masa, se aplicó una fuerza en
newtons
CONCLUSIONES
Se puede concluir que sin importar que tipo de fuerza se le aplique al resorte, el mismo
cambiará su elongación, deformandose proporcionalmente a medida que la misma
vaya aumentando o disminuyendo, también la fuerza aplicada se acumula y es liberada
cuando se deja de aplicar.
REFERENCIAS
Anónimo. (s.f.) . ¿Qué es la ley de Hooke? . Recuperado de:
https://es.khanacademy.org/science/physics/work-and-energy/hookes-law/a/what-is-hoo
kes-law
Raffino, A. (julio, 2020=. Ley de Hooke. Recuperado de:
https://concepto.de/ley-de-hooke/
Sepúlveda, E. (2016, julio). Elasticidad. Recuperado de:
https://www.fisicaenlinea.com/06fuerzas/fuerzas17-elasticidad.html
Sanger, A.(s.f.).“LAS FUERZAS Y SU MEDICIÓN”: LEY DE HOOKE. Recuperado de
http://www2.ib.edu.ar/becaib/cd-ib/trabajos/Sanger.pdf