Practica Experimental Ley de Hooke

Institución Educativa Colegio Loyola para la Ciencia e Innovación Practica experimental Ley de Hooke Profesor: Edgar Daniel Sánchez Área: Física

22 de Mayo de 2012

PRACTICA EXPERIMENTAL LEY DE HOOKE Kelly Tatiana Arredondo Montoya, Paola Andrea Ramírez Giraldo, Sara González Alzate, Katherin Garcés Montoya, Juan Camilo Vanegas Valencia

INTRODUCCIÓN Un resorte tiene un comportamiento ideal cuando no posee masa ni resistencia al ser deformado, como cuando se estira y se se comprime volviendo a su posición original, tal como lo afirma la ley de Hooke: “Cuando se trata de deformar un sólido, este se opone a la deformación, siempre que esta no sea demasiado grande” .

    F=Fuerza a la que se somete el resorte para elongarlo una distancia determinada K: Constante de la deformación. Se conoce también como el alargamiento de su posición en equilibrio

 : Vector unitario en la dirección de la deformación.

EL SIGNO (-) =

se debe a la fuerza restauradora que tiene sentido contrario al 

desplazamiento

OBJETIVOS ® Establecer cual es la elongación que tiene el resorte con cada uno de los pesos y determinar cual es el adecuado para desarrollar la practica ® Aprender a realizar un ensayo por medio de d e una grafica bien elaborada ® Comprobar por medio de una practica experimental experimental la ley de Hooke

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MATERIALES ® Un soporte universal ® Un resorte helicoidal ® Porta pesas de diferentes gramajes ® Una regla convencional ® Balanza de tres brazos

PROCEDIMIENTO Se comienza con la adecuación de cada uno de estos objetos, se toma la balanza de tres brazos la cual fue utilizada para determinar el peso de los diferentes elementos con los cuales haríamos la deformación del resorte, esta se realizó por medio de unas pesas de las cuales tenían un gramaje de X, Y, Z. para poder hacer más uniforme la prueba se necesitó de un soporte universal en el cual se colocó el resorte para realizar su deformación o elongación, la cual fue medida con una regla convencional, luego se procedió a notar los datos en el tablero.

FUNDAMENTO TEÓRICO El fundamento teórico con el cual fue elaborado este artículo esta basado en un previo estudio y en la ley planteada planteada por Robert Hooke, Hooke, que no dice: El alargamiento alargamiento del resorte es directamente proporcional a la fuerza que lo produce. (De los Ríos, 2009)

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Imagen 2 (De los Ríos, 2009)

Es importante anotar que también se realizo un fundamento físico, matemático y metodológico.

® FUNDAMENTO FÍSICO: La magnitud de la fuerza ejercida por un resorte que se ha estirado desde su posición de reposo X 0 a una posición X. La posición de referencia X 0 para el cambio en la longitud de un resorte es arbitraria. La magnitud importante es la diferencia del desplazamiento o el cambio neto en la longitud del resorte. También dado que el desplazamiento tiene posición vertical, las X con frecuencia se remplazan por Y. (García)

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Imagen 3 (García)

® FUNDAMENTO MATEMÁTICO: La regresión lineal lineal utilizada en en la gráfica 4 fue elaborada por medio de Microsoft Office Excel, por lo tanto el método usado para encontrar las pendientes y puntos de corte fue el método de mínimos cuadrados.

Demostracción Ley de Hooke MASA 44,7 g 107,2 g 147,3 g 295,2 g

ELONGACIÓN

70

5,5 19,5 27,5 58,8

60 50

    )    g     ( 40    a    s    a 30    M

y = 12,073x R² = 0,8355

20 10 0 0

1

2

3

4

5

Elongación

Imagen 4. 4. Elaborada en Microsoft Office Excel Pasando al marco matemático, nos remitiremos a la fórmula planteada en la Ley de Hooke que nos dice: F=K.X, es decir si tengo un resorte de constante K y quiero mantenerlo estirado (o comprimido) una distancia X, la fuerza que voy a tener que hacer va a valer K por por X (sabemos)

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Existe una relación entre las variables presentadas y estas presentan un comportamiento de tipo lineal que nos presenta que:       donde X y Y se presentan como variables importantes para medir. M y B nos representan la pendiente de la línea recta. Volviendo a la relación mencionada esta se da cuando, M es interpretada como la sensibilidad del del sistema al realizar realizar variaciones en x, y B se ve reflejada en Y, cuando X es cero.

Análisis de RESULTADOS: Algunos errores o posibles fuentes de error: Errores de medición: Por la imperfección de los materiales utilizados en el experimento, entre ellos la regla, es posible que haya cierta inexactitud en los valores o mediciones, debido a las estimaciones visuales. Por otro lado, la balanza en la que se pesaron los pesas utilizados, tiene una fuente de error debido a la precisión que esta presenta.

RECOMENDACIONES Para que se lleve a cabo una buena ejecución de esta experiencia, se deben tener en cuenta algunas pautas o recomendaciones, que nos facilitaran la realización de la práctica experimental. Primero que todo, debemos tener en cuenta que la bascula debe estar bien calibrada, ya que es necesario saber el peso exacto de cada elemento, pues si este es erróneo corremos el riesgo de que la actividad falle. Seguidamente debemos comprobar que el resorte este en su estado natural, por tanto su límite elástico no debe haber sido excedido pues en estos casos no aplica la Ley de Hooke. Es muy importante tomar con mucha precisión cada uno de los datos que se obtengan, después de realizar cada prueba; desde lo que se pesa en la báscula, hasta lo que se mide de la elongación del muelle para obtener muy buenos resultados, además es importante anotar muy bien cada uno de ellos. Asimismo Asimismo conocer muy bien bien las operaciones que se necesiten para determinar los datos que se estén pidiendo en el ejercicio. Si tenemos en cuenta cada una de estas recomendaciones, podemos llegar a obtener muy buenos resultados con el trabajo que se realice.

BIBLIOGRAFÍA

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