Cesar Tobon Jim Huffington Informe Calibraci n Est tica del Resorte Grupo 43


  
 
UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA SEDE MEDELLÍN
ESCUELA DE FÍSICA
LABORATORIO DE FÍSICA MECÁNICA
PRÁCTICA: CALIBRACIÓN ESTÁTICA DE UN RESORTE

Jim A. Huffington, César T. Vélez
 
Ingeniería Agronómica, Facultad de ciencias agrarias Universidad Nacional de Colombia Sede Medellín
catobonv@unal.edu.co, jahuffingtona@unal.edu.co

 
RESUMEN
En la práctica de calibración estática de unresorte, se estudió la constante elástica de la Ley de Hooke, mediante la deformación de un resorte, aplicando un sistema de porta-pesas y seis arandelas con diferente masa (m1, m2, m3, m4, m5 y m6), para las cuales se midió la deformación que causaban sobre el mismo, expresada en centímetros con respecto a una longitud inicial y la masa en gramos de manera progresiva de las seis arandelas junto conel porta-pesas. Las mediciones posteriormente fueron convertidas al Sistema Internacional de Unidades (SI) con el fin de hallar la constante elástica del resorte, comparando fuerza contra deformación. Esto se llevó a cabo mediante el programa PhysicsSensor, donde se realizó una regresión lineal con los datos hallados en laboratorio para contrastar con los teóricos. A partir de las medicionesrealizadas, se obtuvo un porcentaje de error de 5%, lo cual es indicio de una buena precisión en el cálculo de los datos para el estudio de la zona elástica de la Ley de Hooke.

Palabras Clave: Ley de Hooke, deformación, propagación de incertidumbres, regresión lineal.
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1.  Introducción
En la física se hace pertinente el estudiodel equilibrio o estática para comprender las fuerzas que actúan sobre los sistemas en equilibrio y a su vez el efecto de estas fuerzas sobre los cuerpos en estudio. Para el estudio del fenómeno de la elasticidad exhibidas por los resortes, un científico inglés conocido como Robert Hooke publica en el año 1678 una ley conocida en todo el mundo como “Ley de Hooke” la cual afirma que “La fuerza quedevuelve un resorte a su posición de equilibrio es proporcional al valor de la distancia que se desplaza de esa posición”, lo cual en otras palabras podría interpretarse como: la deformación sufrida por un cuerpo es proporcional a la fuerza que produce tal deformación, sin que se sobrepase un límite de elasticidad que puede variar dependiendo del material del cual están hechos los cuerpos. Dichaley, se expresa mediante la fórmula:

F = -kx
Donde F es la fuerza ejercida por el resorte, x corresponde a su deformación (desplazamiento medido desde posición 0 o de equilibrio) y k se denomina constante de rigidez del resorte y se expresa en SI en N.m-1. El signo menos (-) indica que la fuerza que ejerce el resorte siempre tiene una dirección opuesta a la del desplazamiento de equilibrio.
Elobjetivo de este experimento consiste en analizar la zona elástica de Hooke, la cual se obtiene a través de la pendiente de proporcionalidad que se halla como un cociente entre la fuerza aplicada sobre el resorte y la deformación que este sufre. Para realizar dicho experimento, se tiene un resorte pendiendo de una varilla o un cuerpo estático, un porta-pesas y seis arandelas con diferente masa. Seespera que la fuerza expresada como el peso progresivo de las arandelas sea proporcional al estiramiento que sufre el resorte tal como lo sugiere la fórmula de la Ley de Hooke. La gráfica obtenida mediante una regresión lineal de los datos en el programa PhysicsSensor, para la zona elástica hace evidente que, en efecto, existe una proporcionalidad entre estas dos variables y además el 5% de errorobtenido en la práctica con respecto a los valores teóricos confirman la precisión de los resultados.



2.  Materiales y métodos
Balanza
Regla
Arandelas
Resorte
Soporte universal


3. Metodología
Se tomó un resorte que fue sometido a una fuerza de deformación, con la aplicación de pesas, hasta 6 pesas, y se midió la deformación tomando un punto de referencia sobre la regla que correspondía al...