Ing. Biomedica

I. OBJETIVOS
1. Comprobar la ley de Hooke
2. Calcular rigidez de un resorte
3. Comprobar las fórmulas de asociación de resortes en serie y en paralelo

II. MATERIALES
1. Balanza
2. Pesas de distinto valor
3. Dos soportes para colgar resortes
4. Papel con escala graduada
5. Dos resortes iguales

III. TEORÍA RESUMIDA
1. La ley de Hooke relaciona la fuerza que ejerce un resortedeformado para recuperar su longitud natural. Bajo pequeñas deformaciones esta fuerza puede escribirse como:

F = - k x

2. Se conecta el resorte (que ha de tener masa lo suficientemente pequeña para que se pueda despreciar) con un objeto de masa m y se pone en movimiento el sistema.
Al resolver para la fuerza elástica la ecuación fundamental de la Dinámica (2ª ley de Newton), se obtiene unasolución de tipo oscilatorio cuyo período, T, está
relacionado con el valor de la rigidez k:



3. Es común en un laboratorio de este tipo colgar el resorte verticalmente y a su vez de éste colgar el objeto pesado. Esto permite calcular sencillamente la constante de rigidez, midiendo el alargamiento, d, que sufre el resorte. Para ello escribimos:
M g = k d k = M g / d

4. Cuando elresorte se pone a oscilar en esta situación la presencia de la fuerza
adicional Mg de la pesa no introduce cambio en el valor del período.


IV. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Y TOMA DE DATOS

A. Obtención de la rigidez del resorte

1. Mídanse en primer lugar las masas de todas las pesas que se usarán y anótense los valores correspondientes.
2. Se coloca el resorte vertical y se le añade unade las pesas. A continuación se mide el desplazamiento vertical producido en el resorte y se anota. En este proceso ha de aplicarse, como es preceptivo, la técnica estadística de validación de una medida.

3. Sobre el mismo resorte se van colocando pesas de distinto valor y midiendo
consecuentemente los estiramientos correspondientes.

B. Análisis de la oscilación
1. Permítase oscilar alresorte estirándolo adicionalmente sobre la posición de
equilibrio que alcanzara cuando se colgó la pesa inicial.

2. Cuando haya cesado suficientemente el bamboleo inicial, inicie su cronometro para el conteo del tiempo.

3. Cuente diez oscilaciones, mida y anote el tiempo empleado en ellas. Obtenga
inmediatamente el período promedio de oscilación.

4. De nuevo, una vez más, no dejede aplicar la técnica estadística de validación de resultados y de errores de medición.



C. Combinaciones en serie y en paralelo de resortes.
(Observación: esta actividad será sólo de comprobación, no de medición estricta; no se usará entonces la técnica estadística)

1. Disponga ahora una pareja de resortes iguales en serie.

2. Trabajando en forma similar a la explicada en IV.Aobtenga la rigidez equivalente.


3. Permita ahora la oscilación de la combinación de resortes y mida el período, como se indicó en IV.B. (pero sin olvidar la observación inicial)

4. Coloque finalmente la pareja de resortes paralelamente y mediante una barra de
soporte cuelgue en el medio de ella una pesa. Mida la separación del equilibrio
respecto de la longitud que alcanzaban losresortes sin pesas y evalúe la rigidez
equivalente de la combinación en paralelo.

5. Para esta combinación no se hará medición de período.

V. REGISTRO DE DATOS

1. Registro de los datos de mediciones de masas y longitudes:
Resorte 1
M1 0.02kg M2 0.04kg M3 0.06kg
X1 0.12m 0.12m 0.12m
X2 0.18m 0.245m 0.35m
∆X 0.06m 0.125m 0.23m

Resorte 2
M1 0.02kg M2 0.04kg M3 0.06kg
X10.18m 0.18m 0.18m
X2 0.19m 0.20m 0.21m
∆X 0.01m 0.02m 0.03m

















2. Registros de oscilaciones con respecto al tiempo :


Oscilaciones m=0.04kg y Resorte de Longitud 0.12m
T1 8.32
T2 8.06
T3 7.94
T4 7.97
Promedio T en Segundos 8.0725

Oscilaciones m=0.09kg y Resorte de Longitud 0.18m
T1 4.59
T2 4.89
T3 4.97
T4 4.35
Promedio T en Segundos 4.7...