Resortes

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NÚCLEO UNIVERSITARIO “RAFAEL RANGEL”
T R U J I L L O - V E N E Z U E L A

UNIVERSIDAD DE LOS ANDES

ÁREA DE FÍSICA – LABORATORIO DE FÍSICA

LABORATORIO DE FÍSICA I/11 PRÁCTICA No. 5 RESORTE ESPIRAL.
OBJETIVOS ü Análisis de la ley de Hooke. ü Estudio de la dependencia del período de oscilación del resorte con la masa. ü Determinación de la constante de fuerza de un resortey la aceleración de gravedad. MATERIALES Y EQUIPOS ü ü ü ü ü ü ü ü Un soporte universal Un resorte Un cronómetro Una regla graduada Un juego de pesas Un portapesas Una mordaza Un gancho de presión

MARCO TEÓRICO LEY DE HOOKE En la experiencia de péndulo simple se consideró que el hilo era inextensible, ello implica que tal cuerpo no experimenta deformación por efecto del peso de la esfera. Enrealidad todos los cuerpos son en mayor o menor grado deformables, solo algunos fácilmente deformables, vuelven a su forma original cuando cesa la acción que produce la deformación y otros quedan deformados en forma permanente. Cuando se estira una liga, ella vuelve a su tamaño al dejar de aplicar la fuerza que produce el estiramiento; peor puede suceder que la fuerza sea tal que la liga se corte.Estos efectos se pueden apreciar no solamente en una liga, sino en otros cuerpos tales como un trozo de caucho, una varilla metálica o un hilo de nylon. Ahora estamos interesados en aquel efecto que vuelve el

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cuerpo a su forma inicial sin haber quedo deformado, en talcaso se dice que el cuerpo se estudia en su rango elástico. R. Hooke estudió este fenómeno y estableció una Ley que hoy lleva su nombre Ley de Hooke, que dice que cuando un cuerpo es deformado dentro de su rango elástico, la deformación es proporcional a la fuerza que la produce. Es decir cuando se cuelga una masa m en un resorte, éste se alarga (se deforma) y el alargamiento está relacionado con lafuerza aplicada (peso que se cuelga) según:

peso = k ⋅x
Es decir la condición de equilibrio es mg = k x donde k se le llama constante de fuerza y cuyas unidades de medida en el sistema MKS son Nw/mt Dicha Ley significa que en el rango elástico, a mayor fuerza aplicada, mayor es la deformación en la misma proporción. La constante de fuerza es diferente para los diferentes materiales. Así, esalta para el acero y baja para una liga. Pero no solamente depende de la naturaleza de cuerpo, sino también de su sección transversal. En el caso de un resorte dependerá del material, del diámetro del alambre y del diámetro del resorte. DINAMICA DEL MOVIMIENTO EN UN RESORTE Consideremos ahora el análisis dinámico del sistema masa-resorte. Para ello considérese el resorte en la posición inicial Asin estar sometido a cargas externas (ver figura 1). Cuando una carga m se le agrega, el resorte se estira hasta la posición B de modo que allí se cumpla la relación: mg = k xo , donde xo = AB. (1)

Pero si se estira el sistema una distancia BC = x , entonces la fuerza total sobre la masa m será: Ftotal = mg – k(xo+x) = – kx , (2)

A B Figura 1 C xo m x m

donde se usó la relación (1).AcroPDF - A Quality PDF Writer and PDF Converter to create PDF files. To remove the line, buy a license.

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De acuerdo a la segunda ley de Newton (2) puede escribirse como: F = ma o bien,

m

d 2x = −kx , dt 2

(3)

ecuación diferencial de segundo orden y lineal, cuya solución es una función x= f(t) de forma general:

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3. Fije el origen a partir del cuál vaa medir los alargamientos.

Figura 2 MÉTODO ESTÁTICO ü Ubique en la parte inferior del resorte el portador de pesas y anote el alargamiento. ü Coloque masas de 150 en 150 gr. comenzando con 300 gr. hasta alcanzar 1050 gr. Anote los correspondientes alargamientos. ü Observe para qué masa todas las espiras se separan, anote dicho valor. ¿Si Ud., continuara agregando masas qué cree que pasaría ?...
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