Apuntes de clases

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL DEL TÁCHIRA
DEPARTAMENTO DE MATEMÁTICA Y FÍSICA, NÚCLEO IV DE FÍSICA LABORATORIO DE FÍSICA I; Código 0842204L Profesor Dr. Javier González-Estévez
Versión 2 ( junio de 2009 )

Nombres y Apellidos: vicente burau_______________________________________________________

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_______ C.I. 1300216965: _________________________ Sección: laboratorio________CICLO DE PRÁCTICAS EXPERIMENTALES PRÁCTICA EXPERIMENTAL 1 ( LEY DE HOOKE )
A efectos del informe, esta práctica está conformada por:     Datos experimentales: Se deben recolectar en la medida de lo posible, al menos diez (10) datos en cada caso a ser estudiado. Gráficos: Dos (2) milimetrados. Uno (1) semilog. Uno (1) log-log. Mínimos cuadrados: Dos (2). Cálculo de errores: deben provenir decada gráfica.

OBJETIVOS
 Estudio de sistemas elásticos. Estudio experimental del comportamiento de resortes y bandas elásticas. Verificar la ley de Hooke y determinar la constante elástica de un resorte y de una banda elástica común.

MATERIALES
1. Resorte helicoidal. 2. Banda elástica (liga común). 3. Porta-pesas y juego de pesas de diversas masas con valores nominales de referencia. 4.Regla graduada. 5. Base, nuez y barras de soporte.

Figura 1: Sistema experimental.

NOTAS IMPORTANTES
1.) Se debe consignar al profesor una copia de los datos experimentales en crudo (sin procesar) recolectados en el Laboratorio por cada grupo de trabajo, inmediatamente al concluir el trabajo de toma de datos experimentales. 2.) Las gráficas deben ser elaboradas en papel y empleando el papeladecuado para los objetivos que se persiguen en la práctica. 3.) Para la parte del método de mínimos cuadrados puede ayudarse si así bien lo desea de una calculadora o computador para el respectivo cálculo. 4.) Se debe hacer entrega del respectivo informe en la siguiente sesión del Laboratorio, siguiendo los criterios establecidos para ello. (En caso de coincidir la siguiente sesión con un díaferiado, el informe debe ser entregado al día siguiente en mi casillero del Departamento de Matemática y Física).

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TEORÍA
En la Naturaleza encontramos una gran diversidad de sistemas que manifiestan propiedades elásticas y que presentan propiedades comunes. Como ejemplo, podemos mencionar el comportamiento elástico que necesitan cumplir los materiales para la construcción (metales, gomas,plásticos) y la respuesta elástica de fibras musculares o tejidos. En esta actividad se propone el estudio experimental de las características básicas de sistemas elásticos, tomando como “sistemas modelo” a resortes metálicos (véase la Figura 1) y bandas de goma. Uno de los modelos de mayor uso en la Física es el de las fuerzas elásticas: si un cuerpo que se encuentre en una posición de equilibrioestable (fuerza neta igual a cero sobre este cuerpo) es separado de dicha posición y tiende a volver a la misma, entonces sobre el cuerpo está actuando una fuerza elástica. Esta fuerza es restauradora en el sentido de que siempre está dirigida hacia la posición de equilibrio. Bajo la acción de una fuerza externa, Fe, un cuerpo puede sufrir estiramiento, compresión, torsión, doblamiento y, en general,una deformación elástica. Algunos objetos elásticos como un resorte helicoidal o una banda elástica pueden dentro de ciertos límites, estirarse o comprimirse bajo pequeños desplazamientos en una cantidad ΔX que resulte proporcional a la fuerza deformante Fe, y el cuerpo responde generando una fuerza interna, Fi, con la misma dirección y sentido opuesto, de manera tal que la suma de fuerzas en elsistema se equilibren

(a)

(b)

Figura 2: Sistema portapesa-masa-resorte. (a) Resorte con su longitud natural. (b) Estiramiento del resorte hasta alcanzar el equilibrio de fuerzas.

Fi = - Fe = - k (X – X0) = - k ΔX ,

(1)

en donde X0 denota la posición de equilibrio (véase la Figura 2). Es decir, si la relación entre la fuerza y el cambio de longitud (estiramiento o compresión)...