Cinematica Practica2

Universidad Tecnológica De México

Cinemática y Dinámica

Practica No. 2
Trabajo y Energía

Fernando Pancardo Carranza

Introducción

A

lo largo del curso de Cinemática y Dinámica hemos estudiado el movimiento de los cuerpos ya sea este
rectilíneo, circular o tangencial; sus velocidades y aceleraciones, sus masas y pesos; en este caso
estudiaremos una parte muy importante de esta materia, esdecir, el estudio del Trabajo y de la Energía.
Solo que en este caso aremos el estudio de estos dos conceptos aplicados en un objeto muy común en la
vida diaria: EL Resorte.

Los resortes desde el punto de vista mecánico son componentes mecánicos que se caracterizan por
absorber deformaciones considerables bajo la acción de una fuerza exterior, volviendo a recuperar su forma
inicial cuando cesa laacción de la misma, es decir, presentan una gran elasticidad. Los resortes se diseñan
para dar una fuerza que puede ser de empuje, puede tirar e incluso torcer.
La propiedad elástica de los materiales está relacionada, como se ha mencionado, con la capacidad de un
sólido de sufrir transformaciones termodinámicas reversibles. Cuando sobre un sólido deformable actúan
fuerzas exteriores y éste sedeforma se produce un trabajo de estas fuerzas que se almacena en el cuerpo en
forma de energía potencial elástica y por tanto se producirá un aumento de la energía interna. El sólido se
comportará elásticamente si este incremento de energía puede realizarse de forma reversible, en este caso
decimos que el sólido es elástico. Otro concepto muy importante respecto a laos resortes es el modulo deelasticidad.
El módulo de elasticidad o módulo de Young es un parámetro que caracteriza el comportamiento de un
material elástico, según la dirección en la que se aplica una fuerza. Para un material elástico lineal e isótropo,
el módulo de Young tiene el mismo valor para una tracción que para una compresión, siendo una constante
independiente del esfuerzo siempre que no exceda de un valor máximodenominado límite elástico, y es
siempre mayor que cero: si se tracciona una barra, aumenta de longitud, no disminuye.
Tanto el módulo de Young como el límite elástico son distintos para los diversos materiales. El módulo de
elasticidad es una constante elástica que, al igual que el límite elástico, puede calcularse empíricamente en
base al ensayo de tracción del material. El modulo de elasticidad serepresenta por la siguiente formula:

Con base a estos datos podemos describir la ecuación de Trabajo y Energía, la cual se representa de la
siguiente manera:

Con la ayuda de esta información se realizaron 3 experimentos relacionados con resortes y su estiramiento
según el peso aplicado en estos. Cada experimento cuenta con objetivos, una hipótesis experimental, una
explicación breve delprocedimiento del experimento, con diagramas, con una tabla de resultados y con una
grafica correspondiente a la tabla.

Experimento No. 1
Calcular la constante k de un resorte
Los Objetivos principales de este experimento son:
y

Obtener los datos para así calcular y observar el comportamiento de la fuerza de un resorte FK

y

Observar la relación entre el peso (fuerza aplicada) que se pone en el resorte yel estiramiento
(longitud máxima) que este alcanza

y

Por medio de este experimento se obtendrá la gráfica del comportamiento de la fuerza de un resorte
(‫ܨ‬௞ ሻ.

y

Formular las hipótesis correspondientes y comprobarlas en lo inherente a la propiedad denominada
constante de un resorte.

Nuestra Hipótesis es:
Aplicando una fuerza ³N´ al resorte esta será proporcional a la longitud deestiramiento que este mismo tiene,
es decir ³mientras más fuerza más se estira el resorte´. En base a los datos obtenidos graficaremos una recta
con la ayuda de la formula:
‫ ݕ‬ൌ ݉‫ ݔ‬൅ ܾ
Donde:
y

a: Es el valor de la constante del resorte

y

b: Ordenada de origen

y

y: FK
‫ܨ‬௞ ൌ ݇‫ ݔ‬൅ ܾሺͳሻ

Desarrollo:
Lo que primero hicimos fue armar el material de trabajo. Utilizando los soportes universales...