Elasticidad y energ a potencial el stica

22/01/2015
Elasticidad y energía potencial elástica.

Resumen
Este informe científico fue elaborado por Simon Robledo y Pablo Corredor, y se va a mostrar y explicar paso a paso como sacar la constante de elasticidad y la energía potencial elástica de 2 cuerpos deformables, los cuales son un caucho y un resorte metálico.

Introducción
Esta experiencia sucedió en el colegio Helvetia con losestudiantes del grado 10, en clase de física, y se hizo con el objetivo de que los estudiantes elaboraran un taller, con el cual, lograran entender mejor el funcionamiento de la ecuación de Hook, y aplicando esta ecuación, pudieran descifrar la constante de elasticidad de un cuerpo deformable, y a partir de la constante de elasticidad, y de los resultados de deformación del cuerpo, pudieran sacar laenergía potencial elástica. Al final los estudiantes deberían poder sacar una hipótesis y comprobarla, teniendo en cuenta todos los resultados obtenidos en el taller. El objetivo con este informe científico es demostrar que la energía potencial elástica almacenada en un resorte metálico es mayor a la energía potencial elástica almacenada en una banda elástica, cuando a ambos cuerpos elásticos se lesha agregado la misma masa para deformarlos.

Diseño experimental
En el taller realizado en el colegio Helvetia de Bogotá, sobre la elasticidad y la energía potencial elástica duro aproximadamente 90 minutos, en ser finalizado, y fueron requeridos los siguientes materiales.

1. Un soporte universal
2. Un resorte metálico de 7.2 cm aproximadamente.




3. Una banda elástica de 8.9 cmaproximadamente.


4. Un Metro


5. 5 masas, cada una de 0.05 kg



6. Una calculadora científica



7. Un papel y un esfero


A continuación: 2 imágenes que le ayudara mejor a entender lo elaborado en el taller:

Figura 1 Figura 2
Procedimiento

Resorte:

Para haber podido realizar este taller con éxito, se tuvo que seguir una serie de pasos, que serán explicadosdetalladamente a continuación.

1. Se dibuja una tabla como la que esta mostrada a continuación, para ir anotando los resultados que se van obteniendo.

Masa (kg)
F (n)
X(m)
K (n/m)
Epel (J)
0.05 kg
0.49N
0.024 m
20.42n/m
0.0059 J
0.10 kg




0.15 kg




0.20 kg




0.25 kg





Es importante aclarar que F es la fuerza de peso, que X es la deformación que sufre el objeto al aplicarle una masa, Kes la constante de elasticidad, y Epel es la energía potencial elástica almacenada.

2. Para llenar la segunda columna (la fuerza de peso) se multiplica cada masa, por la gravedad (9.8m/s2). Por ejemplo: 0.05 kg x 9.8m/ s2 = 0.49 N
3. Se cuelga el resorte en el soporte universal. (tal como lo muestra la Figura 2)
4. Una vez este el resorte colgado sobre el soporte universal se mide lalongitud del resorte. (En nuestro caso el resorte midió 8.9 cm aproximadamente)
5. Se le cuelga al resorte una masa de 0.05 kg
6. Se vuelve a medir el resorte, y al resultado obtenido se le resta el valor obtenido al haber medido el resorte en su estado natural. A nosotros, como ya lo dije, el resorte nos midió en su estado natural 7.2 cm aproximadamente, y con una masa de 0.05 kg colgando de él, nosmidió aproximadamente 9.6 cm; entonces hicimos 9.6 – 7,2 para obtener la deformación que sufrió el resorte y nos dio: 2.4 cm. Pero como lo pide en M, entonces dividimos 2.4 en 100 y nos da el resultado que es 0.024 m.
7. Hacer lo mismo explicado la información dada en los ejercicio 5 y 6, solo que se va aumentando la masa de 0.05 kg, en 0.05 kg.
8. Para sacar la constante de elasticidad (k) senecesita la ecuación de Hook, que es,
F=-KX.
9. Como ya se tiene la F y la X, se despeja k. Entonces queda: F/X=K. En nuestro caso quedo 0.49 N/0.024m= 20.42n/m.
10. Para llenar la columna de energía potencial elástica (Epel), se necesita la ecuación: Epel= 1/2KX2 . A nosotros nos dio 0.0059 J, ( 20.42 n/m ÷ 2 por 0.0242= 0.0059 J)
11. Se retira el resorte metálico del soporte universal y se...