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CONSTANTE ELÁSTICA DEL RESORTE

1. OBJETIVOS

- Determinar la constante elástica (k) de un resorte, a partir de la relación F = f(x).
- Verificar la ley de Hooke para la tensión y compresión en un resorte.

2. MARCO TEORICO

La fuerza aplicada sobre el resorte provoca una deformación proporcional al desplazamiento conocida como la Ley de Hooke, que en valor absoluto esta dada por:Esta relación fue enunciada por Robert Hooke (1635 - 1703) y expresa una proporcionalidad directa entre la fuerza de estiramiento y el desplazamiento. La constante de proporcionalidad k se denomina como la constante elástica del resorte, el cual se expresa en newton por metro y numéricamente es igual al estiramiento producido por una fuerza unidad. La ley de Hooke se cumple para pequeñasdeformaciones, siempre que no se sobrepase el límite elástico del resorte.

En la figura se muestra el análisis de la dirección de la fuerza del resorte respecto del desplazamiento.

(1.a.)


(1.b.)

(1.c.)

Figura 1: comportamiento de la Fuerza deformadora [F] y el Desplazamiento [x]

La fig.1 muestra la relación entre la fuerza deformadora F y el desplazamiento x del resorte. Enla (1.a.) no existe fuerza deformadora y el resorte se encuentra en su posición de equilibrio, en (1.b.) la fuerza actúa hacia la derecha ocasionando un desplazamiento en la misma dirección (alargamiento), y en (1.c.) la fuerza actúa hacia la izquierda ocasionando un desplazamiento hacia la izquierda (compresión). Observe que en cada caso la fuerza que ejerce el resorte, llamada fuerzarestauradora Fr, según el principio de acción y reacción es igual en magnitud y dirección a la fuerza deformadora F, pero actúa en sentido opuesto ( F = -Fr ). En otras palabras, la fuerza restauradora siempre esta dirigida hacia la posición de equilio (no deformada) del resorte.

3. EQUIPOS Y MATERIALES

PROCEDIMIENTO 1
PROCEDIMIENTO 2
- Soporte del equipo
- Resortes
- Resortes
- Sensor de fuerzaVernier
- Regla
- Regla
- Juego de masas

-Soporte y cilindro (donde se cuelga los resortes)
- Porta masas
- Soporte del equipo


4. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

1.- Nivelamos a plano horizontal el equipo, utilizando los tornillos de apoyo y un nivel.

2.- Para los cálculos a partir de los datos de las tablas 1 y 2 completa las tablas 3 y 4, donde∆x es la deformación producida (∆x = x - x0).

4.1.1. Proceso de tensión

1.- Colocamos el porta masas en el extremo inferior del resorte, evita que oscile.

2.- Establecimos un nivel de referencia (x0) en la regla del equipo, a partir del cual se medirá el estiramiento del resorte.

3.- Incrementamos la masa del porta masas desde 100 [g] hasta 600 [g] cada 100 [g], y registra los datos enla Tabla 1, donde x es la longitud leída en la regla desde el cero de la regla.

4.1.2. Proceso de compresión

1.- Colocamos el porta masas en el extremo inferior del resorte.

2.- Establecemos un nivel de referencia (x0) en la regla del equipo, a partir del cual se medirá la compresión del resorte.

3.- Incrementamos la masa del porta masas desde 100 [g] hasta 700 [g] cada 100 [g], yregistra los datos en la Tabla 2, donde x es la longitud leída en la regla desde el cero de la regla.

4.1.3. Dos Resortes en Serie

1. Suspendimos los resortes en serie a una varilla que servirá de base (en este caso deben ser suspendidos uno a continuación del otro).
2. Colocamos el porta masas en el extremo inferior del resorte. Evitamos que oscile.
3. Establecimos y registramos un nivel dereferencia (x0) en la regla del equipo, a partir del cual medimos el estiramiento de los resorte.
4. incrementamos las masas en el portamasas desde 100 g hasta 600g cada 100 g, y registramos los datos en la tabla 3, donde x es la longitud leida en la regla desde cero de la regla.
4.1.4. Dos Resortes en Paralelo

1. Suspendimos los resortes en paralelo a una varilla que nos sirvió de base...