Lab fisica

UNITEC
LABORATORIO DE FÍSICA II
LEY DE HOOKE

I.

OBJETIVOS 1. Comprobar la ley de Hooke 2. Calcular rigidez de un resorte 3. Comprobar las fórmulas de asociación de resortes en serie y en paralelo

II.

MATERIALES 1. Balanza 2. Pesas de distinto valor 3. Dos soportes para colgar resortes 4. Papel con escala graduada 5. Dos resortes iguales

III.

TEORÍA RESUMIDA

1. La ley deHooke relaciona la fuerza que ejerce un resorte deformado pararecuperar su longitud natural. Bajo pequeñas deformaciones esta fuerza puede escribirse como:

F=-kx
2. Se conecta el resorte (que ha de tener masa lo suficientemente pequeña para que se pueda despreciar) con un objeto de masa m y se pone en movimiento el sistema. Al resolver para la fuerza elástica la ecuación fundamental de laDinámica (2ª ley de Newton), se obtiene una solución de tipo oscilatorio cuyo período, T, está relacionado con el valor de la rigidez k:

m

d2x

m ⎞ ⎛ 2π = − kx ⇒ x(t ) = A cos ⎜ t − φ ⎟ dónde T = 2π k dt 2 ⎠ ⎝T

3. Es común en un laboratorio de este tipo colgar el resorte verticalmente y a su vez de éste colgar el objeto pesado. Esto permite calcular sencillamente la constante de rigidez,midiendo el alargamiento, d, que sufre el resorte. Para ello escribimos:

Mg=kd

k=Mg/d

4. Cuando el resorte se pone a oscilar en esta situación la presencia de la fuerza adicional Mg de la pesa no introduce cambio en el valor del período.

IV.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Y TOMA DE DATOS

A. Obtención de la rigidez del resorte 1. Mídanse en primer lugar las masas de todas las pesas que seusrán y anótense los valores correspondientes. 2. Se coloca el resorte vertical y se le añade una de las pesas. A continuación se mide el desplazamiento vertical producido en el resorte y se anota. En este proceso ha de aplicarse, como es preceptivo, la técnica estadística de validación de una medida. 3. Sobre el mismo resorte se van colocando pesas de distinto valor y midiendo consecuentementelos estiramientos correspondientes. B. Análisis de la oscilación 1. Permítase oscilar al resorte estirándolo adicionalmente sobre la posición de equilibrio que alcanzara cuando se colgó la pesa inicial. 2. Cuando haya cesado suficientemente el bamboleo inicial, asegúrese que el estilete adosado a la pesa marca adecuadamente sobre el papel previsto para ello. 3. Anote la amplitud para la primeraoscilación que considere válida. 4. Cuente diez oscilaciones, mida y anote el tiempo empleado en ellas. Obtenga inmediatamente el período promedio de oscilación. 5. De nuevo, una vez más, no deje de aplicar la técnica estadística de validación de resultados y de errores de medición.

C. Combinaciones en serie y en paralelo de resortes. (Observación: esta actividad será sólo de comprobación, no demedición estricta; no se usará entonces la técnica estadística)

1. Disponga ahora una pareja de resortes iguales en serie. 2. Trabajando en forma similar a la explicada en IV.A obtenga la rigidez equivalente.

3. Permita ahora la oscilación de la combinación de resortes y mida el período, como se indicó en IV.B. (pero sin olvidar la observación inicial) 4. Coloque finalmente la pareja deresortes paralelamente y mediante una barra de soporte cuelgue en el medio de ella una pesa. Mida la separación del equilibrio respecto de la longitud que alcanzaban los resortes sin pesas y evalúe la rigidez equivalente de la combinación en paralelo. 5. Para esta combinación no se hará medición de período.

V. REGISTRO DE DATOS 1. Habrán de registrarse como es lógico todas las mediciones de masas,tiempos y longitudes de estiramiento. Todo ello en las consiguientes tablas adecuadas. 2. Para el registro de los datos en A.3 puede usarse una tabla adaptada nop necesariamente similar a las típicas.

3. Igualmente los registros correspondientes a la actividad C pueden consignarse en una misma hoja. VI. CÁLCULOS NECESARIOS 1. De la constante de rigidez, por el método descrito en la actividad...