ley de hooke

LABORATORIO N° 4
LEY DE HOOKE
OBJETIVOS
Verificar experimentalmente la ley de Hooke.
Determinar la constante de elasticidad de un resorte aplicando dicha ley.
FUNDAMENTO TEORICO
Si estiramos una bandita elástica, doblamos un fleje de acero o comprimimos un resorte con nuestras manos, sentiremos en cada uno de los casos una fuerza oponiéndose a nuestro movimiento, tanto mayor cuanto másgrande sea la deformación provocada sobre el cuerpo, más, si insistimos en la compresión o estiramiento según sea el caso, las fuerzas con las que el cuerpo se opone resultarán vencidas y la deformación (o rotura) será permanente.
Aquellos cuerpos que manifiestan este tipo de fuerzas, se denominan cuerpos elásticos, y su comportamiento obedece a la llamada ley de Hooke.
Supongamos que lo quetenemos es un resorte sujeto por uno de sus extremos, y tiramos por el otro cada vez con más fuerza; en oposición a nuestra fuerza F, aparecerá otra F’ en sentido opuesto, ejercida por el resorte y llamada fuerza elástica recuperadora. Esta fuerza, propia del cuerpo, tiende a conservar la forma original; y equilibrará a F oponiéndose al estiramiento.

Si aumentamos el valor de F en el mismosentido en que la estamos aplicando, el resorte se estirará un Δx, el valor de F’ aumentará en consecuencia y se llegará a una nueva posición de equilibrio.
Se puede comprobar experimentalmente que, dentro de los límites elásticos del resorte, los valores de las fuerzas elásticas recuperadoras son directamente proporcionales a los estiramientos Δx.
Expresado más rigurosamente: F=-kΔx; siendo k unaconstante propia de cada cuerpo a la que llamamos constante de elasticidad.
Supongamos que estiramos el resorte deformándolo una longitud Δx1 y nos detenemos allí. Obviamente, para esa situación de equilibrio la fuerza elástica recuperadora será igual en módulo y dirección que la que nosotros realizamos. Si en esa situación podemos medir la fuerza hecha, conoceremos el valor de la fuerzaelástica producida en esa situación. Repitiendo esto para distintos estiramientos y graficamos f = f(x) la función obtenida será directa, y la pendiente de esta recta estará dada por la constante de elasticidad k.
Verificaremos esto experimentalmente estirando un resorte y midiendo las fuerzas junto con las deformaciones.

MATERIAL DIDACTICO:
Para el desarrollo del tema, los alumnos utilizaran losiguiente:
3.1 Instrumentos y/o equipos
Xplorer GLX
Sensor FuerzaPS-2104
3.2 Materiales
Resorte de expansión.
Base Universal.
Cinta métrica.
TECNICA OPERATORIA / PROCEDIMIENTO / RECOLECCION DE DATOS / RESULTADOS
Encontrará en su mesa de trabajo un equipo GLX conectado a un sensor de fuerza, un resorte de expansión y una cinta métrica. Proceda entonces a sujetar uno de los extremos delresorte al soporte fijo a la mesa, enganchando del otro extremo el pitón abierto enroscado al GLX. Podrá tirar luego del sensor tal y como se muestra en la fotografía:

Procederemos ahora a configurar el GLX para tomar los valores uno a uno.
Mediante sucesivos estiramientos del resorte obtenga un total de diez valores en el gráfico.
Construir una tabla con columnas que indique la fuerza y ladeformación.
lectura Fuerza (en newton) Deformación Δx = xf - xo (en cm)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Construir el grafico con la información proveída.
Determinar la pendiente experimentalmente y la constante de elasticidad del resorte.
Nota: Para el informe, se puede utilizar software para la construcción del gráfico, en ese caso se solicita efectuar la regresión lineal y adjuntar la ecuación de larecta.
CUESTIONARIO DE APLICACIÓN
Un resorte se estira 0,018 m cuando soporta un objeto de 2,8 kg. ¿Cuánta masadebe soportar este resorte para que su deformación sea 0,125 m?
Dos resortes idénticos con constante de elasticidad k = 50 N/m soportan un peso de 5,0 N como se muestra. Determine la deformación en el resorte A.

Para un resorte elástico ideal se le aplica una fuerza de 75 N y el...