Ley de Hooke

Laboratorio de Física Universitaria 1: Modelo Lineal: Fuerza de Fricción Estática.
Abraham Vilchis

Primavera 2006

ESTUDIO DE UN MODELO LINEAL
EL CASO DE LA LEY DE HOOKE
Autor: Fís. Abraham Vilchis Uribe.

Fecha: Otoño–2005

OBJETIVOS
•

Encontrar la relación que existe entre la elongación x, y la fuerza F, al estirar un
resorte ideal escribiendo su ecuación experimental explícita.
Identificarel significado físico de la pendiente, m, y de la ordenada al origen, b, en
la relación que existe entre la elongación x, y la fuerza F, al estirar un resorte ideal
escribiendo sus valores experimentales explícitos.
Estimar la constante, K, de un resorte ideal, estimando su valor experimental
explícito.

•
•

Habilidades a desarrollar. Al finalizar esta práctica, el alumno será capaz de:

i)
ii)iii)
iv)

Determinar claramente: quien es la variable dependiente, quien la
independiente, así como los parámetros m (pendiente), y b (ordenada al origen).
Analizar datos experimentales utilizando el método de los mínimos cuadrados.
Determinar, en base al análisis efectuado, si el modelo matemático que relaciona
a la fuerza con la elongación es lineal o no, escribiendo su ecuación explícita.Establecer diferencias y similitudes entre el método de los mínimos cuadrados y
el método gráfico para ajustar modelos lineales.
PREGUNTAS PRE-LABORATORIO: contéstalas en tu bitácora:

1. ¿Podrías dar un ejemplo del uso de un resorte que observes cotidianamente?
2. ¿Qué caracteriza a un resorte?
3. ¿Bajo qué circunstancias un resorte puede considerarse ideal?
4. ¿Cuál es la condición física para que unresorte se comporte de manera ideal?

2006 Física, Departamento de Física y Matemáticas. Universidad Iberoamericana, México D.F.

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INTRODUCCIÓN

Se dice que un resorte se comporta de manera ideal cuando no posee masa ni resistencia
interna a ser deformado, además, cuando no rebasasu límite elástico, es decir, al estirarlo o
comprimirlo regresa a su posición original, satisface la ley de Hooke: F = - Kxj; donde F es
la fuerza a la que se somete el resorte para elongarlo una distancia x; K es la constante de
deformación y j es un vector unitario en la dirección de la deformación. El signo negativo
representa el hecho de que esta fuerza es una fuerza de restitución. Lamagnitud de la ley
de Hooke será entonces: F = Kx . Hay que notar que la elongación x se obtiene de la
diferencia entre el tamaño original del resorte, D0, y la distancia que se estira o
comprime, De, matemáticamente: x = ⏐D0 – De⏐.

ACTIVIDAD I: Para realizar nuestro experimento vamos a necesitar el siguiente material.
MATERIAL: 1. Soporte, 2. flexómetro, 3. varilla, 4. nuez, 5. Sensor de fuerza consu
interfase, 6. resorte.

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3
5

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4
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INSTRUCCIONES: Para encontrar la relación que existe entre la elongación x, y la fuerza
F, al elongar un resorte ideal; identificar el significadofísico de la pendiente, m, y de la
ordenada al origen, b, en la relación que existe entre la elongación x, y la fuerza F; y
estimar el valor de la constante, K, de un resorte ideal, realiza las siguientes actividades.

I.1. Predice cómo será la gráfica elongación–fuerza para un resorte ideal. Dibújala en tu
bitácora. La fuerza debe ir en el eje de las “x” y la elongación en el eje de las “y”.

I.2.Arma un dispositivo como lo

I.3. Utilizando el sensor de fuerza

muestra la foto de abajo.

elonga el resorte x = 0.02 m y mide

VARILLA CON NUEZ

entonces la fuerza, F. Ver el Apéndice I.

Tamaño
inicial del
resorte

RESORTE
x = 0.02 m

Fuerza aplicada

SOPORTE

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