Pendulo Lineal Y De Torsión.

PRÁCTICA 3

Péndulo lineal y de torsión
Medida de las constantes elásticas

01-GL 2- B

Fecha de realización:
Fecha de entrega:

Experimento 1: Ley de Hooke
Los objetivos de este experimento son varios. Consisten en verificar la linealidad entre la elongación y la fuerza ejercida en el muelle y obtener las constanteselásticas de los diferentes muelles utilizando la ley de Hooke. Además de entender y saber hacer el diagrama de fuerzas que están actuando en cada momento y saber aplicar la segunda ley de Newton y de distinguir entre un experimento estático y otro dinámico.
Material:
* Muelles
* Soporte para las pesas
* Juegos de pesas
* Balanza
* Pie con escala métrica
Fundamentos físicos:
Uno delos términos que vamos a aplicar en este experimento es el de elasticidad. La elasticidad hace referencia a la propiedad mecánica de ciertos materiales de sufrir deformaciones reversibles cuando se encuentran sujetos a la acción de fuerzas exteriores y de recuperar su forma original si estas se eliminan. Un ejemplo de este fenómeno son los muelles, que están principalmente compuestos demateriales elásticos.
Cuando aplicamos un peso a un muelle este se deforma. Para que esta deformación sea elástica, no se debe ejercer demasiada fuerza sobre el muelle ya que podemos superar los límites elásticos y deformaremos el muelle de forma plástica, no volverá a fu forma original. Dentro del límite elástico, cuando aplicamos una fuerza sobre el muelle, éste responde con una fuerza de recuperaciónen dirección contraria a la fuerza externa, que es además proporcional a la elongación del muelle. Esta ley se denomina ley de Hooke y se expresa como:
F= -kx
Donde k es la constante elástica característica del muelle (N/m), que depende principalmente del material y de la longitud de éste. Cuando estiramos o comprimimos un muelle, éste acumula en forma de energía interna, la potencial elásticauna cantidad igual a ½ kx2, siendo x la distancia correspondiente al estiramiento o a la compresión del muelle partiendo de su estado de reposo.
Procedimiento experimental:
En este experimento, nuestro sistema está compuesto por un muelle suspendido de un gancho unido a un pie, del cual podemos colgamos una o varias pesas de 50g para añadirle peso.

Tomamos un punto de referencia con el muelleen su posición inicial, de tal forma que al ir añadiendo cargas, podamos medir la elongación del muelle. Añadimos primero una primera carga de 50g y vemos que el muelle se estira 0.098m (9.8 cm).
Al añadir esa pesa obtenemos un diagrama de fuerzas en el sistema:

En este caso mg = - kx, ya que el sistema se encuentra en equilibrio, de ese modo, podemos calcular el valor de k una vezmedida la distancia x.
Seguimos el procedimiento, añadiendo hasta cuatro pesas de 50g más y anotando las medidas en una tabla siguiente:

Nº de pesas | m(g) | x(cm) | k(N/m) |
1 | 50 | 9.8 | 50 |
2 | 100 | 21.6 | 45.37 |
3 | 150 | 35.0 | 42 |
4 | 200 | 47.7 | 41.09 |

Luego, tomamos otro muelle y volvimos a realizar las mismas medidas de las deformaciones, obteniendolos siguientes resultados:
Nº de pesas | m(g) | x(cm) | k(N/m) |
1 | 50 | 1.0 | 490 |
2 | 100 | 2.3 | 426 |
3 | 150 | 3.6 | 408.3 |
4 | 200 | 4.9 | 400 |
En el siguiente caso, tomamos cuatro pesas de diferentes materiales y anotamos sus pesos en la siguiente tabla:
Material | m(g) |
Madera | 8 |
Plástico | 14 |Aluminio | 23 |
Latón | 70 |

Una vez conocidos sus pesos, las colgamos de los muelles de los cuales hemos tomado los datos anteriormente y anotamos sus elongaciones:
Material | x(cm) (muelle 1) | x(cm) (muelle 2) |
Madera | 0.8 | 0.01 |
Plástico | 1.9 | 0.02 |
Aluminio | 3.7 | 0.1 |
Latón | 14.5 | 1.2 |

En este caso, estamos realizando un experimento dinámico, ya que estamos...