Manual de procesos misionales




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MANUAL DE PROCESOS MISIONALES

CODIGO

GESTIÓN ACADÉMICA

VERSION

FORMACIÓN

FECHA

SOLICITUD DE PRÁCTICAS DE LABORATORIO

PAGINA



PRÁCTICA 9 LEY DE HOOKE
1. NORMAS DE SEGURIDAD

El encargado de laboratorio y el docente de la asignatura antes de comenzar a desarrollar cada práctica indicaran las normas de seguridad y recomendaciones para el uso correcto de los equipos requeridos.
2. OBJETIVOS

  • Estudiar experimentalmente el comportamiento de los resortes.

  • Calcular la constante elástica k de el resorte

  • Verificar la existencia de fuerzas recuperadoras

3. MATERIALES Y RECURSOS FÍSICOS


CANTIDAD

NOMBRE

OBSERVACIONES

1

Tornillo de mesa con varilla de 60 cm

 

2

Nueces




1

Pinza




1

Porta pesas




2

Resortes de diferente durezas

 

1

Un juego de masas 30gr, 50gr, 100gr, 200gr

 

1

Regla acrílica

traerla

3

Hojas de papel milimetrado

traerlas


4. MARCO TEÓRICO




Un cuerpo se denomina elástico si al actuar una fuerza sobre el sufre una deformación de tal manera que al cesar la fuerza recupera su forma original.
Cuando una fuerza externa actúa sobre un material causa un esfuerzo o tensión en el interior del material que provoca la deformación del mismo. En muchos materiales, entre ellos los metales y minerales, la deformación es directamente proporcional al esfuerzo. Esta relación se conoce como la ley de Hooke, que fue el primero en expresarla.

F = -KΔX



No obstante si la fuerza externa supera un determinado valor, el material puede quedar de formado permanentemente, y la ley de hooke ya no es válida. El máximo esfuerzo que un material puede soportar antes de quedar permanentemente deformándose denomina límite de elasticidad.





Para un resorte sencillo, se determina la constante de elasticidad como la fuerza F= mg necesaria para estirarlo en una unidad de longitud , tal como se observa en la Figura, la constate de elasticidad se determina por . En el sistema internacional, la constante se expresa en N/m.
En la figura a el Resorte su longitud inicial y b. Resorte estirado en su longitud .






RESORTES EN SERIE

Cada resorte y el sistema total cumplen la ley de Hooke. la fuerza que deforma los resortes es el peso de cada pesas (), luego podemos calcular la constante de elasticidad resultante Kr en el sistema en serie:
F =KrΔX con ΔX = X1 + X2 luego F=K(X1 +X2)

F= K() Con F= F1=F2 entonces

F=KF() simplificando

encontramos la constante de elasticidad resultante del sistema en serie:










RESORTES EN PARALELO

Cada resorte y el sistema total cumplen la ley de Hooke. la fuerza que deforma los resortes es el peso de cada pesas (), luego podemos calcular la constante de elasticidad resultante Kr en el sistema en paralelo:

F =KrΔX donde F= F1+ F2 entonces

F=k1ΔX +k2ΔX luego

KrΔX= ΔX()

simplificando la constante de elasticidad resultante en paralelo es:

Kr = k1 + k2




TALLER

  • Consultar la ley de Hooke y sus aplicaciones.

5. PROCEDIMIENTO




Montaje I. Cálculo de la constante de elasticidad de dos resortes diferentes k.

5.1. Realice el montaje de la figura con el resorte 1. Para ello cuelgue un resorte del brazo horizontal del soporte.

5.2. Mida la longitud inicial del resorte con ayuda del metro y regístrelo en la tabla de datos 1 como .

5.3. Cuelgue del extremo inferior del resorte una masa de 50 gr. Registre este valor en la tabla de datos 1. Mida la longitud final del resorte y regístrelo en la tabla 1. No tenga en cuenta el tamaño del porta pesas.



5.4. Repita el proceso anterior variando la masa colgante cuatro veces con masas de 80gr, 110 gr, 150gr y 200gr. Mida el valor de la longitud final del resorte en cada caso y regístrelos en la tabla de datos 1.

5.5. Realice el montaje de la figura del resorte 2, repita todo el proceso anterior. Registre estos datos en la tabla 2.






Montaje II. Sistemas de resortes en serie y en paralelo.

5.6. Coloque los resortes 1 y 2 en serie según la figura. Repita los pasos de la tabla 1 y 2. Registre estos datos en la tabla de datos 3.

5.7. Coloque los resortes en paralelo según la figura. Repita los pasos de la tabla 1 y 2. Registre estos datos en la tabla de datos 4.



6. CUESTIONARIO Y EVALUACIÓN

Montaje I. Cálculo de la constante de elasticidad k.

6.1. Calcula la fuerza aplicada que es el peso de cada masa que pende del primer resorte. Calcule la deformación que sufre cada resorte. Registre los datos en la tabla de datos 1.

6.2. Grafique sobre una hoja de papel milimetrado, la fuerza aplicada en función del alargamiento Δx. Encuentre gráficamente la pendiente de la gráfica encontrada.

6.3. Calcule la constante de elasticidad para cada deformación y halle la constante promedio experimental del resorte. Regístrela en la tabla 1.

6.4. Repita el análisis de datos anterior para el segundo resorte. Registre los datos en la tabla 2.

Montaje III. Sistemas de resortes en serie y en paralelo.

6.5. Repita el procedimiento anterior para el caso de resortes en serie.

6.6. Encuentre la constante de elasticidad teórica resultante del sistema en serie con ayuda de las ecuaciones para este sistema. Regístrela en la tabla 3.

6.7. Repita el procedimiento anterior para el caso de resortes en paralelo.

6.8. Encuentre la constante de elasticidad teórica resultante del sistema en paralelo con ayuda de las ecuaciones para este sistema. Regístrela en la tabla 4.

6.9. Que representa la pendiente de las gráficas de F Vs Δx para cada resorte?

6.10. Calcule el error relativo entre las constantes resultantes teóricas con los resultados de las constantes promedio experimentales obtenidos para el sistema en serie y paralelo.



6.11. Para las configuraciones en serie y en paralelo, determinar. ¿Cuál de las dos configuraciones soporta una fuerza mayor? y ¿Cuál de los dos se alarga más?
7. BIBLIOGRAFÍA

  • Laboratorios ENOSA, M.A-2-MECANICA. Unesco.1968. España.

  • Serway R (1997). Física, Vol. I Cuarta Edición. Editorial McGraw Hill Interamericana: México

  • Tipler, P (1985). Física, Vol. I. segunda edición. Editorial Reverte: España.

  • Sears, Z. Young y Feedman (1996) Física Universitaria, Vol. I Novena Edición. Editorial Addison Wesley Longman: México.

  • Resnick, R. Halliday, D y Krane K. (2000). Física Vol. I, Cuarta Edición. Compañía Editorial continental.

  • Física Recreativa. http:/www.fisicarecreativa.com.

8. CONCLUSIONES

Tabla 1. Datos para el resorte 1.

Masas colgantes m(Kg)

Longitud inicial del resorte

X0 (m)

Longitud final del resorte

Xf (m)

Deformación

ΔX=Xf - X0

Fuerza aplicada

P = mg (N)

Constante elasticidad resorte 1

(N/m)

m1










ΔX1




F1







m2







ΔX2




F2







m3







ΔX3




F3







m4







ΔX4




F4







m5







ΔX5




F5







Constante de elasticidad promedio resorte 1

K1exp=

Tabla 2. Datos para el resorte 2.

Masas colgantes m(Kg)

Longitud inicial del resorte

X0 (m)

Longitud final del resorte

Xf (m)

Deformación

ΔX=Xf - X0

Fuerza aplicada

P = mg (N)

Constante elasticidad resorte 1

(N/m)

m1










ΔX1




F1







m2







ΔX2




F2







m3







ΔX3




F3







m4







ΔX4




F4







m5







ΔX5




F5







Constante de elasticidad promedio resorte 2

K2Exp=

Tabla 3. Datos para el los resorte 1 y 2 en serie.

Masas colgantes m(Kg)

Longitud inicial del resorte

X0 (m)

Longitud final del resorte

Xf (m)

Deformación

ΔX=Xf - X0

Fuerza aplicada

P = mg (N)

Constante elasticidad resorte serie

(N/m)

m1










ΔX1




F1







m2







ΔX2




F2







m3







ΔX3




F3







m4







ΔX4




F4







m5







ΔX5




F5







Constante de

elasticidad teórica


=

Constante de elasticidad promedio


KesExp=

Er%=




Tabla 4. Datos para el los resorte 1 y 2 en paralelo.

Masas colgantes m(Kg)

Longitud inicial del resorte

X0 (m)

Longitud final del resorte

Xf (m)

Deformación

ΔX=Xf - X0

Fuerza aplicada

P = mg (N)

Constante elasticidad resorte paralelo

(N/m)

m1










ΔX1




F1







m2







ΔX2




F2







m3







ΔX3




F3







m4







ΔX4




F4







m5







ΔX5




F5




=

Constante de elasticidad teórica



=

Constante de elasticidad promedio


KepExp =

Er% =




Edición de las guías: MS.c NELSON ANTONIO GALVIS JAIMES

“… porque la CALIDAD es nuestro compromiso”


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