UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER

IDENTIFICACIÓN

UNIDAD ACADÉMICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BASICAS

ASIGNATURA: LABORATORIO DE FISICA

UNIDAD TEMÁTICA MECANICA

PRACTICA N° 2 Ley de Hooke y deflexión de una hoja de resorte

COMPETENCIA RESULTADOS DE APRENDIZAJE

Evaluar las leyes de la Física Clásica (mecánica) mediante la experimentación, aplicación y análisis de resultados obtenidos en pruebas de laboratorio.

Verifica la relación entre la deflexión de una hoja de resorte con la longitud y la fuerza aplicada, determina la constante de elasticidad del material y que la deformación longitudinal de un resorte es proporcional a la fuerza aplicada, también comprueba que el periodo de oscilación de un resorte es función de la masa colgada.

ACTIVIDADES

Para la evaluación del informe de laboratorio se tendrán en cuenta todos los conceptos y explicaciones dadas como referencia y los criterios acordados de evaluación que se evidencia desde la ejecución de la práctica hasta la realización y puntualidad de la entrega del informe de parte del estudiante al profesor.

El preinforme escrito del laboratorio que usted realizará se entrega al iniciar la práctica y debe contener; título de la práctica, objetivos, marco teórico (corresponde a la teoría investigativa acerca del tema de la práctica realizada), materiales, procedimiento (montaje y ejecución) y bibliografía.

Los temas de la investigación teórica acerca de la práctica son los siguientes:

1. Concepto de flexión.2. Concepto de rigidez.3. Concepto de deformación y tipos de deformación: elástica y plástica.4. Momento flector o flectante para barra empotrada.5. Ley de Hooke (concepto y fórmula) y constante de elasticidad.6. Energía potencial elástica (concepto, fórmula y unidades).7. Período de oscilación del resorte (concepto, formula y unidades)

Al realizar el informe usted debe tener en cuenta el siguiente contenido: cálculos, análisis de los resultados obtenidos (datos), análisis de gráficas, evaluación, observaciones y conclusiones.

LISTA DE MATERIALES 2 bases soporte Barra soporte de 25 cm 2 barras soportes de 50 cm

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Prensa universal ó mordaza múltiple Leybold Hoja de resorte (regla metálica de acero o aluminio o bronce y una regla plástica) Cinta métrica Juego de 12 pesas de 50 gr 2 Resortes helicoidales mediano (2 cm de diámetro) y pequeño (1.5 cm de diámetro) 1 Manguito con aguja ó pin, 5.5 cm

NOTA IMPORTANTE:Para desarrollar la práctica usted debe traer preparadas dos reglas, de mínimo 30 cm de longitud, con un orificio en uno de sus extremos. Una regla debe ser metálica (regla metálica de acero o aluminio o bronce) y la otra debe ser una regla plástica.

MONTAJE Y EJECUCION DEL EXPERIMENTOHoja de Resorte

Figura 1

Para ejecutar la experiencia debe seguir los siguientes pasos:1. La fig. 1 muestra la disposición de los equipos para el experimento. Ensamble los elementos

como se muestra, pero sin colgar las pesas inmediatamente.2. Usar el puntero o indicador para señalar la posición cero del resorte sin carga (Fig. 2). No

cambiar la posición del puntero una vez que se ha movido a su posición apropiada.3. Colgar las pesas en el extremo libre de la hoja de resorte.

Figura 2Después de haber realizado el montaje proceda a la ejecución del experimento de la siguiente manera:

Deflexión S con longitud constante1. Coloque la hoja de resorte a una longitud (L) entre 15 a25 cm de acuerdo a la figura 2.2. Tome como punto de referencia la ubicación de la regla antes de suspender las pesas.3. Medir las deflexiones de la hoja de resorte, S, (fig. 1) cada vez que se añada una pesa, siendo n

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(el número de pesas) e ingrese los valores en la tabla 1. Suspenda las pesas añadiendo de una en una hasta máximo 8 o 12 pesas de acuerdo a las indicaciones del docente.

L =

n

Tabla 1

Deflexión S con fuerza F constante1. Suspenda el número de masas que le indique el docente en la hoja de resorte.2. Cambiar la longitud (L) de la hoja de resorte de acuerdo con las indicaciones del docente y

midiendo cada vez la deflexión S de la hoja.3. Al cambiar la longitud (L) debe llevar la hoja de resorte a su posición cero (0).4. Registre los datos y complete la tabla 2.

n = F =

Tabla 2

Resortes

Para realizar el montaje deberá seguir los siguiente pasos y así poder empezar a desarrollar la práctica:

1. Acomodar las 2 bases soporte, las barras de 25 y 50 cm, el manguito y el pin como lo muestra la figura 3.

2. Ubicar los resortes (mediano y pequeño), uno a la vez, y mida sus longitudes sin aplicarle carga (Lo), posteriormente, comience colocando 1 masa e ir agregando de una en una hasta 5 masas midiendo en cada caso la longitud L de los resortes. Complete la tabla 3, para cada resorte.

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L =

n

Tabla 3

S = elongación = longitud final - longitud inicial: S=ΔL=L-Lo

Figura 3

EVALUACIÓN

Como parte de la evaluación ahora usted debe realizar las siguientes actividades:

a. Con los datos de la tabla 1, trazar una gráfica que muestre la fuerza (F) como una función de la deformación (S), para cada regla empleada. Empleando regresión lineal, determine la relación (ecuación) entre la fuerza F y la deflexión (S), además calcule el valor de la pendiente y compárelos entre sí. ¿Qué significado físico tiene el valor de la pendiente calculada?

b. Con los datos de la tabla 2, trazar una gráfica que muestre la elongación (S) como una función de la longitud (L), para cada regla empleada. Determine la relación (ecuación) que se presenta entre la deflexión S y la longitud L.

c. Trazar una gráfica de L vs √S . Empleando regresión lineal, determinar la relación (ecuación)

entre√S y L.d. Con los datos de la tabla 3, trazar una gráfica que muestre la fuerza (F) como una función de la

elongación (S), para cada resorte empleado. Empleando regresión lineal, determine la relación (ecuación) entre la fuerza F y la elongación(S) y el valor de la pendiente y compárelos entre sí. ¿Qué significado físico tiene el valor de la pendiente calculada?

e. Calcule la energía potencial elástica para cada resorte al suspender cada una de las masas.f. Determine el período de oscilación de los resortes utilizados en la práctica.

BIBLIOGRAFÍA

TEXTOS SUGERIDOSSERWAY, Raymond. FISICA tomo I, Quinta edición. Ed. McGraw Hill.OHANIAN, Hans; MARKERT, Jhon. Física para ingeniería y ciencias. Volumen 1. Tercera edición. Ed. Mc Graw Hill.

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