LOGROS

Observa la relacin de tipo lineal entre la fuerza deformadora y la elongacin, mediante la toma de datos, comprobando que la constante elstica es el factor de proporcionalidad en la Ley de Hooke.

Efecta el experimento de cambios de energa potencial gravitatoria y elstica en el sistema fsico masa-resorte; para analizar, cuantificar y comprender la conservacin de la energa mecnica con la colaboracin de sus compaeros de grupo.

PRINCIPIOS TERICOS

La ley de Hooke es una ley emprica que establece la relacin lineal entre la fuerza externa que acta sobre un cuerpo y su deformacin, y que se emplea hasta cierto rango de deformacin que depender de las propiedades del cuerpo, ya que ms all del punto de ruptura de la elasticidad, el cuerpo se vuelve inelstico.

Para el caso concreto de un resorte, se observa que la fuerza aplicada es proporcional al desplazamiento x (estiramiento o compresin) respecto a la posicin de equilibrio del resorte, y de acuerdo a la ley de Hooke, la fuerza restauradora del resorte es:

Siendo k la constante elstica del resorte, indicando el signo negativo que la fuerza restauradora siempre es opuesta al desplazamiento. Cuando un resorte estirado tiende a regresar a su estado original al dejar de actuar sobre este la causa que lo deforma; indica que el resorte almacena energa, conocida como energa potencial elstica. Esta energa es equivalente al trabajo negativo realizado por el resorte al estirarse desde su posicin de equilibrio, y es dada por:

Consideremos un sistema aislado masa-resorte suspendido desde una altura arbitraria, en la cual cambia la configuracin del sistema (se mueve el bloque asociado al resorte) por accin de la fuerza gravitacional, de modo que la energa potencial gravitatoria y energa cintica son respectivamente:

Si el sistema masa-resorte no interacciona con fuerzas disipadoras, la energa mecnica se conserva (es decir, es equivalente entre dos puntos cualesquiera de la trayectoria) y se cumple que:

En la presente prctica de laboratorio, consideraremos tres condiciones fundamentales: a) La altura total H de la figura 1 es constante y conocida. b) El sistema masa-resorte parte del reposo. c) La velocidad final del sistema es cero.

Tomando en cuenta estas condiciones y empleando los parmetros de la figura 1, la ecuacin (5) es reescrita de la siguiente manera: En la presente prctica de laboratorio, consideraremos tres condiciones fundamentales: a) La altura total de la figura 1 es constante y conocida. b) El sistema masa-resorte parte del reposo. c) La velocidad final del sistema es cero.

Tomando en cuenta estas condiciones y empleando los parmetros de la figura 1, la ecuacin (5) es reescrita de la siguiente manera:

Donde y son los cambios tanto de la energa potencial gravitatoria como elstica, y estn dadas por: