1.-OBJETIVOS:

El experimento consiste en poner peso en un muelle helicoidal para poder darnos cuanta de cómo las fuerzas deforman los cuerpos y en nuestro experimento se deforman los muelles de 3N/m y 20N/m.

También nos permite tener conocimiento sobre la resistencia que cada uno ejerce ante un determinado peso.

Aprender aplicar las determinadas formulas para el desarrollo de nuestro experimento.

2.-PRINCIPIOS TEORICOS:

Las Fuerzas y sus efectos:

 Fuerza es toda causa capaz de modificar el estado de reposo o de movimiento de un cuerpo o de producirle una deformación. 

La Unidad de Fuerza en el Sistema Internacional es el Newton  Las fuerzas tienen un nombre según las causas que las originan:

Peso: se debe a la interacción entre un cuerpo cualquiera y la Tierra.

Fuerza Elástica: es la fuerza de recuperación de un muelle cuando lo estiramos.

Fuerza Magnética: es la fuerza causada por la interacción entre un trozo de hierro y un imán

 Existen fuerzas en la que no hay contacto entre cuerpos, por ejemplo la fuerza de atracción de la Tierra, o la fuerza de atracción de un imán. Por lo tanto podemos distinguir entre Fuerzas de contacto y fuerzas a distancia, en definitiva son dos casos particulares de otras interacciones: las Fuerzas Fundamentales del Universo. 

Fuerzas y deformaciones de los cuerpos:

Las fuerzas pueden deformar los cuerpos y su comportamiento ante las deformaciones es muy distinto. (el hierro es mas rígido que la resina, y un muelle recupera su forma inicial cuando la fuerza deja de actuar).  Podemos clasificar loa materiales según responden ante las fuerzas, de la siguiente manera:

Rígidos. No se modifica la forma cuando actúa  sobre ellos una fuerza.

Elásticos. Recuperan la forma original cuando deja de actuar la fuerza que los deforma.

Plásticos. Al cesar la fuerza que los deforma, los materiales no recuperan la forma primitiva y quedan deformados permanentemente.

 La elasticidad es una propiedad de la materia que permite a los cuerpos deformarse cuando están sometidos a una fuerza y recuperan la forma inicial cuando la causa de la deformación desaparece. Existe un límite de elasticidad,  que si se sobrepasa, un cuerpo deja de ser elástico y por lo tanto quedaría deformado permanentemente. Este límite depende de cada cuerpo y de cada sustancia. Límite de ruptura, que es la fuerza máxima que ha de soportar un cuerpo determinado sin romperse

La plasticidad es la propiedad por la cual determinados cuerpos adquieren  deformaciones permanentes cuando deja de actuar sobre estos la fuerza que los deforma. Es la propiedad contraria a la elasticidad.

Este cociente recibe el nombre de constante elástica K, que en el Sistema Internacional es medida en Newton por metro (N/m) y depende de las características particulares de cada muelle. Podemos establecer esta relación:

  o bien:

 Esta expresión es conocida como la Ley de Hooke y se puede enunciar así:La deformación de un cuerpo es directamente proporcional a la fuerza que lo produce.

Nuestras formulas son las siguientes:

P=m.g

Fg=m.0.01 N/g

k₁=∆/i/Fg

D=1k

3.-MATERIALES:

Pie estativo. Varilla soporte, 600cm. Nuez doble. Platillo para pesas de ranura, 10g. Pesa de ranura, 50g. Muelle helicoidal, 3N/m. Muelle helicoidal, 20N/m. Pasador. Soporte para tubos de vidrio. Cinta métrica, 2m.

4.-PROCEDIMIENTO:

Monta un estativo con el pie, la varilla soporte y la nuez doble según la figura.

Coloca el pasador en la nuez y cuelga de el el muelle. Coloca el soporte para tubos de vidrio en la parte inferior

de la varilla, pon la cinta métrica sobre el pie, saca la cinta y sujétala al soporte para tubos.

Coloca la cinta métrica de forma que su cero coincida con el final del muelle de 3N/m.

Cuelga el platillo de pesas de ranura (m=10g) del muelle, y anota el alargamientoΔ/.

Aumenta la masa en pasos de 10g hasta un total de 50g, y lee las variaciones de longitud 𝚫/ correspondientes.

Lleva todos los valores de la masa “m” y el alargamiento 𝚫/a la tabla. Pon ahora el muelle de 20N/m en el pasador y coloca el

cero de la cinta métrica en su extremo. Cuelga el platillo con una masa de 10g (suma 20g), y lee el

alargamiento 𝚫/. Aumenta la masa en pesas de 20g hasta un total de 200g y

determina los correspondientes alargamientos. Lleva también los valores a su respectiva tabla.

5.-CALCULOS Y GRAFICAS:

1.- MUELLE DE 3N/m.

MASA m/g

Fuerza por peso Fg/N

ALARGAMIENTO 𝚫 ⁄/cm 10 0.1 3 20 0.2 6 30 0.3 9 40 0.4 12.4 50 0.5 16.7

2.-MUELLE DE 20N/m.

MASA m/g

FUERZA POR PESO Fg/N

ALARGAMIENTO 𝚫 ⁄/cm 20 0.2 1.5 40 0.4 2.3 60 0.6 3.2 80 0.8 4.2 100 1 5.2 120 1.2 6.2 140 1.4 7.2 160 1.6 8.1 180 1.8 9.2 200 2 10.2

Evaluación:

1.-calcula, a partir de las masas, las fuerzas por peso Fg=m .0.01N/g. lleva a un diagrama ∆/ en función de las fuerzas por peso Fg. Une los puntos para obtener las grafica.

2.-procede de la misma forma con los valores de la tabla 2, y llévalos igualmente al diagrama.

3.- ¿Qué se puede deducir de los diagramas? ¿En que se diferencian los dos muelles?

En su rigidez ,y mediante el diagrama uno forma una recta noperfecta al igual que el dos y el diagrama uno es mas vertical que el diagrama dos.

4.- ¿Qué cuerpos son deformados por las masas?

Los cuerpos que son deformados por las masas son los muelles helicoidales o resortes.

5.- ¿Forman una recta los valores medidos en los dos muelles?

Si forman una recta los valores medidos en los muelles.

6.- ¿Es el alargamiento ∆/ de los dos muelles proporcional a la fuerzas por peso Fg, y, en consecuencia, a la masa m?

Si son proporcionales de acuerdo a su peso y rigidez

7.-Determine el factor de proporcionalidad a partir de las dos curvas:

1. k₁=∆/₁/Fg1, k₁=…30cm/N…

2. k₂=∆/₂/Fg2, k₂=…7.5cm/N..

EJERCICIOS COMPLEMENTARIO.

Los dos muelles se diferencian en su factor de proporcionalidad k. La inversa de este valor, 1/k, se denomina constante elástica D, o fuerza directriz:

D=1/k=F/∆/

La constante elástica es una característica de cada muelle.

1.- Calcular las constantes elásticas. ¿En cual de los dos muelles es mayor?

La constante elástica es mayor en el muelle de 20N/m por que es más regido.

2.- ¿Que efectos tiene una mayor constante elástica?

Una mayor rigidez o firmeza ante un peso o fuerza ejercida a el.

3.- ¿Concuerdan las mediciones de las constantes elásticas con las características dadas en la lista de material?

Si concuerdan con la lista de materiales .

4.- ¿Son las discrepancias mayores de +/-10%?

Son mayores del +10%.

GRAFICO DE NUESTRO INSTRUMENTO PARA NUESTRO EXPERIMENTO.