Fundacin Universidad De Amrica

Facultad: Ingeniera

Materia: Fsica I Practica N 4: Fuerzas elsticas

Autores: Arias Aldana Juan Pablo.Hernndez Braulio.Prez Prez Mara Camila. Zambrano Hernndez Stephania.

Profesor: Norman Moreno

Resumen: Durante la prctica de laboratorio #4, se dio a conocer el funcionamiento de los resortes y su elasticidad para comprobar la relacin que se encuentra entre la fuerza y el estiramiento del resorte con determinadas masas (m). Por medio de un soporte universal, un resorte y diversas masas se podan identificar la deformacin del resorte y as identificando como acta la fuerza de la masa y la misma gravedad sobre el resorte. A continuacin sern expuestos los resultados obtenidos con los clculos sobre las fuerzas ejercidas por las determinadas masas en diversos montajes y por mtodo analtico ser demostrara el comportamiento de los resultados para as demostrar la valides de los objetivos

Objetivos:

Objetivo General: Determinar la relacin experimental entre la fuerza y la deformacin en un sistema de resortes

Objetivos Especficos:

Dar a conocer el funcionamiento de los resortes con relacin a la deformacin del mismo Examinar el comportamiento de la suma de las masas con la fuerza de gravedad para determinar el resultado con la deformacin del resorte. Aplicar las regresiones lineales y cuadrticas para comprobar el comportamiento de cada uno de los casos. Determinar las unidades de cada una de las ecuaciones trabajadas y observar el anlisis dimensional para as tener mayor claridad de las mismas.

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MARCO TEORICO:

Las fuerzas son magnitudes vectorialesLas fuerzas se representan mediante un vector, que es una flecha cuya longitud indica la magnitud de la fuerza, su direccin es la de la fuerza, el origen indica el punto de aplicacin y la orientacin del extremo el sentido de la fuerza.

Vectores: se definen como expresiones matemticas que poseen mdulo, direccin y sentido. Estos se representan grficamente por un segmento rectilneo AB (ver Figura 1), cuya longitud en cierta escala corresponde al mdulo del vector.

La fuerza: Es la magnitud vectorial por la cual un cuerpo puede deformarse, modificar suvelocidado bien ponerse en movimiento superando un estado de inercia e inmovilidad.

La elasticidad: Designa la propiedad mecnica de ciertos materiales de sufrir deformaciones reversibles cuando se encuentran sujetos a la accin de fuerzas exteriores y de recuperar la forma originalsi estas fuerzas exteriores se eliminan.Deformacin: La deformacin es el cambio en el tamao o forma de un cuerpo debido a esfuerzos internos producidos por una o ms fuerzas aplicadas sobre el mismo o la ocurrencia de una posible dilatacin debido al calor ejercido. La magnitud ms simple para medir la deformacin es lo que en ingeniera se llama deformacin axial o deformacin unitaria; se define como como el cambio de longitud por unidad de longitudLey de Hooke: Cuando una fuerza externa acta sobre un material causa un esfuerzo o tensin en el interior del material que provoca la deformacin del mismo. En muchos materiales, entre ellos los metales y los minerales, la deformacin es directamente proporcional al esfuerzo. Esta relacin se conoce como ley de Hooke. No obstante, si la fuerza externa supera un determinado valor, el material puede quedar deformado permanentementeSistema de resorte vertical: un resorte de longitud natural Lo y constante elstica k se coloca en forma vertical, con un extremo sujeto al techo y el otro extremo inicialmente libre. Luego del extremo inferior del resorte se sostiene un bloque de masa m, que deformar la longitud del resorte en forma proporcional al peso suspendido

DESCRIPCION:

MATERIALES Y EQUIPOS: Soporte universal Arandelas de diversos tamaos y pesos Base Calculadora cientfica Balanza analtica Resortes Cuaderno de apuntes

Arandelas :

Balanza analtica

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Montajes:

Montaje 1

Montaje 2

Montaje 3

CLCULOS Y RESULTADOS

A continuacin, en las tablas se vern expuestos los valores de cada una de las masas en cada uno de los montajes , tambien se mostrara la fuerza que se le suministro a cada uno de los resortes y la deformacin que este tubo en los montajes 1,2 y 3

Montaje 1.

DatosMasa (kg)F(N)Deformacin (m)

10,0180,17648x10-3

20,0470,460613x10-3

30,07920,6761619x10-3

40,16021,564960,034

50,2222,17530,052

60,28452,77810,089

Para tener una mayor exactitud del comportamiento de los vectores y su relacin con el montaje, tomamos los datos obtenidos y de ah obtuvimos una ecuacin la cual nos permite dar a cuenta de lo que sucedi en el montaje en una grfica. A continuacin se observa las dos regresiones que se tuvieron en cuenta, lineal y cuadratura

Regresin cuadrtica generalRegresin lineal general

A0,02258680,6608

B50,475813,8402

C-357,290,9226

L= 0.035 m

Regresin Lineal

F=B (L)+A= 1,14

Regresin cuadrtica

F=C (L^2)+B (L)+A=1,35

Montaje 2

Datos Masa (Kg)Fuerza (N)Deformacin (m)

10,09370,918260,012

20,17851,74932,1x10-3

30,27682,712640,034

40,36573,583860,041

50,4584,48840,058

60,5255,1450,062

Regresin cuadrtica generalRegresin lineal general

A-0,199869-0,199869

B95,752781,1475

C-195,720,9968

L= 0,034 m

Regresin Lineal

F=B (L)+A= 2,56

Regresin cuadrtica

F=C (L^2)+B (L)+A= 2,82

Montaje 3

Datos Masa (Kg)Fuerza (N)Deformacin (m)

10,11251,10250,042

20,20552,01390,087

30,28962,80770,138

40,33363,369280,164

50,43954,30710,232

60,48534,755940,264

Regresin cuadrtica generalRegresin lineal general

A0,24510,6320

B22,690915,9857

C-21,67540,9939

L=0,154 m

Regresin Lineal

F=B (L)+A=3,09

Regresin cuadrtica

F=C (L^2)+B (L)+A= 3,25

Analisis dimensional:

A partir de las ecuaciones trabajadas en las regresiones tanto cuadraturas como lineal se realizo un anlisis dimensional para identificar las unidades del trabajo y observar paso a paso de donde se obtenan estas

Lineal:

Esta ecuacin es la ecuacin lineal de la fuera, donde m= distancia en metros, kg= masa en kg y s=tiempo en segundos. En la siguiente ecuacin vemos como se realiza el anlisis dimensional para finalmente hallar las unidades de la ecuacin lineal.

B = A=Kg

Por lo tanto debido a la igualdad podemos concluir que las unidades de fuerza estn dadas por

Cuadrtica : La ecuacion cuadratica la obtendremos identificando que A=Kg B=Kg/m^2 C=Kg/m^2 l= m l= M^2

Se cancelan los trminos semejantes y se opera y finalmente se obtiene que las unidades de fuerza son:

ANALISIS Y CONCLUSIONES:

Conclusiones Experimentalmente se evidencio que peso que se aplica en los resortes sin olvidar a la gravedad, hace que el resorte presente una deformacin en el instante que se estira y se le son sujetadas las masas; Cabe resaltar que en cada uno de los montajes el resultado hablando claro acerca de la elongacin o deformacin de los resortes fue diferente en cada uno, un ejemplo puede ser en el montaje donde se encuentran dos resortes ubicados paralelamente donde al ser sometidos por una masa se evidencio experimentalmente y analticamente que no sufra mayor deformacin a diferencia de los otros montajes

Conclusiones

En cada uno de los montajes se evidencio que entre ms peso se le adhera a los resortes mas era su coeficiente de deformacin. En diversos montajes se observ que dependiendo de su ubicacin podrn efectuar mayor resistencia frente al peso y no resultar con mayor deformacin. Las unidades de cada ecuacin deben hallarse por medio del mtodo del anlisis dimensional para comprender con exactitud la funcin de cada uno de los datos tanto experimental como tericamente

REFERENCIAS

http://bacterio.uc3m.es/docencia/laboratorio/guiones_esp/mecanica/hooke_guion.pdf

http://fisica.laguia2000.com/dinamica-clasica/fuerzas/fuerza-en-fisica

http://phet.colorado.edu/es/simulation/mass-spring-lab