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Universidad Nororiental privada. “Gran Mariscal de Ayacucho” Núcleo Barcelona. Facultad de Ingeniería. Laboratorio de física I.

LEY DE HOOKE.

Prof.: Carmen Quijada.

Bachiller: Angélica Freites C.I: 25.272.315 Jhoangelys Gómez Leoger Villamizar C.I: 24.947.403 Brandon Silva C.I: 26.257.756

Barcelona, enero de 2016

Objetivos Generales.

Al finalizar la práctica, el alumno conocerá cuando un cuerpo se encuentre sometido a un estado simple de tensión. Ley de Hooke, propiedades mecánicas del material y módulos de elasticidad, las características fundamentales del comportamiento de un resorte en espiral. Objetivo Específico. Determinar la constante elástica de un resorte “K” y el módulo de rapidez “G” del material del cual esta contraído.

Materiales Utilizados.     

Resortes Soportes magnéticos Juegos de pesas Vernier Regla graduada o cinta métrica.

Marco teórico. Cuando un cuerpo se le aplica una fuerza, normalmente reacciona contra esa fuerza deformadora, dado que tiende a tener una forma establecida debido a su estructura molecular. Estas fuerzas suelen llamarse elásticas, y los cuerpos pueden ser clasificados según su comportamiento frente a la deformación. Muchos cuerpos pueden recuperar su forma al desaparecer la acción deformadora, a estos se les denomina cuerpos elásticos. Otros no pueden recuperar su forma después de una deformación y se les llaman inelásticos o plásticos. Evidentemente, un material elástico lo es hacia cierto punto: más allá de un cierto valor de fuerza deformadora, la estructura interna del material queda tan deteriorada que le es imposible recuperarse, encontré denominamos a este el límite elástico, más allá del cual el cuerpo no recupera la forma, aun más de un límite de ruptura, más allá del cual se deteriora completamente la estructura del material, rompiéndose. Robert

Hooke (1635-1703),

físico-matemático,

químico

y

astrónomo inglés, quien primero demostró el comportamiento sencillo relativo a la elasticidad de un cuerpo. Hooke estableció la ley fundamental que relaciona la fuerza aplicada

y

la

deformación

producida.

Para

una

deformación

unidimensional, la Ley de Hooke se puede expresar matemáticamente así: F= -k X  

K es la constante de proporcionalidad o de elasticidad. es la deformación, esto es, lo que se ha comprimido o estirado a partir del estado que no tiene deformación. Se conoce también como el alargamiento de su posición de equilibrio.



es la fuerza resistente del sólido.



El signo ( - ) en la ecuación se debe a la fuerza restauradora que tiene sentido contrario al desplazamiento. La fuerza se opone o se resiste a la deformación.



Las unidades son: Newton/metro (New/m) – Libras/pies (Lb/p).

La fuerza deformante es proporcional a la deformación respectiva. La expresión general es. F= E x A x S L

  

E = Módulo Elástico A = Área de la sección transversal del elemento. S = Deformación unitaria.

Tabla de datos.

Masas M(gr)

Pesos (New) P= M x G

Resorte 1 s (cm.)

Resorte 2 e (cm.)

Resorte 3 S (cm.)

10.5

0,098 New

0,4 cm

1,4 cm

0,1 cm

20.10

0,196 New

0,7cm

3 cm

0,5 cm

3.15

0,294 New

1,2 cm

4,6 cm

1,10 cm

40.20

0,392 New

1,6 cm

6,2 cm

1,15 cm

50.25

0,49 New

1,9 cm

7,6 cm

2,25 cm

TOTALES

1,47 New

5,8 cm

22,8 cm

5,1 cm

PROMEDIO

0,294 New

1,16 cm

4,56 cm

1,02 cm

Para el resorte 1: Kp = 25,34 New/m

R = 0,0122 m

D = 1,3x10-4 m

N = 46

G = 64 x N x R3 x Kp / D4 G = 64 x 46 x (0,0122m)3 x 25,34 New/m (1,3x10-4 m)4 G = 4,75x1014 New/m2

Para el resorte 2: Kp = 6,44 New/m

R = 0,0115 m

D = 1x10-4 m

N = 109

G = 64 x N x R3 x Kp / D4 G = 64 x 109 x (0,0115m)3 x 6,44 New/m (1x10-4 m)4 G = 6,83x1014 New/m2

Para el resorte 3: Kp = 28,82 New/m

R = 6,45x10-3 m

D = 1x10-4 m

N = 170

G = 64 x N x R3 x Kp / D4 G = 64 x 170 x (6,45x10-3 m)3 x 28,82 New/m

(1x10-4 m)4 G = 8,41x1014 New/m2

Responder las siguientes preguntas

1.- ¿Hasta cuándo se cumple la Ley de Hooke en los resortes utilizados en el laboratorio? Explique detalladamente Se cumple hasta que la fuerza externa supere la capacidad elástica de los resortes. El alambre empieza a estirarse desproporcionadamente para una fuerza aplicada cuando llega al límite de elasticidad del alambre. Cuando se supera este límite, el alambre reduce su longitud al dejar de aplicar la fuerza, pero ya no recupera su longitud original.

2.- ¿Qué Parámetro tiene mayor influencia en el cálculo del Módulo de Rigidez? Explique detalladamente El momento polar de inercia de la sección del alambre es el parámetro de mayor influencia, ya que el momento de inercia desempeña en la rotación un papel equivalente al de la masa, y de esta a su vez depende la elasticidad del resorte . 3.- ¿En qué unidad deberán expresarse las variables de la ecuación para que el módulo de rigidez se exprese en pascales? Se deberían de expresar en Newton sobre metros cuadrados