• Author / Uploaded
• Giovanni Perez

• Categories
• Fuerza
• Tiempo espacial
• Tasas temporales
• Física aplicada e interdisciplinaria
• Filosofía natural

Citation preview

UNIVERSIDAD AUTONOMA DE COAHUILA Facultad de Ciencias Fisico-Matematicas Ingeniería Física Laboratorio de Física I Reporte de laboratorio

Titulo: Autores: Brian Giovanni Pérez Gaona Jorge Luis Medrano Mendieta Myrna Dinorah Ortiz Ramírez Francisco Sifuentes Venegas

Índice Introducción ........................................................................................................................................ 1 Justificación ......................................................................................................................................... 2 Objetivos del experimento .................................................................................................................. 2 Materiales y métodos ......................................................................................................................... 2 Resultados ........................................................................................................................................... 4 Análisis y conclusiones ........................................................................................................................ 4 Referencias bibliográficas ................................................................................................................... 5

Índice de Figuras

Figura 1 Paso 4 .................................................................................................................................... 3 Figura 2 Paso 2 .................................................................................................................................... 3 Figura 3 Paso 3 .................................................................................................................................... 3 Figura 4 Paso 1 .................................................................................................................................... 3 Figura 5 Grafico de la función ............................................................................................................. 4

Introducción La fuerza es un modelo matemático de intensidad de las interacciones, junto con la energía. Así, por ejemplo, la fuerza gravitacional es la atracción entre los cuerpos que tienen masa, el peso es la atracción que la Tierra ejerce sobre los objetos en las cercanías de su superficie, la fuerza elástica es el empuje o tirantez que ejerce un resorte comprimido o estirado, respectivamente, etcétera. En física, hay dos tipos de ecuaciones de fuerza: las "de causas", en las cuales se especifica el origen de la atracción o repulsión, como, por ejemplo, la ley de la gravitación universal de Newton o la ley de Coulomb; y las "de efectos", la cual es, fundamentalmente, la segunda ley de Newton. La fuerza es una magnitud física de carácter vectorial capaz de deformar un cuerpo (efecto estático), modificar su velocidad o vencer su inercia y ponerlos en movimiento si estaban inmóviles (efecto dinámico). En este sentido, la fuerza puede definirse como toda acción o influencia capaz de modificar el estado de movimiento o de reposo de un cuerpo (imprimiéndole una aceleración que modifica el módulo o la dirección de su velocidad). Comúnmente nos referimos a la fuerza aplicada sobre un objeto sin tener en cuenta al otro objeto u objetos con los que está interactuando y que experimentarán, a su vez, otras fuerzas. Actualmente, cabe definir la fuerza como un ente físicomatemático, de carácter vectorial, asociado con la interacción del cuerpo con otros cuerpos que constituyen su entorno.

La Segunda Ley de Newton, también conocida como Ley Fundamental de la Dinámica, es la que determina una relación proporcional entre fuerza y variación de la cantidad de movimiento o momento lineal de un cuerpo. Dicho de otra forma, la fuerza es directamente proporcional a la masa y a la aceleración de un cuerpo.

En física, la ley de elasticidad de Hooke o ley de Hooke, originalmente formulada para casos de estiramiento longitudinal, establece que el alargamiento unitario que experimenta un material elástico es directamente proporcional a la fuerza aplicada sobre el mismo F La forma más común de representar matemáticamente la Ley de Hooke es mediante la ecuación del muelle o resorte, donde se relaciona la fuerza ejercida por el resorte con la elongación o alargamiento provocado por la fuerza externa aplicada al extremo del mismo:

F = K*Y

1

donde K se llama constante elástica del resorte y Y es su elongación o variación que experimenta su longitud.

En esta práctica se estudiará la constante elástica, mas que nada el como calcularlo y su relación con la segunda Ley de Newton.

Justificación ¿Qué sucede cuando un material se deforma? Cuando se aplica una fuerza sobre un material, este se estira o comprime como resultado. Todos estamos familiarizados con materiales como el hule, que se estiran muy fácilmente. En mecánica, lo importante es la fuerza aplicada por unidad de área Cada material responde de forma distinta al esfuerzo, y los detalles de la respuesta son importantes para los ingenieros que deben seleccionar materiales a partir de sus estructuras, así como máquinas que se comporten de manera predecible bajo esfuerzos esperados, es por eso por lo que nos hemos tomado el tiempo de calcular la constante elástica de un resorte (rojo) con ayuda de la Ley de Hooke.

Objetivos del experimento Por medio de la Ley de Hooke calcular la constante elástica del resorte rojo.

Materiales y métodos -Un resorte de metal de 23.6 cm (y1) -Masa del cuerpo 1: 150 gr -Masa del cuerpo 2: 50 gr -Masa del apoyo de los cuerpos 15.79 gr

2

Lo primero que hicimos fue situar la masa 1 en el gancho que tenia el resorte sin dejarla caer bruscamente, la bajamos poco a poco hasta que llego a su estiramiento máximo que en el caso de la masa 2 fue de 111.50 cm; hicimos exactamente el mismo procedimiento con la masa 1 y esta nos arrojo un resultado de 74.00 cm. Con estos datos, una vez ya convertidas todas las magnitudes a SI (MKS) y utilizando las fórmulas “W = m*g (Donde W = F)” y “ F - Fo = K*y2 – y1” procedimos a realizar los correspondientes cálculos para encontrar el valor de la constante elástica “y” de la siguiente forma: F - Fo = K*y2-y1 [(F – Fo) /y2 – y1] = K K = [(0.25kg * 9,81 m/s^2) – (0,15 kg * 9,81 m/s^2)] / [(1,12m – 0,74 m)] K= 2.58 N/m

Figura 4 Paso 1

Figura 3 Paso 3

Figura 2 Paso 2

Figura 1 Paso 4

3

Resultados La constante elástica nos arrojo un valor aproximado de 2.58N/m la cual, si las mediciones fueron correctas o aproximadas, ese seria el posible valor de la constante elástica del resorte.

Figura 5 Grafico de la función

Análisis y conclusiones La practica nos ayudo a comprender de una mejor manera el funcionamiento de un resorte y del como trabaja su composición, además de entender como se relaciona la Ley de Hooke con la Segunda Ley de Newton lo cual nos da un repertorio de herramientas más amplio cuando de trabajar con fuerzas se trata.

4

Referencias bibliográficas Fuerza. (n.d) Wikipedia. 19/10/2019, Sitio https://es.wikipedia.org/wiki/Fuerza

Tiberius J. Segunda Ley de Newton, Sitio https://molwick.com/es/movimiento/102-segunda-ley-newtonfuerza.html#targetText=La%20Segunda%20Ley%20de%20Newton%2C%20tambi%C3%A9n%20con ocida%20como%20Ley%20Fundamental,la%20aceleraci%C3%B3n%20de%20un%20cuerpo. Ley de elasticidad de Hooke. (n.d) Wikipedia. 19/10/2019, Sitio https://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_elasticidad_de_Hooke Segura J. (2019). Clase interactiva sobre la Ley de Hooke y su uso en la práctica. Clase Laboratorio (Aula Laboratoria)

5