Laboratorio 3 de Mecanica

7/24/2019 Laboratorio 3 de Mecanica

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PRACTICA DE LABORATORIO

N 3

Tema: Ley de Hooke y cambios de energa potencial

Curso: Mecnica

Integrantes:

Bravo Alzamora, David

Olivares Villena, Lcero !arlos !astillo, Diego Azabac"e Matos, #icardo Manel

Profesor: $olasco %spinoza, Oscar Vidal

Ao: &'()


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Mecnica

OBJETIVOS

Hallar la constante de elasticidad de n resorte

e*perimentalmente aplicando distintas masas con ayda de laley de Hooke+

!alclar la energa potencial gravitacional y elasticidad a partir

de la constante "allada+ Analizar la grica de n resorte entre la erza y el

desplazamiento+

Laboratorio N3-Ley de Hooke y camio de ene!"#a $o%encia&1


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Mecnica

'(NDAMENTO TEORICOEne!"#a $o%encia& e&)%ica

Hay mc"as sitaciones donde encontramos energa potencial -e no sea denatraleza gravitacional+ .n e/emplo es la banda de "le de na resortera+ %l traba/oes eectado por la erza -e estira la banda, y ese traba/o se almacena "asta en labanda "asta -e 0sta se selta+ %ntonces, la banda imparte energa cin0tica alproyectil+ %l proceso de almacenar energa en n cerpo de ormable, como n resorteo na banda de "le, en t0rminos de energa potencial elstica 12magen $3(4+ .n

cerpo es elstico si recpera s orma y tama5o originales desp0s dede ormarse+6ara mantener n resorte ideal estirado na distanciax, debemos e/ercer na erza F7kx, donde k es la constante de erza del resorte+ 8sta es na idealizaci9n :til por-emc"os cerpos elsticos e*"iben tal proporcionalidad directa entre la erza y eldesplazamientox, siempre -ex sea lo sicientemente pe-e5a+

La 2magen $3& mestra el resorte ideal, con s e*tremo iz-ierdo i/o y el e*tremoderec"o conectado a n blo-e de masa m -e pede moverse sobre el e/ex. %n la2magen $3& a;, el cerpo est enx 7' con el resorte ni estirado ni comprimido+


El tendn de Aquiles, que vade la parte de atrs del tobilloal hueso del taln, actacoo un resorte natural!"uando se estira # lue$o serela%a, el tendn alacena #despu&s libera ener$'apotencial elstica! Esta accinde resorte reduce el traba%oque al correr deben e(ectuarlos sculos de la pierna!

)a$en N1-

)a$en N2-


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Mecnica

Movemos el blo-e estirando o comprimiendo elresorte, y lego lo soltamos+ Al moverse elblo-e de na posici9n x(a otra posici9n x&,


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Mecnica

Energa potencial gravitacional y energa

potencial elstica:

%l traba/o eectado sobre na partcla por na erza gravitacional constante pede

representarse en t0rminos de n cambio en la energa potencial gravitacional .grav 7mgy+ %sta energa es na propiedad compartida de la partcla y la @ierra+ .na energapotencial tambi0n se asocia con la erza elstica *7Ek* e/ercida por n resorte ideal,donde * es la distancia de estiramiento o compresi9n+ %l traba/o eectado por estaerza pede representarse como n cambio en la energa potencial elstica delresorte, .el7I k*&+

Laboratorio N3-Ley de Hooke y camio de ene!"#a $o%encia&*

)a$en N3-

La $rca de la ener$'apotencial elstica paraun resorte ideal es una

parboladondex es la e.tensino copresin delresorte! La ener$'apotencial elstica U elnunca es ne ativa!

La ca'da de una persona atada a unbun$ee iplica interacciones entreener$'a cin&tica, ener$'a potencial$ravitacional # ener$'a potencial

elstica! /in ebar$o, la ener$'aecnica no se conserva, porquetanto (uer0as de (riccin dentro de lacuerda del bun$ee coo laresistencia del aire tabi&n e(ectantraba%o!/i la ener$'a ecnica seconservara,la persona se$uir'a rebotando

eternaente4


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Mecnica

La Ley de Hooe

La Ley de Hooke describe en9menos elsticos como los -e e*"iben los resortes+

%sta ley airma -e la deormaci9n elstica -e sre n cerpo es proporcional a laerza -e prodce tal deormaci9n, siempre y cando no se sobrepase el lmite deelasticidad+

#obert Hooke 1(JK)E('K, estdi9, entre otras cosas, el resorte+ > ley permiteasociar na constante a cada resorte+ %n (JN pblica la ley conocida como Ley deHookeG La erza -e develve n resorte a s posici9n de e-ilibrio es proporcionalal valor de la distancia -e se desplaza de esa posici9nC+

7 P

DondeG

7 erza aplicada al resorte

7 constante de proporcionalidad

* 7 variaci9n de longitd del resorte

PA!TE E"PE!I#E$TAL

#ATE!IALE%

INSTR(METOS* LE+ DE HOO,E + CAMBIOS DE ENER-IA

POTENCIAL


)a$en N*-


7/14

Mecnica6na 714 Nueces 8obles 6na 714 9arilla de su%ecin 27 c

6na 714 varilla de su%ecin

6na 714 /oporte 6niversal 6n 714 :esorte helicoide Elpro$raa Lo$$er ;ro

6na 714


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Mecnica

PROCEDIMIENTO

Mon%a.e de& e/0i$o

%n este e*perimento primeramente colocamos la nez doble al soporte niversal yinsertando en ella la varilla de s/eci9n de &' cm, procediendo sspendemos alresorte "elicoidal de la varilla de s/eci9n a s vez colocamos na nez de s/eci9n ensoporte niversal ms arriba de la nez doble para poder i/ar la regla metlica de(''cm , ya i/ada la regla y sspendiendo la porta masa de )'g en el resorte "elicoidal+

Procedimiento e&perimental '() G -e consiste en el clclo de la constante deelasticidad k del resorte , ya armado el e*perimento pasamos a observar la altra conla ayda de la regla desde la base del soporte niversal y notando -e esa altra esde ',QNN m y para tener la deormaci9n eectamos n dierencia entre la altra inicial

de ',) m y la altra actal de ',QNNm esa deormaci9n seria de ',(&m+ !ontinandoagregamos a la porta masa na masa de ',)' kg en el porta masa en total a"ora lamasa sspendida ser ',('' kg y observando la altra de la base del soporteniversal "asta la parte inerior del resorte y vemos -e esa altra ',Q( y paraobtener la deormaci9n simplemente eectamos la dierencia la cal nos vota na deormaci9n de ',&m+

6rocediendo a"ora agregamos la masa de (''g en total tendremos sspendida nmasa de ',&''kg y "acemos lo mismo procedimiento igalmente como la masa de',)'kg+ Haciendo as lo mismo repeticiones+

!ontinando a"ora vamos a retirar todas las masas de na en na y observando laaltra de la base del soporte niversal "asta la parte inerior del resorte realizando elmismo procedimiento de lo anterior repeticiones+

Procedimiento e&perimental '*)G Re consiste en los cambios de energa potencial

A continuacin acoplaos la asa de 577$ al porta asa de 57$ #

suspendeos el con%unto de 557$ del resorte helicoidal procurando

que el resorte no sobre los 557$ # observando la altura de la base del

soporte universal hasta la parte in(erior del resorte reali0ando eliso procediiento lo de procediiento e.periental 14 hallando

la elon$acin #a terinado esto podeos reali0ar la toa de datos!

(+ .na vez recogidos los materiales, realizamos el sigiente monta/e 12magen$3)4G

Laboratorio N3-Ley de Hooke y camio de ene!"#a $o%encia&?


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Mecnica

&+ !omo pnto de reerencia tomamos el e*tremo inerior del resorte sspendidoes decir cando P7'+

K+ @omamos el valor de H , y de acerdo al estiramiento y compresion del resort elvalor de * con respecto a s pnto inicial incrementara+ Ademas el valor de y es

igal a la dierencia de la altra total1H4 menos el desplazamiento1*4+

Toma de Da%o) $a!a &a con)%an%e de

e&a)%icidad*

Q+ 6ara la toma de datos, primero debemos sspender el porta masas 1)'g4 ylego medir el estiramiento 1*4+

)+ Desp0s agregamos las masas correspondientes a la tabla? )'g, (''g, )'g,(''g, )'g y por ltimo (''g, anotando los datos en la tabla+

J+ Lego tomamos los datos de nevo pero retirando las masas en el mismoorden como eron colocadas+

C&c0&o) $a!a &a %a&a N12

+, !on los datos obtenidos, calclamos primero el M9dlo de la erza aplicada14, mltiplicando la Masa sspendida por el valor de la Sravedad+

A+ F=m g

N+ %l promedio esGLaboratorio N3-Ley de Hooke y camio de ene!"#a $o%encia&

@

)a$en N5- onta%e


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Mecnica

a+ x=x+x

2

+ T la constante de elasticidad esG

a+ k=

F

m

('+ 6or :ltimo "allamos el promedio de la constante de elasticidad+

Toma de da%o) $a!a e& camio de

ene!"#a $o%encia&

((+ >spendemos la masa de )''g, sostenemos la masa en el valor *7'y descendemos '+'&m1*(4+

(&+ Lego soltamos la masa y tomamos el valor m*imo de selongaci9n 1*&4+

(K+ #epetimos los pasos con las distancia '+'Qm, '+'Jm, '+'Nm y'+('m+

C&c0&o) $a!a &a Ta&a N1

(Q+ !alclo para la energa de elasticidad, se realiza con los valores de

P+

a+ea=

1

2k x a

2

Udonde a es ( y &

()+ Lego "allamos la dierencia del valor obtenido por 1&4 y por 1(4a+

Ue=Ue2Ue1

(J+ Desp0s para la energa potencial, se realiza con los valor de T 1HEP4+

a+ U

g a=mg y

a donde a es ( y &

(+ Al igal con la energa de elasticidad, "allamos la dierencia+a!

Ug=Ug2

Ug1

(N+ 6or :ltimo comprobamos -e la sma de las energas es igal a ',te9ricamente+

a! Ue+ Ug=0

RES(LTADOSLaboratorio N3-Ley de Hooke y camio de ene!"#a $o%encia&

B


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Mecnica

Ta&a N12

asasuspendida C$4

D>7

dulo de la(uer0a

aplicada FN4

A$re$andoasa . 4

:etirandoasa .G 4

;roediox 4

7!75 7!71 7!77? 7!77@5 7!*B

7!1 7!72 7!71? 7!71@5 7!BB

7!2 7!7*5 7!7**> 7!7**@ 1!B>

7!25 7!7>2 7!7>1 7!7>15 2!*5

7!35 7!7@5 7!7B5 7!7B 3!*3

7!* 7!11 7!111 7!1175 3!B2

7!5 7!1*3 7!1*3 7!1*3 *!B

;roedio H *3!22@5>13

Ta&a N1* N0e4a a&%0!a de 56 cm

como !e7e!encia

.14 7!72 7!7* 7!7> 7!7@ 7!1

.24 7!32 7!2B 7!2@ 7!2> 7!2*

e1= 1

2k x

1

2

U

=4

7!77@>*5?

7!73*5@2@

7!7??@11*

7!13@3313B

7!21>1*2@7?

e2=

1

2k x

2

2

U

=4

2!2133723

1!@1??>177

1!>B*55B>

1!*>11253?

1!2**B@25

Ue =42!27*>5>

>1!?@31?@

21!>1>?*@

21!322?B3

B@1!72@@3B>

B3#14 7!*@ 7!*> 7!** 7!*2 7!*7

#24 7!1@ 7!21 7!22 7!2* 7!2>

Ug1

=mg y1

=4

2!352B*7@

2!25*B71>

2!15>@>2*

2!75@@232

1!B>7?@*

Ug2

=mg y2

=4

7!@@2352@

1!72B*11>

1!7?@*312

1!1?>*?7*

1!2?*57B>

Ug =4 -1!*?75-

1!225*>7-1!7?@*3

-7!@@2352

@

-7!>@>2?**

Ue+ Ug 7!?3*15> 7!55??1@ 7!53@31@ 7!**7**1 7!3*25>52



12/14

Mecnica=4 > 2 2 1@ B3

-RA'ICA

7 7!5 1 1!5 2 2!5 3

7

1

2

3

*

5

>

7!*B 7!BB

1!B>

2!*5

3!*3

3!B2

*!B

-RA'ICA ' 4) 8

DESPLA9AMIENTO :8;

'(ER9A :N;

La deormaci9n -e e*perimenta n cerpo es directamente proporcional al eserzoprodcido+ %l cambio de longitd 1deormaci9n4 es proporcional a la erza, y estarelaci9n conocida como ley de Hooke seg:n la teora+



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Mecnica

OBSERVARCIONES

- "uando un ob%eto de soeter a (uer0as e.ternas,

su(re cabios de taaIo o de (ora, o de abos!

Esos cabios dependen del arre$lo de los toos #

su enlace en el aterial!

- "uando un peso %ala # estira a otro # cuando se le

quita este peso # re$resa a su taaIo noral

decios que es un cuerpo elstico!

- 6n resorte despu&s de ser soetido a una (uer0a

va a recuperar su lon$itud inicial ientras no se

e.ceda el l'ite de (uer0a que este resorte puede

soportar!

CONCL(SIONES

- El e.periento est basado en un resorte ideal por

lo tanto los resultados e.perientales tiene poco o

$ran porcenta%e de error respecto al terico!

- La toa de datos es ine.acta, #a que la re$la no esdel todo precisa # ades se requiere un

despla0aiento per(ecto!

- La di(erencia entre los valores de las constantes

posibleente se debe al clculo de la asa o la

edida ine.acta!



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Mecnica

RECOMENDACIONES

- Jue se tiene que hacer varias pruebas #

esco$er dentro de ellas lo valores que s se

repiten !# pueda obtener buenos datos para iestudio!- Al oento de soltar la asa, procurar de no

hacer chocar con la supercie del piso, de%ar

que la asa oscile libreente!- Kener ucho cuidado en las corrientes de aire

en el oento de la oscilacin!- Leer bien la $u'a as' poder se$uir el

e.periento coo corresponde # poder

reali0arlo de anera correcta!- ;esar bien las asas para as' saber la (uer0a

e.acta q se est aplicando al resorte!

BIBLIO-RA'IA

sica niversitaria >ears Uemansky (&a ed+ 1v+(4 "ttpG&+ib+ed+arbecaibcdEibtraba/os>anger+pd


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