Laboratorio de Fisica. Roberto Garcia 19876001 Ensayo Ley de Hooke y Caída Libre. Ley de Hooke.
Cuando hablamos de la ley de la elasticidad de Robert Hooke nos referimos al alargamiento de un objeto, es una ley formulada para casos de alargamientos longitudinales. Esta ley establece que al aplicar una fuerza esta proporciona un alargamiento, dicho alargamiento será directamente proporcional a la fuerza que se ha aplicado al material elástico. Una de las maneras más comunes y sencillas de demostrar esta ley, es mediante experimentos con resortes. Cada resorte tiene una constante elástica la cual se denomina con la letra K. No todos los resortes tienen la misma constante elástica. Para saber la fuerza (F) con la que se deforma un resorte usamos la siguiente fórmula:
Donde K, como se menciono anteriormente, es la constante de elasticidad del resorte, la cual viene dada en N/m y Δx es la elongación que experimenta el resorte, esta elongación viene dada
en metros. De manera que al hacer la operación matemática tenemos como resultado la fuerza que se aplico en el resorte dada en Newton. Cabe destacar que si aplicamos una fuerza mayor a la que puede soportar el resorte este se deformara de manera permanente. Si aplicamos una fuerza menor a la soportada el resorte volverá a su forma original. or iginal. Anteriormente se menciono que el alargamiento del resorte es directamente proporcional a la fuerza aplicada. De manera que si despejamos K de la formula de Fuerza
El resultado de esa operación siempre nos dará como resultado la constante de elasticidad del resorte usado en dicho experimento. Esto también se puede utilizar para asi verificar las operaciones realizadas para comprobar que estas sean correctas. Ejemplos ejercicios Ley de Hooke.
1. Sobre un Muelle de constante elástica de 50 N/m y de longitud de 20 cm se ejerce una fuerza y el muelle se alarga hasta los 30 cm, Cual es el valor de la fuerza aplicada? Si K=50 N/m y Δx=30 cm
Entonces
Pero antes debemos hacer la conversión de cm a metros.
La fuerza aplicada es de 15 Newton. 2. Al ejercer una fuerza de 30 N sobre un resorte, este se alarga desde los 20 cm hasta los 80 cm, cual es la constante de elasticidad del resorte? Para saber la constante elástica del resorte solo debemos despejar K de la ecuación de fuerza. Cabe destacar que el alargamiento total de resorte es de 80 cm, es decir 0,80 m al hacer la conversión de centímetros a metros. Despejamos K.
La constante de elasticidad es igual a 37,5 N/m. 3. Se estira un muelle con una constante de elasticidad de 3000 N/m, con una fuerza desconocida. El muelle que inicialmente tenía una longitud de 50 cm, se alarga hasta medir 62 cm, cual es la fuerza aplicada? Seguimos el procedimiento habitual, K= 3000 K/m y Δx = 0,62 m.
La fuerza aplicada en el muelle es de 1860 N.
4. Un resorte alcanza una longitud de 0,35 m cuando se le aplica una fuerza de 50 N, cual es la constante de elasticidad del resorte? Despejamos K de la formula de fuerza.
5. ¿Pueden dos resortes idénticos (de igual longitud, del mismo material y de igual diámetro), tener distintas elongaciones cuando son sometidos a la misma fuerza? Para que tengas distinto alargamiento o elongación, los resortes deben tener distinta constante de elasticidad. Si ambos tienen la misma constante de elasticidad, y se les aplica la misma fuerza el alargamiento seria el mismo, de tener distinta constante de elasticidad el alargamiento es totalmente distinto, así tengan la misma longitud y sean de distinto material.
Caída Libre.
Al hablar de caída libre nos referimos a un movimiento rectilíneo uniformemente acelerado, cuya aceleración es producida por la atracción gravitacional entre la tierra y el cuerpo u objeto. Cuando dos objetos son dejados caer al vacío, suponiendo nula la resistencia del aire, estos dos objetos caerán con la misma aceleración en cualquier lugar de la tierra, solo si no hay aire en el entorno donde se lancen al vacio. No importa su peso, o sus dimensiones, al no haber resistencia del aire estos objetos caerán con la misma aceleración. Ahora si la resistencia del aire entra en juego, las cosas cambian. La velocidad de aceleración de estos objetos se verá afectada por la resistencia del aire. Un objeto al caer libremente está bajo la influencia única de la gravedad. Se conoce como aceleración de la gravedad. Y se define como la variación de velocidad que experimentan los cuerpos en su caída libre. El valor de la aceleración que experimenta cualquier masa sometida a una fuerza constante depende de la intensidad de esa fuerza y ésta, en el caso de la caída de los cuerpos, no es más que la atracción de la Tierra. Para calcular la aceleración de gravedad de un objeto aplicamos la siguiente formula.
Donde “y” es la altura a la cual se lanzo el obejto, y “t” es el tiempo el cual tardo dicho objeto en
llegar al suelo. Ejercicios caída libre.
1. Un cuerpo cae libremente desde el reposo durante 6 segundos. Calcular la distancia que ha recorrido. SOLUCION Datos: Velocidad inicial Vo = 0 Tiempo de caída t = 6 s Aceleración de caída g = 10 m/s2 Altura de caída h = ?
Aplicaremos:
Remplazando valores : h = 0 + ½ ( 10 ) ( 6 )*2 h = 5 ( 36 ) h = 180m
2. Un tornillo cae accidentalmente desde la parte superior de un edificio, 4 segundos después está golpeando el suelo, halle la altura del edificio. (g = 10 m/s2). Datos: Velocidad inicial Vo = 0 Tiempo de caída t = 4s Aceleración de caída g = 10 m/s2 Altura de caída (edificio ) h = ?
3. Mostrado el lanzamiento vertical v = 20 m/s, halle la altura del risco conociéndose que el tiempo de vuelo del proyectil es de 7s. ? (g = 10 m/s2). SOLUCIÓN: Datos : Velocidad inicial Vo = 20 m/s Tiempo de caída t = 7s Aceleración de caída g = 10 m/s2 Altura de caída (risco) h = ?
4. Halle la aceleración de la gravedad en un planeta conociéndose que en éste cuando un cuerpo es soltado desde una altura de 4m tarda 1s para golpear en el suelo.
5. Halle la aceleración de la gravedad en un planeta conociéndose que en éste cuando un cuerpo es soltado desde una altura de 20 m tarda 5 segundos para golpear en el suelo.
