física y química laboratorio - estudio estático del muelle elástico
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Colexio Santa María do Mar. Xesuítas, A Coruña. Física y Química. DPTO: CEX
Física y Química 3º ESO. Laboratorio. Estudio estático del muelle elástico. 1 de 2
LABORARIO DE FÍSICA Y QUÍMICA
ESTUDIO ESTÁTICO DEL MUELLE ELÁSTICO. LA LEY DE HOOKE
• OBJETIVO DE LA PRÁCTICA
Determinación de la constante elástica de un muelle.
• TEORÍA
Cuando un muelle se aparta de su posición de equilibrio y = y0 éste tiende a volver a dicha posición inicial debido a la aparición de una fuerza recuperadora F que es proporcional y de sentido contrario al desplazamiento ∆y, es decir:
F = −k ⋅ Δy (Ley de Hooke)
donde k es una constante característica de cada muelle. En una compresión del muelle ∆y va hacia arriba y la fuerza va hacia abajo; en un estiramiento o tracción del muelle, ocurre al revés. Este comportamiento “elástico” es propio de cualquier sistema que se aparte de la posición de equilibrio.
• MATERIAL
1 soporte metálico 1 dinamómetro de 2,5 newtons (250 g) 1 cinta métrica 1 juego de masas sin calibrar
• PROCEDIMIENTO
El muelle que se utiliza en esta práctica se llama “dinamómetro”. Está calibrado y tiene dos escalas, una graduada en gramos (g) y otra graduada en Newtons (N). Recuérdese la equivalencia de esas unidades:
1kg = 103g = 10N
El muelle es muy sensible y no debe someterse a estiramientos muy grandes que producirían una deformación permanente (no se recuperaría hasta la posición inicial) y modificaría el valor de su constante k. No se debe colgar del mismo una masa superior a los 250 g de peso (2,5 N).
Antes de comenzar, debemos determinar y anotar la precisión de los instrumentos de medida.
Precisión de la cinta métrica: ± mm
Precisión del dinamómetro: ± g
Colexio Santa María do Mar. Xesuítas, A Coruña. Física y Química. DPTO: CEX
Física y Química 3º ESO. Laboratorio. Estudio estático del muelle elástico. 2 de 2
• EXPERIMENTO Y TOMA DE MEDIDAS. TABLA DE DATOS.
Para verificar la relación se mide el desplazamiento o elongación ∆y respecto a la posición de equilibrio y0 del muelle (dinamómetro) para distintas masas. Se anotan en una tabla los valores de las masas medidas con el dinamómetro y las elongaciones que corresponden a cada masa.
Tabla de medidas 1 2 3 4 5 6 7 8
Masa: m ± ∆m (g)
Alargamiento: y ± ∆y (mm)
• ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS. GRÁFICA Y ECUACIÓN DEL MUELLE.
Se representan los valores de los alargamientos o elongaciones (variable dependiente) en función de las masas (variable independiente). Los puntos resultantes se ajustan a una línea recta de acuerdo con la relación expresada por la ley de Hooke y a partir de ella se determinan el valor de la constante del muelle k y su error ∆k. Escribe y demuestra la ecuación matemática que representa la relación entre la masa m y la elongación ∆y.
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