Contenido:
a) Robert Hooke. Historia.
b) Elasticidad.
c) Enunciado de la Ley de Hooke.
d) Repartido de ejercicios con solución.
e) Simuladores de práctico.
f) Simulacro de escrito práctico.
a) Robert Hooke (1635-1703): ¿quién fue?
Hooke realizó algunos de los descubrimientos e
invenciones más importantes de su tiempo, aunque en muchos casos no
consiguió terminarlos. Formuló la teoría del movimiento planetario como
un problema de mecánica, y comprendió, pero no desarrolló
matemáticamente, la teoría fundamental con la que Isaac Newton formuló
la ley de la gravitación.
Entre las aportaciones más importantes de
Hooke están la formulación correcta de la teoría de la elasticidad (que
establece que un cuerpo elástico se estira proporcionalmente a la
fuerza que actúa sobre él), y el
análisis de la naturaleza de la combustión. Fue el primero en utilizar
el resorte espiral para la regulación de los relojes y desarrolló
mejoras en los relojes de péndulo. Hooke también fue pionero en
realizar investigaciones microscópicas y publicó sus observaciones,
entre las que se encuentra el descubrimiento de las células vegetales.
b) Elasticidad de un cuerpo:
Suponga que un cuerpo es deformado por una fuerza, en este caso realizada por la pesa de la figura. Si vuelve a su forma o tamaño original cuando deja de actuar esa fuerza deformadora (retiro las pesas), se dice que es un cuerpo elástico.
La fuerza elástica siempre se opone a la deformación del cuerpo para mantener estable la estructura molecular del sólido (en este caso es el resorte)
Pero si seguimos colocando más pesas,llega un punto en que el resorte, al sacar las pesas, no vuelve a su longitud natural, se deforma permanentemente.
La ley de Hooke se cumple para cuerpos elásticos. Si la fuerza externa supera un determinado valor, el material se deforma permanentemente y la ley de Hooke ya no es válida.
El máximo esfuerzo (fuerza externa) que un material puede soportar antes de quedar permanentemente deformado se denomina límite de elasticidad.
Este límite de elasticidad depende de la estructura molecular del material. Cuando se aplica una fuerza externa al resorte, las distancias entre las moléculas se modifican y el resorte se deforma. Si las moléculas están firmemente unidas entre sí, la deformación no será muy grande incluso con un esfuerzo elevado. En cambio, si las moléculas del resorte están poco unidas, una fuerza externa relativamente pequeña, causará una deformación grande y el resorte se estirará una distancia considerable. Por debajo del límite de elasticidad, cuando se deja de aplicar la fuerza externa, las moléculas vuelven a su posición original y el material elástico recupera su forma original. Más allá del límite de elasticidad, la fuerza externa aplicada supera tanto a el equilibrio entre las moléculas, que no pueden volver a su posición de partida, y el material queda permanentemente deformado o se rompe.
En esta gráfica se representa el comportamiento de un determinado resorte cuando es sometido a diferentes fuerzas:
Se utilizó un dispositivo experimental como el que se muestra en la figura:
Al observar la gráfica de alargamiento en función de la fuerza aplicada, vemos que la zona verde de la gráfica es la zona de elasticidad, es decir la zona donde se verifica la Ley de Hooke. El límite de elasticidad para este resorte es de 8 N, es decir que si la fuerza aplicada al resorte es mayor, el mismo se deformará permanentemente.
Observa que la gráfica en la zona verde es una recta que pasa por el origen, lo que demuestra que la fuerza elástica es directamente proporcional al alargamiento que sufre el resorte. ( ver etiqueta o): gráficas y proporcionalidad directa)
c) Enunciado de la Ley de Hooke:
d) Repartido de ejercicios
e) Ejercicio con un simulador: muy similar al práctico de laboratorio
Realiza el siguiente práctico virtual en tu cuaderno de práctico:
Objetivos: a) Determinar la constante elástica de uno de los resortes ( los tres resortes del simulador son iguales )
b) Averigua las masas de las pesas verde, roja y amarilla.
Procedimiento:
a) Determina las características de la regla virtual: apreciación, estimación y alcance.
b) Coloca la masa de 50 g y mide el alargamiento del resorte. La incertidumbre de la masa de 50 g es de 1 g.
c) Repite el procedimiento con la masa de 100g y con la de 250 g. La incertidumbre de la masa de 100 g es de 2 g y la de la masa de 250g es de 3g.
d) Realiza una tabla de valores experimentales. Considera a g= 9.8 m/s2 con una incertidumbre del 2%.
e) Grafica la fuerza elástica en función del alargamiento con incertidumbres.
f) Determina la constante de elasticidad del resorte calculando la pendiente de dicha gráfica.
g) Piensa como debes proceder para cumplir con el objetivo b) y realízalo.
No llores....... todo tiene solución
Otro simulador: Ingresa a este enlace
http://www.educaplus.org/play-119-Ley-de-Hooke.html
f)Escrito de Ley de Hooke
De un resorte se colgaron pesas de diferentes masas y se obtuvieron los siguientes estiramientos:
La inceridumbre de la masa es un 8 % y la de los estiramientos vale 0.2 cm.
a) Grafique F = f( Al).
b) Calcule la constante del resorte con su correspondiente incertidumbre.
