LABORATORIO 01

MASA RESORTE VERTICAL

1.0. Objetivo general Obtener el valor de la constante de elasticidad de un resorte utilizando un sistema masa-resorte dispuesto verticalmente.

1.1. Objetivos específicos

Desarrollar habilidades para hacer mediciones de tiempo,

longitudes y en la determinación de valores medios de estas magnitudes.

Desarrollar habilidades en el tratamiento gráfico de resultados

experimentales.

Desarrollar habilidades en la utilización de la teoría de errores.

2.0. MARCO TEÓRICO Las fuerzas elásticas consisten en la oposición de una fuerza igual y contraria propia de un objeto, a otra fuerza que tienda a deformarla. La

elasticidad es la propiedad de un material que le hace recuperar su tamaño y forma original después de ser comprimido o estirado por una fuerza externa. Cuando una fuerza externa actúa sobre un material

causa un esfuerzo o tensión en el interior del material que provoca la deformación del mismo. En muchos materiales, entre ellos los metales

y los minerales. Esto podría interpretarse como el cumplimiento de la tercera ley de Newton (acción y reacción). La relación entre la respuesta de una sustancia oponiéndose a su

propia deformación se conoce como la ley de Hooke, la cual se puede expresar matemáticamente como:

F = -kx Esta ley solo tiende a cumplirse cuando las deformaciones de los objetos son pequeñas, puesto que si son demasiado grandes, los

límites de flexibilidad de las sustancias pueden ser sobrepasados y perder su efecto original. Formas de comprobación de la ley de Hooke:

Directamente: hallando la pendiente de una grafica realizada a partir de una serie de deformaciones realizadas a un objeto elástico (resorte),

en la que se sitúan fuerzas en el eje vertical y deformación ocasionada por dichas fuerzas en el eje horizontal. Indirectamente: midiendo el periodo para oscilaciones pequeñas del

sistema masa resorte vertical y, a partir de esta magnitud, obtener la cte. de restitución del resorte, utilizando la ecuación:

√

Ley de Hooke: “Cuando se trata de deformar un sólido, este se opone a la deformación, Siempre que ésta no sea demasiado grande”

Oscilación: “Oscilación, en física, química e ingeniería, movimiento

repetido de un lado a otro entorno a una posición central, o posición de equilibrio.”

Frecuencia: “La frecuencia f, es el número de oscilaciones por segundo Movimiento Armónico Simple: (se abrevia M.A.S.), también denominado movimiento vibratorio armónico simple (abreviado

M.V.A.S.), es un movimiento periódico, oscilatorio y vibratorio en ausencia de fricción, producido por la acción de una fuerza recuperadora que es directamente proporcional al desplazamiento pero

en sentido opuesto. Y que queda descrito en función del tiempo por una función senoidal (seno o coseno). Si la descripción de un

movimiento requiriese más de una función armónica, en general sería un movimiento armónico, pero no un M.A.S.

3.0. Materiales:

Varias masas.

Un resorte.

Una regla Métrica.

Un Cronómetro.

Un Soporte Universal.

4.0. Procedimiento: 1. Armar el soporte universal

2. Medir la longitud inicial del resorte, colocar las respectivas masas y

medir la máxima elongación en cada caso (Anotar el valor en la

tabla 01).

3. Se estira el resorte a una distancia menor a la elongación

respectiva.

4. Medir el tiempo de 10 oscilaciones para cada caso (anotar en la

tabla 02).

5. Manteniendo una amplitud constante, se agrega al resorte distintas

masas, para conseguir diferentes variaciones de posición del

sistema masa resorte.

6. Se grafica peso en función de distancia, obteniéndose el valor de la

constante de elasticidad del resorte.

5.0. CUESTIONARIO:

1. Con los datos de la tabla 1, determinar la constante elástica en

forma analítica.

2. Graficar en papel milimetrado F (peso de la masa en N) vs x

(elongación máxima en m) y calcular la constante elástica.

3. A partir de la gráfica T2 vs m, determine el valor de la masa del

resorte.

4. Determine la frecuencia angular natural de oscilación. Opere:

5. ¿Por qué el esfuerzo a la tracción es positivo y el esfuerzo a la

compresión es negativo?

6. Analice las fuerzas de cohesión y fuerzas de adherencia. Dé

ejemplos

ANEXO:

TABLA 01

MASA RESORTE

Elongación gr kg

TABLA 02

MASA TIEMPO (s) de

10 oscilaciones

resorte

PERIODO

(T)

(T2)

gr kg