CONSTRUCCIÓN DE UN DINAMÓMETRO

1. UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS ESPE- EXTENSIÓN LATACUNGA
CARRERA DE INGENIERÍA PETROQUÍMICA
ALUMNA: FERNANDA MOPOSITA
FISICA - 8214
TEMA: DISEÑO Y CONSTRUCCION DE UN DINAMÓMETRO

2. Objetivo General:
 Diseñar y construir un dinamómetro casero.
Objetivos específicos
 Validar la ley de Hooke.
 Identificar la constante de elasticidad.
 Verificar el cálculo de errores del presente laboratorio. Menor al 2%.

3. Material Características Cantidad
a
Tubo grande PVC
Tubo de aluminio de una pulgada
1
b
Tubo pequeño PVC Tuvo PVC de media pulgada 1
c
Resorte
Resorte de acero galvanizado de 15cm de longitud
1
d
Tapa grande de plástico Tapa plástica de una pulgada 1
e
Tapa pequeña de plástico Tapa plástica de media pulgada 1
f
Ganchos Incrustar en las tapas de dinamómetro 1

5. ¿QUÉ ES UN RESORTE?
Un resorte es un objeto que puede ser deformado por una fuerza y volver a su forma original en la ausencia de
esta. Los resortes vienen en una gran variedad de formas diferentes, pero el muelle en espiral de metal es
probablemente el más familiar, Los resortes son una parte esencial de casi todos los dispositivos mecánicos
moderadamente complejos; desde bolígrafos a motores de coches de carreras, La elasticidad es una propiedad
fundamental del alambre con el que está hecho. Un cable de metal largo y recto también tiene la capacidad de
regresar a su forma original después de un estiramiento o una torsión

6. QUÉ SUCEDE CUANDO UN MATERIAL SE DEFORMA?
Cuando se aplica una fuerza sobre un material, este se estira o comprime como resultado. Todos estamos
familiarizados con materiales como el hule, que se estiran muy fácilmente,
En mecánica, lo Importante es la fuerza aplicada por unidad de área; llamamos esfuerzo 0 a esta cantidad, El
grado de estiramiento o compresión que se produce mientras el material responde al esfuerzo lo llamamos
deformación.[2] Medimos el esfuerzo con el cociente de la diferencia en la
longitud AL entre la longitud inicial Lo a lo largo de la dirección del esfuerzo, es decir, ∈=
∆𝐿
𝐿𝑂
 Deformación elástica. Cuando se quita el esfuerzo, el material regresa a la forma que tenía originalmente. La
deformación es reversible y no es permanente.

7. Deformación plástica. Esta ocurre cuando se aplica un esfuerzo tan grande a un material que al retirarlo el
material no regresa a su forma anterior, Hay una deformación permanente e irreversible. Llamamos límite
elástico del material al valor mínimo de esfuerzo necesario para producir una deformación plástica.[
LEY DE HOOKE
La ley de Hooke permite estudiar los fenómenos asociados con los materiales elásticos como es el caso de un resorte, además
de la fuerza que se le puede aplicar, Influyen en ella una constante de elasticidad y una distancia la cual debe ser proporcional a
la fuerza.[4] De esto se encargó el físico Robert Hooke en un montaje diseñado para la observación de las características de
fenómenos elásticos, por medio de un resorte sujetado a un muelle del cual está atado un resorte que al ubicarle una masa va
permitir realizar mediciones longitudinales de acuerdo con el peso y la elasticidad sin sobrepasar su límite.

8. Esta respuesta nos permite establecer la clasificación de los materiales siguientes:
 Rígidos, No se les modifica la forma cuando actúa sobre ellos una fuerza.
 Plásticos, Al cesar la fuerza que los deforma, los materiales no recuperan la forma primitiva y quedan
deformados permanentemente.
 Elásticos, Los materiales recuperan la forma original cuando deja de actuarles la fuerza que los deforma.
Algunas de las deformaciones que puede sufrir un cuerpo elástico son las siguientes:
 Tracción, Tirar del cuerpo por sus extremos.
 Compresión. Comprimir dicho cuerpo.
 Torsión, Torcer el cuerpo en forma helicoidal.[6]

9. De acuerdo con la Ley de Hooke, la deformación que experimente un muelle o un cualquier otro cuerpo elástico
al ejercer sobre él una cierta fuerza F es directamente proporcional a la magnitud de dicha fuerza.[9]
𝐹 = −𝑘 ∙ 𝑥
DONDE:
F = Fuerza
k = Constante de elasticidad
x = Longitud
La ley de Hooke está dada por las siguientes fórmulas matemáticas:
 Aplicando la ley de newton se obtiene la constante de elasticidad así:
𝐹 = −𝑘 ∙ 𝑥
𝑘 =
𝐹
𝑥

10.  El periodo de la oscilación se calcula usando la expresión:
𝑇 = 2𝜋
𝑚
𝑘
 Para obtener la ecuación de elongación se debe calcular primero la frecuencia angular 𝜔
𝜔 =
2𝜋
𝑇
 Teniendo esto, ya podemos resolver la ecuación de elongación que viene dada por:[10]
𝑋 = ∆ ∙ 𝜔 ∙ 𝑐𝑜𝑠𝜔𝑡

11. APLICACIONES DE LA LEY DE HOOKE
La ley de Hooke es sumamente útil en todos aquellos campos en los que se requiere del conocimiento pleno de la
capacidad elástica de los materiales, La ingeniería, la arquitectura y la construcción son las disciplinas en las que
es usada más frecuentemente.
Por ejemplo, esta ley permite predecir el efecto que el peso de los automóviles tendrá sobre un puente y sobre los
materiales de los que está hecho (como el metal).

12. QUÉ ES UN DINAMÓMETRO?
El dinamómetro es un instrumento utilizado para medir fuerzas o para calcular el peso de los objetos. El
dinamómetro tradicional, inventado por Isaac Newton, basa su funcionamiento en el estiramiento de un resorte
que sigue la ley de elasticidad de Hooke en el rango de medición, Al igual que una báscula con muelle elástico, es
una balanza de resorte, pero no debe confundirse con una balanza de platillos (instrumento utilizado para
comparar masas).
DONDE
 P es el peso, cuya unidad básica en el Sistema Internacional
es el newton.
 m es la masa, cuya unidad básica es el kilogramo.
 g es la aceleración de la gravedad, cuya unidad básica es el
𝑚
𝑠2

13. PARTES DE UN DINAMÓMETRO
El dinamómetro consta de varios elementos para poder realizar de manera eficiente su funcionamiento.
 Un muelle o resorte.
 Un cilindro que alberga el muelle.
 Dos ganchos, cada uno distribuido a cada extremo del dinamómetro:
 Un gancho que sirve de sostén o enclave.
 Un gancho en el que se ejerce la fuerza o el peso.
Una escala de medición en newtons, en kilos o ambos

14. TIPOS DE DINAMÓMETRO
Existen al menos dos tipos de dinamómetros: los mecánicos y los digitales. Veamos cada uno de ellos,
 Dinamómetro mecánico: se trata de los dinamómetros tradicionales, en la misma línea del desarrollado por
Newton, basado en un sistema totalmente mecánico, Este dinamómetro no requiere energía para su
funcionamiento, Suele ofrecer mayor precisión, pues su rango de diferencia es de apenas
Dinamómetro digital o electrónico: son aquellos en los que se utilizan instrumentos de medición digitales. Su
mecanismo es mucho más complejo y requieren de fuentes de energía para su funcionamiento, tales como
baterías o corriente eléctrica.

15. LIMITE ELÁSTICO
El límite elástico, también denominado límite de elasticidad, es la tensión máxima que un material elástico puede
soportar sin sufrir deformaciones permanentes. Si se aplican sobre el material fuerzas superiores a su límite de
elasticidad, no recupera su forma original cuando dejan de aplicarse fuerzas
sobre él, En general, un material sometido a tensiones inferiores a su límite de elasticidad es deformado
temporalmente de acuerdo con la ley de Hooke.
LA FUERZA ELÁSTICA
La fuerza elástica es la ejercida por objetos tales como resortes, que tienen una posición normal, fuera de la cual almacenan
energía potencial y ejercen fuerzas. Todo cuerpo elástico reacciona contra la fuerza deformadora para recuperar su forma
original. Como esta, según la ley de Hooke, es proporcional a la deformación producida, la fuerza deformadora tendrá que
tener el mismo valor y dirección, pero su sentido será el contrario

16. CARACTERISTICAS DE LAS FUERZAS ELÁSTICAS
 Punto de aplicación: sobre el cuerpo que esta deformado al resorte
 Dirección: la recta que contiene al resorte.
 Sentido: opuesto al estiramiento o la comprensión, la fuerza siempre apunta hacia la posición del resorte
sin estirar. A la fuerza elástica se le denomina fuerza restauradora, porque tiende a volver al resorte a su
longitud natural.
 Modulo: depende dos factores:
 Las características del resorte (mayor o menor rigidez)
De la deformación, a mayor deformación, mayor fuerza.

17. PROCEDIMIENTO DE UTILIZACIÓN:
1. Una vez realizado el proceso de calibración se procede su utilización.
2. Colocar en un clavo para que sea de soporte.
3. En el gacho de la tapa de abajo colocar el peso.
4. Realizar una toma de 1O datos, es decir, 10 masas en kg.
5. Observar que se obtenga una toma de 1O datos de 110 N a 250 N.
Obteniendo los datos se procede a realizar los cálculos.

18. PROCEDIMIENTO DE ARMADO

19. RESULTADOS OBTENIDOS

20. CONCLUSIONES
 Se logro diseñar y construir el dinamómetro utilizando un resorte de 15 cm, se colocó las longitudes en cm
para determinar los newtons mediante el cálculo del estiramiento de la constante de elasticidad promedio,
 Se valido la ley de Hooke mediante el estudio los fenómenos asociados con los materiales elásticos como es el
caso de un resorte, además de la fuerza que se le puede aplicar, es decir, al resorte se le realizo un cálculo del
resorte cuando aún no aplicaba fuerza y fue calculado cuando se le aplico una fuerza al resorte.
 Se logro identificar la constante de elasticidad utilizando la fórmula de la fuerza elástica
𝐹 = 𝑘 ∗ 𝐴𝑥 donde una vez despejado se logró determinar la fórmula de la constante de elasticidad
 Se verifico el cálculo de errores el cual se obtuvo en la toma de datos del promedio de la masa utilizada fue de
1 ,5 % y en el cálculo del promedio de la constante de elasticidad igual se logró determinar el cálculo de error
de 1,5%.

21. RECOMENDACIONES
 Utilizar un resorte que soporte los 25 N, sino al contrario este se deformara.
 Se recomienda estudiar de mejor manera los conceptos de la ley de Hooke.
 Se recomienda realizar unos bueno cálculos de a constante de elasticidad antes de realizar la debida practica
para así obtener cálculos verídicos.
 Se recomienda realizar los cálculos correctamente para de esta manera obtener un porcentaje del error relativo
menor al 2 % ya que si sobrepasara el 2% los cálculos estarían mal hechos al igual que la práctica.

22. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Y DE LA WEB
[1] RAMIREZ, R., DE JOAQUIN. (2018), Fundamentos físicos de ingeniería.https://www.gob.mx/cenam/articulos/que-es-un-dinamometro-vehicular-y-como-se-usa-para-la-medicion-
de-emisiones-contaminantes-de-los-vehiculos?idiom=es
[2] FERNANDEZ B., PAREDEZ, A, CANO, F. (2010). Diseño y construcción de un dinamómetro para la medición de la fuerza de corte en el proceso de arranque de viruta. Pereira-
Colombia: https://www.elconfidencial.com/decompras/2020-08-25/mejores-dinamometros-digitales-mano-fuerza_2245443/
[3] MARTIN, A. (2011). Diseño y construcción de un dinamómetro para la. Medición de la fuerza. Guatemala: Universidad de San Carlos de Guatemala.
https://www.significados.com/dinamometro/
[4] JACK, R. (2010). Construcción de un dinamómetro. Física y química: Soluciones https://www.significados.com/dinamometro/
[5] PAREDES, P., ZAMBRANO, J., (2010), Física Vectorial. Quito: RODIN León 423 y Chile https://www.pce-instruments.com/f/espanol/media/dinamometro-informacion.pdf
[6] VELAZQUEZ,G. (2020), Cinemática y dinámica de la partícula. Instituto Politécnico Nacional. https://como-funciona.co/un-dinamometro/
[7] INSTITUTO NACIONAL DE TECNOLOGIAS EDUCATIVAS Y DE FORMACION DEL PROFESORADO. ¨Dinámica de cuerpo rígido. [Consulta :14 de febrero de 2021]
http://newton.cnice.mec.es/materiales_didacticos/mru/rect32.htm?2&1
[8] LARRIVA, D., TORRES, R., (2009), Estudio de cinemática. Ecuador: Universidad de Cuenca. https://www.fisicalab.com/apartado/ley-hooke
[9] KHAN ACADEMY. Ley de Hooke. [Consulta : 12 de ENERO de de 2022]. https://www.fisicalab.com/apartado/ley-hooke
[10] Guevara, F., Buitrón, P., & Lasso, C. (2018). Física Básica. Quito, Ecuador. http://www2.ib.edu.ar/becaib/cd-ib/trabajos/Sanger.pdf

23. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Y DE LA WEB
[11] Young, Friedman, Sears, Zemansky. (2021). Física universitaria volumen 1. México: PEARSON EDUCACIÓN. https://blog.federnshop.com/es/ley-de-hooke/
[12] Vallejo Ayala, P. (2015). Laboratorio de Física. Quito, Ecuador. https://www.fisicalab.com/apartado/ley-hooke
[13] Pedro J. Arango, Héctor Barco Ríos. LABORATORIO DE FISICA 1. UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA. https://www.fisimat.com.mx/ley-de-hooke/
[14] Posadas, A., (2018). Determinación de errores y tratamiento de datos. Departamento de Física Aplicada, Universidad de Almerí.
https://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_elasticidad_de_Hooke
[15] GETE–ALONSO, J.C. y DEL BARRIO V. Dinámica. Madrid: Editorial Alhambra, S.A. https://www.gob.mx/cenam/articulos/que-es-un-dinamometro-vehicular-y-como-
se-usa-para-la-medicion-de-emisiones-contaminantes-de-los-vehiculos?idiom=es
[16] GIAMBERARDINO, V., Diseño Mecánico de dinamómetro. Caracas: Editorial Reverté Venezolana, S.A. http://www.ub.edu/oblq/oblq%20castellano/pesada.html
[17] LAREDO, E., PUMA, M. y SANCHEZ, A. Instrumentos de medida de fuerza. Universidad Simón Bolívar: Caracas.
https://www.mecatronicalatam.com/es/tutoriales/instrumentos-de-medicion/vernier/
[18] SANCHEZ del RIO, C.Dinámica 1. Madrid: EUDEMA: Ediciones de la Universidad
Complutense, S.A. http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/permot2.html
[19] SQUIRES, G.L_Física práctica. HOOKE CONCEPTOS. http://elfisicoloco.blogspot.com/2014/04/ley-de-hooke.html
[20] CRUZ, D., (2015). FISICA_ la dinámica. Análisis de la ley de Hooke . https://laplacianos.com/ley-de-hooke/