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Practica
#3
I.U.P. “Santiago Mariño”
Departamento de Laboratorios
Practica #3
DINÁMICA
Departamentode Laboratorios
DINÁMICA
1
Dinámica
Experimento 1: Plano Inclinado
Teoría
La fuerza normal
La fuerza normal, reacción del plano o fuerza que ejerce el plano sobre el bloque depende del
peso del bloque, la inclinación del plano y de otras fuerzas que se ejerzan sobre el bloque.
Supongamos que un bloque de masa m está en reposo
sobre una superficie horizontal, las únicas fuerzas que
actúan sobre él son el peso mg y la fuerza y la fuerza
normal N. De las condiciones de equilibrio se obtiene
que la fuerza normal N es igual al peso m.
𝑁 = 𝑚𝑔
Si ahora, el plano está inclinado un ángulo θ, el bloque
está en equilibrio en sentido perpendicular al plano
inclinado por lo que la fuerza normal N es igual a la
componente del peso perpendicular al plano, 𝑁 =
𝑚𝑔. cos 𝜃
Consideremos de nuevo el bloque sobre la superficie
horizontal. Si además atamos una cuerda al bloque que
forme un ángulo θ con la horizontal, la fuerza normal
deja de ser igual al peso. La condición de equilibrio en
la dirección perpendicular al plano establece 𝑁 +
𝐹. sin 𝜃 = 𝑚𝑔
Fuerza de rozamiento por deslizamiento
En la figura, se muestra un bloque arrastrado por una fuerza F horizontal. Sobre el bloque actúan
el peso mg, la fuerza normal N que es igual al peso, y la fuerza de rozamiento Fk entre el bloque y
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DINÁMICA
2
el plano sobre el cual desliza. Si el bloque desliza con velocidad constante la fuerza aplicada F
será igual a la fuerza de rozamiento por deslizamiento Fk.
Podemos investigar la dependencia de Fk con la fuerza normal N. Veremos que si duplicamos la
masa m del bloque que desliza colocando encima de éste otro igual, la fuerza normal N se
duplica, la fuerza F con la que tiramos del bloque se duplica y por tanto, Fk se duplica.
La fuerza de rozamiento por deslizamiento Fk es proporcional a la fuerza normal N.
𝐹𝑘 = 𝜇 𝑘 𝑁
La constante de proporcionalidad μk es un número sin dimensiones que se denomina coeficiente
de rozamiento cinético.
El valor de mk es casi independiente del valor de la velocidad para velocidades relativas pequeñas
entre las superficies, y decrece lentamente cuando el valor de la velocidad aumenta.
Fuerza de rozamiento estático
También existe una fuerza de rozamiento entre
dos objetos que no están en movimiento relativo.
Como vemos en la figura, la fuerza F aplicada
sobre el bloque aumenta gradualmente, pero el
bloque permanece en reposo. Como la aceleración
es cero la fuerza aplicada es igual y opuesta a la
fuerza de rozamiento Fs.
𝐹 = 𝐹𝑠
La máxima fuerza de rozamiento corresponde al instante en el que el bloque está a punto de
deslizar.
𝐹𝑠 𝑚á𝑥 = 𝜇 𝑠 𝑁
La constante de proporcionalidad 𝜇 𝑠se denomina coeficiente de rozamiento estático. Los
coeficientes estático y cinético dependen de las condiciones de preparación y de la naturaleza de
las dos superficies y son casi independientes del área de la superficie de contacto.
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3
Análisis en un plano inclinado
Un bloque de masa m1 se sitúa sobre un plano inclinado
de ángulo θ. El bloque está conectado a otro bloque de
masa m2 que cuelga de su otro extremo mediante una
cuerda inextensible que pasa por una polea ideal (de
rozamiento y momento de inercia despreciables).
Sabiendo que el coeficiente de rozamiento entre el bloque
de masa m1 y el plano inclinado es μ, estudiar el
movimiento del sistema.
Descripción
Tenemos que analizar dos posibles situaciones
1. Cuando el bloque de masa m1 está en movimiento.
2. Cuando el bloque de masa m1 está en reposo sobre el plano inclinado.
Para dibujar de forma correcta el sentido de la fuerza de rozamiento, se ha de tener en cuenta que:
 Cuando el bloque desliza, la fuerza de rozamiento es siempre de sentido contrario al
vector velocidad.
 Si el bloque de masa m1 está en reposo, la fuerza de rozamiento es de sentido contrario a
la resultante de las otras fuerzas que actúan sobre el bloque.
1. El bloque de masa m1 desliza sobre el plano inclinado
 Movimiento del bloque a lo largo del plano, hacia arriba
La ecuación del movimiento del bloque que cuelga de masa m2 es
𝑚2 𝑔 − 𝑇 = 𝑚2 𝑎
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DINÁMICA
4
La ecuación del movimiento del bloque de masa m1 que desliza hacia arriba es
𝑇 − 𝑚1 𝑔sin 𝜃 − 𝑓𝑟 = 𝑚1 𝑎
La reacción del plano vale
𝑁 − 𝑚1 𝑔cos 𝜃 = 0
y la fuerza de rozamiento𝑓𝑟 = 𝜇 𝑘 𝑁
Despejamos la aceleración 𝑎
𝑎 =
𝑔(𝑚2 − 𝑚1 sin 𝜃 − 𝜇 𝑘 𝑚1 cos 𝜃)
(𝑚1 + 𝑚2)
 Movimiento del bloque a lo largo del plano, hacia abajo
La fuerza de rozamiento cambia de sentido. Cambiamos el signo la fuerza de rozamiento en la
fórmula de la aceleración
𝑎 =
𝑔(𝑚2 − 𝑚1 sin 𝜃 − 𝜇 𝑘 𝑚1 cos 𝜃)
(𝑚1 + 𝑚2)
Objetivo
 Estudiar como depende la fuerza de rozamiento de la fuerza normal entre las superficies
de contacto y del área de las mismas.
 Enseñar el uso de la tecnología en la aplicación científica.
Equipo
 Sistema Clásico de Dinámica de
1,2m
 Fotopuertas
 Smart Timer
 Set de masas de Suspensión
 Bloque con dos Superficies
Diferentes
Procedimiento
1. Coloque el bloque solo sobre el plano inclinado y busque el ángulo θ para el cual, el bloque
comienza a deslizar.
3. Pese el bloque de madera m1 y tome m2 que cumpla la relación 𝑚 = 𝑚2/𝑚1 = 0,6
4. Escoja un ángulo de inclinación donde m1 comience a desplazarse, mantenga m1 en reposo,
luego permita que comience a desplazarse y observe como es su aceleración y el tiempo que toma
en pasar entre la fotopuerta 1 y 2. Anotar el resultado en la tabla 1.
Tabla 1
Ángulo Ensayo Masa 1 Masa 2 h aMedida aCalculada
Diferencia
Porcentual
1
2
3
Experimento 2: Movimiento Uniformemente Variado
Objetivo:
 Calcular la velocidad y la aceleración para cada ensayo.
 Demostrar en la práctica los objetivos de la teoría.
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1
Ensayo Tiempo Desplazamiento Vf aMedida aCalculada
1
2
3
Experimento 3: Ley de Hooke´s
Descubriendo la Ley de Hooke
Objetivo: Comprobar lo que dice la ley de Hooke
Introducción
Ley de Hooke establece que el límite de la tensión elástica de un cuerpo es directamente
proporcional a la fuerza. Mediante un análisis e interpretación de la Ley de Hooke se estudia
aspectos relacionados con la ley de fuerzas, trabajo, fuerzas conservativas y energía de Resortes.
Los resortes son un modelo bastante interesante en la interpretación de la teoría de la elasticidad.
Teoría
Elasticidad y resortes
La fuerza electromagnética básica a nivel molecular se pone de manifiesto en el momento de
establecerse contacto entre dos cuerpos. La vida diaria está llena de fuerzas de contacto como por
ejemplo cuerdas, resortes, objetos apoyados en superficies, estructuras, etc. En todos los cuerpos
sólidos existen fuerzas contrarias de atracción y repulsión, pero entre las propiedades más
importantes de los materiales están sus características elásticas.
Si un cuerpo después de ser deformado por una fuerza, vuelve a su forma o tamaño original
cuando deja de actuar la fuerza deformadora se dice que es un cuerpo elástico. Las fuerzas
elásticas reaccionan contra la fuerza deformadora para mantener estable la estructura molecular
del sólido.
Fue Robert Hooke (1635-1703), físico-
matemático, químico y astrónomo inglés, quien
primero demostró el comportamiento sencillo
relativo a la elasticidad de un cuerpo. Hooke
estudió los efectos producidos por las fuerzas de
tensión, observó que había un aumento de la longitud del cuerpo que era proporcional a la fuerza
aplicada.
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DINÁMICA
2
Hooke estableció la ley fundamental que relaciona la fuerza aplicada y la deformación producida.
Para una deformación unidimensional, la Ley de Hooke se puede expresar matemáticamente así:
𝐹⃗ = −𝑘𝑋⃗
 K es la constante de proporcionalidad o de elasticidad.
 es la deformación, esto es, lo que se ha comprimido o estirado a partir del estado que
no tiene deformación. Se conoce también como el alargamiento de su posición de
equilibrio.
 es la fuerza resistente del sólido.
 El signo (-) en la ecuación se debe a la fuerza restauradora que tiene sentido contrario al
desplazamiento. La fuerza se opone o se resiste a la deformación.
 Las unidades son: Newton/metro (New/m) – Libras/pies (Lb/p).
Equipo
 Set de la Ley de Hooke’s
 Porta pesas (Soporte para pesas)
 Se de Pesas
Procedimiento
1. Elija los incrementos de la masa para ser
utilizados en el experimento. Mantenga la constante
del resorte en cuenta al tomar esta decisión. Los
diferentes resortes en el conjunto tienen constantes
de resorte de aproximadamente 5 N / m, 8 N / m, y
70 N / m.
2. Conectar el soporte de masa a la parte inferior del
indicador de estiramiento y colocar el primer
incremento de masa en el soporte. Registre el tramo
del resorte y el peso de la masa que cuelga. No se
olvide de incluir la masa del soporte colgante.
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DINÁMICA
3
3. Añadir cinco incrementos de más de masa, registrar cada vez el tramo del resorte y el peso de
la masa que cuelga.
4. Repita los pasos 2-3 para un resorte diferente.
5. En el Estudio de datos, crear un gráfico con "Fuerza" en el eje vertical y el "estiramiento" en el
eje horizontal. Para más detalles, consulte las instrucciones en el Apéndice B.
6. Usando 𝑦 = 𝑚𝑥 + 𝑏, escribe una ecuación para cada una de las líneas. Asegúrese de incluir
la variable apropiada, los números y las unidades de la ecuación.
7. La pendiente de la gráfica de la Fuerza vs estiramiento en el conocido como la constante de
resorte o tasa. La intersección vertical representa la cantidad de fuerza necesaria para comenzar a
estirar el resorte y también se conoce como la tensión inicial. (Ver "Datos de ejemplo" en la
figura siguiente.)
Ejemplo de datos
Constante de
Estiramiento
Ensayo Desplazamiento
(m)
Fuerza(N)
1
2
3
4
5
Grafique la pendiente resultante. Ej:
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4
Péndulo Simple
Introducción
Una esfera suspendida de un hilo de manera que pueda oscilar alrededor de su posición de
equilibrio, constituye un péndulo simple. La longitud del
péndulo se mide desde el punto de suspensión hasta el
centro de la esfera.
La amplitud se mide como el desplazamiento horizontal de la
masa con relación al punto de equilibrio.
Periodo (T) es el tiempo de oscilación
El péndulo se empezó a utilizar como instrumento de
medida del tiempo a partir de Galileo. Apareciendo por esa
época las leyes que lo rigen y que es el motivo de esta práctica. Es de anotar que a partir de ellas
se puede determinar el valor de la gravedad en un lugar de la tierra.
Experimento 4 - Fuerza centrípeta de un péndulo
Registro de datos
a) Masa (kg) unido a la varilla __________
b) Longitud (m) desde el eje de rotación hasta el punto de centro de
masa _______
Tabla 1ª
Numero de
Ensayo
Tiempo Angulo de
Salida
Velocidad
Max.
Angular (ω)
Velocidad
Tangencial
(V)
Fuerza
Centrípeta
1
2
3
4
Tabla 1b
Numero de
Ensayo
Tiempo Angulo de
Salida
Fuerza
Centrípeta
Fuerza
Probable
Diferencia
Porcentual
1
2
3
4
Cálculos
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DINÁMICA
5
1. Calcular la fuerza centrípeta probable de la velocidad angular medida,
2. donde m es la masa de la pinza de masa (despreciando la masa de la varilla), r es el radio de la
rotación (la longitud del péndulo), 𝜔 es la velocidad angular, y v (= r 𝜔) es la velocidad
tangencial de la abrazadera-en la masa. Registre sus resultados en las Tablas 1a y 1b.
3. Compare esta fuerza a la fuerza medida con una diferencia de porcentaje [(fuerza medida - la
fuerza esperada) / (fuerza medida) x 100]. Registre sus resultados en la Tabla 1b.
Experimento 5: Conservaciónde la Energía
Equipos:
 Temporizador
 Pista de Montaña Rusa
 Sensores
Introducción
Un coche se pone en marcha desde el reposo en una variedad de formas de pistas (colinas, valles,
bucles, pista recta) y las velocidades de los vehículos en varios puntos a lo largo de la pista se
mide usando un fotopuerta conectado a un temporizador inteligente. La energía potencial se
calcula a partir de la altura medida y la energía cinética se calcula a partir de la velocidad. La
energía total se calcula para dos puntos de la pista y se compara.
La altura desde la que el vehículo debe ser liberado del reposo sólo lo hacen a través del bucle, se
puede predecir a partir de la conservación de la energía y la aceleración centrípeta. A
continuación, la predicción puede ser probada en la montaña rusa real. Además, si el vehículo se
libera de la parte superior de la colina por lo que fácilmente hace que sea sobre la parte superior
del bucle, la velocidad del vehículo se puede medir en la parte superior del bucle y la aceleración
centrípeta, así como el peso aparente (fuerza normal) en el vehículo puede ser calculado.
Teoría
La energía total (E) del vehículo es igual a su energía cinética (K) y su energía potencial (U).
𝐸 = 𝐾 + 𝑈 (1)
2
2
1
mvK  (2)
donde m es la masa del vehículo y v es la velocidad del vehículo.
𝑈 = 𝑚𝑔ℎ (3)
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DINÁMICA
6
donde g es la aceleración debida a la gravedad y h es la altura del vehículo por encima de la
posición en la que la energía potencial se define a ser cero.
Si la fricción puede ser ignorada, la energía total del vehículo no cambia. La ley de la
conservación de la energía se expresa como
𝐸 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒 → 𝐾𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 + 𝑈𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖 𝑎 𝑙 = 𝐾𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 + 𝑈𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙
Procedimiento del Lazo.
Figura 1: Configuración de lazo Figura 2: Posición de la Fotopuerta
Masa del
Carro
h VMedida VCalculada EMa EMb EMc Fuerza
ha= Va= Va=
hb= Vb= Vb=
hc= Vc= Vc=
Objetivos:
 Calcular la velocidad en a, b y c.
 Calcular la energía mecánica en a, en b y en c, considerando que estas deben ser iguales.
 Calcular la fuerza en el lazo.
 Demostrar la conservación de la energía.

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Dinamica - Fisica

  • 1. Practica #3 I.U.P. “Santiago Mariño” Departamento de Laboratorios Practica #3 DINÁMICA
  • 2. Departamentode Laboratorios DINÁMICA 1 Dinámica Experimento 1: Plano Inclinado Teoría La fuerza normal La fuerza normal, reacción del plano o fuerza que ejerce el plano sobre el bloque depende del peso del bloque, la inclinación del plano y de otras fuerzas que se ejerzan sobre el bloque. Supongamos que un bloque de masa m está en reposo sobre una superficie horizontal, las únicas fuerzas que actúan sobre él son el peso mg y la fuerza y la fuerza normal N. De las condiciones de equilibrio se obtiene que la fuerza normal N es igual al peso m. 𝑁 = 𝑚𝑔 Si ahora, el plano está inclinado un ángulo θ, el bloque está en equilibrio en sentido perpendicular al plano inclinado por lo que la fuerza normal N es igual a la componente del peso perpendicular al plano, 𝑁 = 𝑚𝑔. cos 𝜃 Consideremos de nuevo el bloque sobre la superficie horizontal. Si además atamos una cuerda al bloque que forme un ángulo θ con la horizontal, la fuerza normal deja de ser igual al peso. La condición de equilibrio en la dirección perpendicular al plano establece 𝑁 + 𝐹. sin 𝜃 = 𝑚𝑔 Fuerza de rozamiento por deslizamiento En la figura, se muestra un bloque arrastrado por una fuerza F horizontal. Sobre el bloque actúan el peso mg, la fuerza normal N que es igual al peso, y la fuerza de rozamiento Fk entre el bloque y
  • 3. Departamentode Laboratorios DINÁMICA 2 el plano sobre el cual desliza. Si el bloque desliza con velocidad constante la fuerza aplicada F será igual a la fuerza de rozamiento por deslizamiento Fk. Podemos investigar la dependencia de Fk con la fuerza normal N. Veremos que si duplicamos la masa m del bloque que desliza colocando encima de éste otro igual, la fuerza normal N se duplica, la fuerza F con la que tiramos del bloque se duplica y por tanto, Fk se duplica. La fuerza de rozamiento por deslizamiento Fk es proporcional a la fuerza normal N. 𝐹𝑘 = 𝜇 𝑘 𝑁 La constante de proporcionalidad μk es un número sin dimensiones que se denomina coeficiente de rozamiento cinético. El valor de mk es casi independiente del valor de la velocidad para velocidades relativas pequeñas entre las superficies, y decrece lentamente cuando el valor de la velocidad aumenta. Fuerza de rozamiento estático También existe una fuerza de rozamiento entre dos objetos que no están en movimiento relativo. Como vemos en la figura, la fuerza F aplicada sobre el bloque aumenta gradualmente, pero el bloque permanece en reposo. Como la aceleración es cero la fuerza aplicada es igual y opuesta a la fuerza de rozamiento Fs. 𝐹 = 𝐹𝑠 La máxima fuerza de rozamiento corresponde al instante en el que el bloque está a punto de deslizar. 𝐹𝑠 𝑚á𝑥 = 𝜇 𝑠 𝑁 La constante de proporcionalidad 𝜇 𝑠se denomina coeficiente de rozamiento estático. Los coeficientes estático y cinético dependen de las condiciones de preparación y de la naturaleza de las dos superficies y son casi independientes del área de la superficie de contacto.
  • 4. Departamentode Laboratorios DINÁMICA 3 Análisis en un plano inclinado Un bloque de masa m1 se sitúa sobre un plano inclinado de ángulo θ. El bloque está conectado a otro bloque de masa m2 que cuelga de su otro extremo mediante una cuerda inextensible que pasa por una polea ideal (de rozamiento y momento de inercia despreciables). Sabiendo que el coeficiente de rozamiento entre el bloque de masa m1 y el plano inclinado es μ, estudiar el movimiento del sistema. Descripción Tenemos que analizar dos posibles situaciones 1. Cuando el bloque de masa m1 está en movimiento. 2. Cuando el bloque de masa m1 está en reposo sobre el plano inclinado. Para dibujar de forma correcta el sentido de la fuerza de rozamiento, se ha de tener en cuenta que:  Cuando el bloque desliza, la fuerza de rozamiento es siempre de sentido contrario al vector velocidad.  Si el bloque de masa m1 está en reposo, la fuerza de rozamiento es de sentido contrario a la resultante de las otras fuerzas que actúan sobre el bloque. 1. El bloque de masa m1 desliza sobre el plano inclinado  Movimiento del bloque a lo largo del plano, hacia arriba La ecuación del movimiento del bloque que cuelga de masa m2 es 𝑚2 𝑔 − 𝑇 = 𝑚2 𝑎
  • 5. Departamentode Laboratorios DINÁMICA 4 La ecuación del movimiento del bloque de masa m1 que desliza hacia arriba es 𝑇 − 𝑚1 𝑔sin 𝜃 − 𝑓𝑟 = 𝑚1 𝑎 La reacción del plano vale 𝑁 − 𝑚1 𝑔cos 𝜃 = 0 y la fuerza de rozamiento𝑓𝑟 = 𝜇 𝑘 𝑁 Despejamos la aceleración 𝑎 𝑎 = 𝑔(𝑚2 − 𝑚1 sin 𝜃 − 𝜇 𝑘 𝑚1 cos 𝜃) (𝑚1 + 𝑚2)  Movimiento del bloque a lo largo del plano, hacia abajo La fuerza de rozamiento cambia de sentido. Cambiamos el signo la fuerza de rozamiento en la fórmula de la aceleración 𝑎 = 𝑔(𝑚2 − 𝑚1 sin 𝜃 − 𝜇 𝑘 𝑚1 cos 𝜃) (𝑚1 + 𝑚2) Objetivo  Estudiar como depende la fuerza de rozamiento de la fuerza normal entre las superficies de contacto y del área de las mismas.  Enseñar el uso de la tecnología en la aplicación científica. Equipo  Sistema Clásico de Dinámica de 1,2m  Fotopuertas  Smart Timer  Set de masas de Suspensión  Bloque con dos Superficies Diferentes
  • 6. Procedimiento 1. Coloque el bloque solo sobre el plano inclinado y busque el ángulo θ para el cual, el bloque comienza a deslizar. 3. Pese el bloque de madera m1 y tome m2 que cumpla la relación 𝑚 = 𝑚2/𝑚1 = 0,6 4. Escoja un ángulo de inclinación donde m1 comience a desplazarse, mantenga m1 en reposo, luego permita que comience a desplazarse y observe como es su aceleración y el tiempo que toma en pasar entre la fotopuerta 1 y 2. Anotar el resultado en la tabla 1. Tabla 1 Ángulo Ensayo Masa 1 Masa 2 h aMedida aCalculada Diferencia Porcentual 1 2 3 Experimento 2: Movimiento Uniformemente Variado Objetivo:  Calcular la velocidad y la aceleración para cada ensayo.  Demostrar en la práctica los objetivos de la teoría.
  • 7. Departamentode Laboratorios DINÁMICA 1 Ensayo Tiempo Desplazamiento Vf aMedida aCalculada 1 2 3 Experimento 3: Ley de Hooke´s Descubriendo la Ley de Hooke Objetivo: Comprobar lo que dice la ley de Hooke Introducción Ley de Hooke establece que el límite de la tensión elástica de un cuerpo es directamente proporcional a la fuerza. Mediante un análisis e interpretación de la Ley de Hooke se estudia aspectos relacionados con la ley de fuerzas, trabajo, fuerzas conservativas y energía de Resortes. Los resortes son un modelo bastante interesante en la interpretación de la teoría de la elasticidad. Teoría Elasticidad y resortes La fuerza electromagnética básica a nivel molecular se pone de manifiesto en el momento de establecerse contacto entre dos cuerpos. La vida diaria está llena de fuerzas de contacto como por ejemplo cuerdas, resortes, objetos apoyados en superficies, estructuras, etc. En todos los cuerpos sólidos existen fuerzas contrarias de atracción y repulsión, pero entre las propiedades más importantes de los materiales están sus características elásticas. Si un cuerpo después de ser deformado por una fuerza, vuelve a su forma o tamaño original cuando deja de actuar la fuerza deformadora se dice que es un cuerpo elástico. Las fuerzas elásticas reaccionan contra la fuerza deformadora para mantener estable la estructura molecular del sólido. Fue Robert Hooke (1635-1703), físico- matemático, químico y astrónomo inglés, quien primero demostró el comportamiento sencillo relativo a la elasticidad de un cuerpo. Hooke estudió los efectos producidos por las fuerzas de tensión, observó que había un aumento de la longitud del cuerpo que era proporcional a la fuerza aplicada.
  • 8. Departamentode Laboratorios DINÁMICA 2 Hooke estableció la ley fundamental que relaciona la fuerza aplicada y la deformación producida. Para una deformación unidimensional, la Ley de Hooke se puede expresar matemáticamente así: 𝐹⃗ = −𝑘𝑋⃗  K es la constante de proporcionalidad o de elasticidad.  es la deformación, esto es, lo que se ha comprimido o estirado a partir del estado que no tiene deformación. Se conoce también como el alargamiento de su posición de equilibrio.  es la fuerza resistente del sólido.  El signo (-) en la ecuación se debe a la fuerza restauradora que tiene sentido contrario al desplazamiento. La fuerza se opone o se resiste a la deformación.  Las unidades son: Newton/metro (New/m) – Libras/pies (Lb/p). Equipo  Set de la Ley de Hooke’s  Porta pesas (Soporte para pesas)  Se de Pesas Procedimiento 1. Elija los incrementos de la masa para ser utilizados en el experimento. Mantenga la constante del resorte en cuenta al tomar esta decisión. Los diferentes resortes en el conjunto tienen constantes de resorte de aproximadamente 5 N / m, 8 N / m, y 70 N / m. 2. Conectar el soporte de masa a la parte inferior del indicador de estiramiento y colocar el primer incremento de masa en el soporte. Registre el tramo del resorte y el peso de la masa que cuelga. No se olvide de incluir la masa del soporte colgante.
  • 9. Departamentode Laboratorios DINÁMICA 3 3. Añadir cinco incrementos de más de masa, registrar cada vez el tramo del resorte y el peso de la masa que cuelga. 4. Repita los pasos 2-3 para un resorte diferente. 5. En el Estudio de datos, crear un gráfico con "Fuerza" en el eje vertical y el "estiramiento" en el eje horizontal. Para más detalles, consulte las instrucciones en el Apéndice B. 6. Usando 𝑦 = 𝑚𝑥 + 𝑏, escribe una ecuación para cada una de las líneas. Asegúrese de incluir la variable apropiada, los números y las unidades de la ecuación. 7. La pendiente de la gráfica de la Fuerza vs estiramiento en el conocido como la constante de resorte o tasa. La intersección vertical representa la cantidad de fuerza necesaria para comenzar a estirar el resorte y también se conoce como la tensión inicial. (Ver "Datos de ejemplo" en la figura siguiente.) Ejemplo de datos Constante de Estiramiento Ensayo Desplazamiento (m) Fuerza(N) 1 2 3 4 5 Grafique la pendiente resultante. Ej:
  • 10. Departamentode Laboratorios DINÁMICA 4 Péndulo Simple Introducción Una esfera suspendida de un hilo de manera que pueda oscilar alrededor de su posición de equilibrio, constituye un péndulo simple. La longitud del péndulo se mide desde el punto de suspensión hasta el centro de la esfera. La amplitud se mide como el desplazamiento horizontal de la masa con relación al punto de equilibrio. Periodo (T) es el tiempo de oscilación El péndulo se empezó a utilizar como instrumento de medida del tiempo a partir de Galileo. Apareciendo por esa época las leyes que lo rigen y que es el motivo de esta práctica. Es de anotar que a partir de ellas se puede determinar el valor de la gravedad en un lugar de la tierra. Experimento 4 - Fuerza centrípeta de un péndulo Registro de datos a) Masa (kg) unido a la varilla __________ b) Longitud (m) desde el eje de rotación hasta el punto de centro de masa _______ Tabla 1ª Numero de Ensayo Tiempo Angulo de Salida Velocidad Max. Angular (ω) Velocidad Tangencial (V) Fuerza Centrípeta 1 2 3 4 Tabla 1b Numero de Ensayo Tiempo Angulo de Salida Fuerza Centrípeta Fuerza Probable Diferencia Porcentual 1 2 3 4 Cálculos
  • 11. Departamentode Laboratorios DINÁMICA 5 1. Calcular la fuerza centrípeta probable de la velocidad angular medida, 2. donde m es la masa de la pinza de masa (despreciando la masa de la varilla), r es el radio de la rotación (la longitud del péndulo), 𝜔 es la velocidad angular, y v (= r 𝜔) es la velocidad tangencial de la abrazadera-en la masa. Registre sus resultados en las Tablas 1a y 1b. 3. Compare esta fuerza a la fuerza medida con una diferencia de porcentaje [(fuerza medida - la fuerza esperada) / (fuerza medida) x 100]. Registre sus resultados en la Tabla 1b. Experimento 5: Conservaciónde la Energía Equipos:  Temporizador  Pista de Montaña Rusa  Sensores Introducción Un coche se pone en marcha desde el reposo en una variedad de formas de pistas (colinas, valles, bucles, pista recta) y las velocidades de los vehículos en varios puntos a lo largo de la pista se mide usando un fotopuerta conectado a un temporizador inteligente. La energía potencial se calcula a partir de la altura medida y la energía cinética se calcula a partir de la velocidad. La energía total se calcula para dos puntos de la pista y se compara. La altura desde la que el vehículo debe ser liberado del reposo sólo lo hacen a través del bucle, se puede predecir a partir de la conservación de la energía y la aceleración centrípeta. A continuación, la predicción puede ser probada en la montaña rusa real. Además, si el vehículo se libera de la parte superior de la colina por lo que fácilmente hace que sea sobre la parte superior del bucle, la velocidad del vehículo se puede medir en la parte superior del bucle y la aceleración centrípeta, así como el peso aparente (fuerza normal) en el vehículo puede ser calculado. Teoría La energía total (E) del vehículo es igual a su energía cinética (K) y su energía potencial (U). 𝐸 = 𝐾 + 𝑈 (1) 2 2 1 mvK  (2) donde m es la masa del vehículo y v es la velocidad del vehículo. 𝑈 = 𝑚𝑔ℎ (3)
  • 12. Departamentode Laboratorios DINÁMICA 6 donde g es la aceleración debida a la gravedad y h es la altura del vehículo por encima de la posición en la que la energía potencial se define a ser cero. Si la fricción puede ser ignorada, la energía total del vehículo no cambia. La ley de la conservación de la energía se expresa como 𝐸 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒 → 𝐾𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 + 𝑈𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖 𝑎 𝑙 = 𝐾𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 + 𝑈𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 Procedimiento del Lazo. Figura 1: Configuración de lazo Figura 2: Posición de la Fotopuerta Masa del Carro h VMedida VCalculada EMa EMb EMc Fuerza ha= Va= Va= hb= Vb= Vb= hc= Vc= Vc= Objetivos:  Calcular la velocidad en a, b y c.  Calcular la energía mecánica en a, en b y en c, considerando que estas deben ser iguales.  Calcular la fuerza en el lazo.  Demostrar la conservación de la energía.