Este documento describe un experimento para determinar experimentalmente la relación entre la fuerza aplicada y la deformación resultante de acuerdo con la Ley de Hooke. Se explica que la deformación es directamente proporcional a la fuerza aplicada mientras se mantenga dentro del límite de elasticidad del material. El experimento involucra la medición de la elongación de dos resortes de diferentes diámetros al aplicarles diferentes pesos de carga.

1. PRACTICA No. 5<br />LEY DE HOOKE<br />OBJETIVO: Determinar experimentalmente la relación existente entre la fuerza aplicada a un objeto y la deformación que esta le provoca.<br />INTRODUCCIÓN:<br />La parte de la mecánica que estudia el equilibrio de los cuerpos, bajo la acción de fuerzas, se denomina ESTÁTICA, y se la puede definir como: parte de la Mecánica que estudia las condiciones que deben cumplirse para que un cuerpo, sobre el que actúan fuerzas, permanezca en equilibrio.<br />Para comprender esta experiencia, será necesario tener conocimientos básicos de “Fuerza” (representación gráfica, unidades, efectos que produce sobre los cuerpos, peso, etc.) La Ley de Hooke describe fenómenos elásticos como los que exhiben los resortes. Esta ley afirma que la deformación elástica que sufre un cuerpo es proporcional a la fuerza que produce tal deformación, siempre y cuando no se sobrepase el límite de elasticidad. Robert Hooke (1635-1703), estudió, entre otras cosas, el resorte. Su ley permite asociar una constante a cada resorte. En 1678 publica la ley conocida como Ley de Hooke: “La Fuerza que devuelve un resorte a su posición de equilibrio es proporcional al valor de la distancia que se desplaza de esa posición” y se representa con la siguiente ecuación:<br />F=k ∆X<br />Donde: F = fuerza aplicada al resorte<br /> K = constante de proporcionalidad<br />∆x = variación de longitud del resorte<br />Para poder comprender aún mejor esta Ley, es necesario también tener conocimientos básicos de ELASTICIDAD, y entenderla como 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 en el interior del material que provoca la deformación del mismo. En muchos materiales, entre ellos los metales y los minerales, la deformación es directamente proporcional al esfuerzo. Esta relación se conoce como ley de Hooke, así llamada en honor del físico británico Robert Hooke, que fue el primero en expresarla. No obstante, si la fuerza externa supera un determinado valor, el material puede quedar deformado permanentemente, y la ley de Hooke ya no es válida. El máximo esfuerzo que un material puede soportar antes de quedar permanentemente deformado se denomina límite de elasticidad. La relación entre el esfuerzo y la deformación, denominada módulo de elasticidad, así como el límite de elasticidad, están determinados por la estructura molecular del material. La distancia entre las moléculas de un material no sometido a esfuerzo depende de un equilibrio entre las fuerzas moleculares de atracción y repulsión. Cuando se aplica una fuerza externa que crea una tensión en el interior del material, las distancias moleculares cambian y el material 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 están poco unidas, una tensión relativamente pequeña causará una deformación grande. Por debajo del límite de elasticidad, cuando se deja de aplicar la fuerza, las moléculas vuelven a su posición de equilibrio y el material elástico recupera su forma original. Más allá del límite de elasticidad, la fuerza aplicada separa tanto las moléculas que no pueden volver a su posición de partida, y el material queda permanentemente deformado o se rompe.<br />PROBLEMA: <br />HIPOTESIS:<br />MATERIALES: <br />2 Bases de soporte1 Bloque de fijación con asaResorte helicoidal de 1.5 cm.2 Varillas de 50 cmPar de índices6 lastres1 varilla de 25 cmResorte helicoidal de 2cmRegla <br />DESARROLLO:<br />1.- Une las dos bases de soporte con una varilla de 25 cm.<br />2.- En cada base coloca de manera vertical una varilla de 50 cm y sujeta con el tornillo.<br />3.- En la parte superior de una varilla coloca el bloque de fijación unido al asa de sujeción y en la otra varilla el par de índices o flechas.<br />4.- En el asa de sujeción coloca el resorte helicoidal de 1.5 cm de diámetro y con los índice de la varilla contraria determina la longitud inicial y final del resorte.<br />5.- una vez suspendido el resorte coloca en el extremo inferior un lastre (m = 50 g) y mide con la regla la variación en longitud (alargamiento que experimenta el resorte por acción de la fuerza).<br />6.- Toma las lecturas correspondientes y anótalas en el cuadro de datos.<br />7.- Cambie el resorte de 1.5 cm por el de 2 cm y repite el paso 5 y 6, cuidando de no exceder 4 lastres, para evitar una deformación permanente.<br />DATOS:<br />MAGNITUDUNIDADFUERZA1 LASTRE2 LASTRES3 LASTRES4 LASTRES5 LASTRES6 LASTRESFUERZANLONGITUD INICIAL lImVARIACIÓN EN LA LOGITUD (∆l)mCONSTANTE DE PROPORCIONALIDAD (K)N/mESFUERZO ( E)N/m2<br />NOTA: utiliza el resorte de 1.5 cm de diámetro<br />MAGNITUDUNIDADFUERZA1 LASTRE2 LASTRES3 LASTRES4 LASTRESFUERZA (F)NLONGITUD INICIAL lImVARIACIÓN EN LA LOGITUD (∆l)mCONSTANTE DE PROPORCIONALIDAD (K)N/mESFUERZO ( E)N/m2<br />NOTA: utiliza el resorte de 2 cm de diámetro<br />EVALUACIÓN:<br />1.- ¿Qué determina el modulo y límite de elasticidad?<br />2.- Elabora graficas en papel milimétrico donde compares F (x) vs ∆l (y) y ∆l (x) vs E (y)<br />CONCLUSIÓN: <br />EVIDENCIA:<br />