Informe 1, Física 3

1. ELONGACION DE UN RESORTE MEDIANTE SU CONSTANTE DE ELASTICIDAD.
Natalia Álzate, Daniel López, Luis Mora, Sebastián de la Pava
Departamento de Ciencias Básicas, Institución Universitaria Antonio José Camacho
1 de septiembre de 2019
Resumen. En este laboratorio experimental se puso a prueba la ley de Hooke, haciendo uso de resortes de diferentes
elongaciones y diversidad de masas. A partir de estos elementos proporcionados por el laboratorio se procede a experimentar
cuanto se puede e longar un resorte acorde a una masa predeterminada que va en aumento y también teniendo en cuenta la de
elasticidad de cada resorte, por resorte se tomaron 10 datos de elongación dependiendo de la masa asignada, este procedimiento
nos lleva finalmente a encontrar la constante de elasticidad de los 3 resortes asignados en nuestra experimentación.
Palabras clave: E longar, Hooke, resorte, elasticidad. .
INTRODUCCIÓN
Robert Hooke se encargó de estudiar, entre otras cosas, el resorte. Su
ley permite asociar la 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”. [1]
La ley de Hooke establece que el alargamiento de un resorte es
directamente proporcional al módulo de la fuerza que se le aplique,
siempre y cuando no se deforme permanentemente dicho resorte.
𝐹 = 𝑘 ⋅ (𝑥 − 𝑥0) (1)
donde:
 𝐹 es el módulo de la fuerza que se aplica sobre el resorte.
 𝑘 es la constante elástica del resorte, que relaciona fuerza y
alargamiento. Cuanto mayor es su valor más trabajo costará
estirar el resorte. Depende del resorte, de tal forma que cada
uno tendrá la suya propia.
 𝑥0 es la longitud del muelle sin aplicar la fuerza.
 𝑥 es la longitud del muelle con la fuerza aplicada
.
El propósito del presente laboratorio es estudiar la ley de Hooke
determinando experimentalmente la constante elástica k de un resorte
por el método estático.
Ilustración 1. Demostración ley de Hooke
PROCEDIMIENTO
Para estudiar la ley de Hooke se utilizó un soporte universal y un juego
de resortes, ambos de marca Ventus®. (Fig. 1). Se midieron las masas
del sistema, las distancias a la cual se estiro el resorte con dichas masas
y se calculó la fuerza, cada uno con sus respectivos errores, esto se hizo
para cada uno de los resortes. Las longitudes se midieron con un metro
cuya escala más pequeña era de milímetros (0.001 m).
Posteriormente, al graficar los datos se obtuvo la ecuación de la recta
de la tendencia de estos.
Cada uno de estos datos fueron almacenados en las tablas 1,2 y 3
respectivamente una para cada resorte.
Fig. 1. Montaje experimental marca Ventus [5]
. Consta de: 1-Soporte
universal, 2-Juego de masas, 3-Metro, 4- Juego de resortes.
Tabla 1. datos experimentales y directos del resorte rojo
Tabla 2. datos experimentales directos del resorte azul
Tabla 3. datos experimentales directos del resorte verde
1
2
3
4

2. RESULTADOS
Con los datos obtenidos en el procedimiento experimental (tablas 1,2
y 3) se realizó la gráfica del estiramiento del resorte en función de la
masa colgada. De las gráficas se determinó el valor de la constante k
(Pendiente de la función) para cada uno de los resortes.
Grafica 1. Respectivamente con la tabla 1 (Resorte rojo).
Pendiente: 10,99
Grafica 2. Respectivamente con la tabla 2 (Resorte azul).
Pendiente: 24,59
Grafica 3. Respectivamente con la tabla 3 (Resorte verdel).
Pendiente: 47,19
Promediando, los valores de constante elásticas calculadas de manera
individual para cada uno de los resortes, se obtuvo que:
 Constante elástica:
*Resorte rojo: 16,21 *Resorte azul: 37,19 *Resorte verde: 75,62
Estos resultados difieren de los valores aceptado y calculados para la
constante elástica valorada por medio de las pendientes de las gráficas
de cada uno de los resortes, en el que encontramos errores sistemáticos
de:
 Resorte rojo: 32%, Resorte Azul: 33%, Resorte Verde:
37,58%
DISCUSIÓN DE LOS RESULTADOS
Para poder calcular el valor de la constante de elasticidad (K), se
determinó el coeficiente entre el peso de las masas y la longitud de
elongación del resorte correspondiente, obtenida en cada medición,
despejando la ecuación 1, Como: 𝐹 = 𝐾. 𝐿 ; 𝐾 =
𝐹
𝐿
, comprobamos
que:
 En el resorte rojo, K = 16,21 N/m, lo que significa que; por
cada 16,21 N, la longitud del resorte varía 0,001 m.
 En el resorte Azul, K = 37,19 N/m, lo que significa que; por
cada 37,19 N, la longitud del resorte varía 0,001 m.
 En el resorte verde, K = 75,62 N/m, lo que significa que; por
cada 75,63 N, la longitud del resorte varía 0,001 m.
Estos valores se obtuvieron promediando los valores parciales la
constante K, ya que en cada medición están presentes las incertezas o
errores debido a las imperfecciones de los instrumentos de medición
utilizados (metro), a la elasticidad y tipo de material del resorte, o
nuestras propias imprecisiones en la obtención de las mediciones.
Después de varios percances en el armado y puesta en marcha de la
experiencia, que considero “justificado”, ya que se dan en todo proceso
de medición, se pudo comprender que la longitud alcanzada por el
resorte y el peso colocado son magnitudes directamente
proporcionales; el gráfico obtenido es una recta que nace del origen de
coordenadas cartesianas, que a su vez al ser analizada, nos permite
obtener la pendiente de donde se saca el valor de la constante elástica,
con el que nos encontramos con valores de 16,21 para el resorte rojo,
37,19 para el azul, 75,62 para el verde, las incertidumbre relativas
estuvieron en el rango del 30% y 40 %, indicando que las mediciones
se realizaron con una precisión regular. El grado de ajuste lineal para
las gráficas estuvo en el rango del 94.33% nos enseña que las variables
siguen de manera aceptable el modelo escogido, teóricamente los
puntos que resultan deberían estar sobre una recta de pendiente k según
predice la ley de Hooke, pero los errores experimentales hacen que
queden fuera de ella
CONCLUSIONES
Gracias a la ley de Hooke nos damos cuenta que se pueden estudiar
todos los aspectos relacionados con fuerzas y trabajo de resortes, estos
son un modelo muy Mediante el procedimiento utilizado para estudiar
las elongaciones en diferentes resortes, fue posible obtener las
variabilidades a medidas de los pesos y su trazo o distancia que se llevó
a cabo. especial en la comprensión de la teoría de la elasticidad.
También Podemos concluir que en este experimento que mientras se
aumente consecutivamente el peso, la deformación del resorte será
distribuida equitativamente y la fuerza en este caso el peso aumentado
paulatinamente es proporcional a la longitud o deformación del
material (Resorte). De esta manera podemos afirmar que la ley de
Hooke está en lo correcto.
A pesar de tener errores relativos bastante notables, estos no afectan la
demostración teórica y práctica de lo propuesto por Hooke sobre las
constantes de elasticidad.
REFERENCIAS
[1] G. Briceño, «Ley de Hooke,» 17 Julio 2018. [En línea]. Available:
https://www.euston96.com/ley-de-hooke/.