En este blog les enseñaré sobre la ley de Hooke o la ley de elasticidad
según Hooke, tanto en lo teórico, en la práctica y en la demostración
estadística de datos.
¿Qué nos dice la teoría de Robert Hooke?
La ley de Hooke nos dice que un cuerpo elástico es directamente proporcional a
la fuerza aplicada en el resorte y en ello también dependerá el grosor del
resorte. Tras esto obtenemos la siguiente fórmula:
F= -kx
Donde F es la fuerza ejercida en el resorte, k es la constante
del resorte y x es la longitud o extensión. El signo negativo de k es
para indicar que la fuerza de restauración debida al resorte está en dirección
opuesta a la fuerza que causó el desplazamiento. Pero para realizar ejercicios
utilizaremos el signo positivo.
Ahora, vamos por la práctica!!!
Para demostrar que la teoría de Hooke es verdadera, vamos a practicar en el
siguiente laboratorio virtual que es muy fácil de manipular y una forma
sencilla de entender la Ley de Hooke. Pero para ello, primero explicaré como
se utiliza este laboratorio virtual
El primer paso cuando ya estemos en el laboratorio virtual es seleccionar la
opción introducción donde encontraremos los siguientes elementos:
Sabiendo como manejar el laboratorio virtual estaremos listos para empezar con
la práctica interactiva. Lo que haremos será calcular la ELONGACIÓN del
resorte cuando se aplica cada una de las masas del laboratorio, en este caso,
tenemos tres masas cuyos valores ya conocemos, pero también tenemos otras tres
masas donde los valores son desconocidos.
1er paso: Calcular las masas desconocidas del laboratorio
virtual (bloques rosa, celeste y naranjado)
Fórmula a utilizar:
Descomponemos la fórmula para encontrar las masas nos quedaría:
Recordemos que:
Y la fórmula final nos quedaría:
Luego definimos cual va a ser la masa 1, la masa 2, la masa 3 y la masa 4.
La masa 1 será aquella masa conocida que utilizaremos para encontrar la
constante elástica, en este caso utilizaremos la masa de 50 gramos, la masa
2 será la primera masa desconocida en este caso será la masa rosada, la
celeste será la masa 3 y la naranjada será la masa 4.
La gravedad ya la conocemos y es 9.8m/s^2
El valor k lo encontraremos con el despeje de la ecuación, pero para ello,
necesitamos el valor x, que lo encontraremos con el laboratorio virtual. Y
lo haremos de la siguiente manera:
-Activamos la longitud natural, la posición de equilibrio y la regla en
milímetros.
-Colocamos la contante elástica en la más pequeña.
-Colocamos la masa de 50 gramos.
-Paramos al resorte con el punto rojo y empezamos a tomar la medida desde la
lineal azul, hasta la línea verde, en este caso nos dio 16 milímetros.
Pero recordemos que las unidades deben estar con unidades del sistema
internacional, es decir, las masas en kilogramos y la elongación en metros.
Pasamos a transformar las unidades y luego podemos reemplazar los datos en
la ecuación.
Y así sucesivamente, encontramos las masas que necesitamos:
2 do paso: Sabiendo el valor de todas las masas del
laboratorio, procedemos a encontrar la constante elástica en sus 10 formas,
es decir, en los 10 tipos de grosores que tiene el resorte.
Quiere decir que realizaremos 10 prácticas para observar por medio de una
gráfica el comportamiento del resorte con cada masa y con cada grosor.
Y tomaremos las respectivas medidas.
3er paso: En Excel crearemos una tabla así, con el objeto de
registrar los datos de la prueba de laboratorio virtual: Tomaremos de ejemplo la
práctica 6, por lo tanto movemos la constante elástica del resorte al punto 6. Y
estos son los resultados para las distintas masas.
4to paso: También insertaremos una gráfica donde en
x se pondrán los valores de la elongación en metros y en el eje
y colocaremos el peso.
5to paso: Y por último colocaremos el promedio de la
constante elástica de cada una de las prácticas. Para ello haremos
lo siguiente:
Crear un pequeño cuadro como se muestra aquí:
En el cuadro vacío insertaremos el signo (=), luego escribimos
''promedio'' como se muestra a continuación:
Luego, seleccionamos los datos de la constante elástica, cerramos
paréntesis y damos enter.
Y eso seria todo lo que realizaremos en cada práctica, ahora es tu
turno, realiza las 10 actividades siguientes siguiendo paso a paso este
tutorial.
Aquí también te dejaré este archivo excel, donde podrás constatar tus
respuestas y poder tener una mejor guía. Pero recuerda, trabaja con
esfuerzo y sé honesto con tu trabajo.
Prácticas completas en excel
Videos de refuerzo
Te dejaré un video donde explica la ley de Hooke con la experimentación.
Y este otro video que te ayudará a aplicar la ley de Hooke en problemas.
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