Experimentos físicos

Física. Dinamómetro. Ley de Hooke. Instrumentos (doble nuez, portapesas, varilla, regla). Elasticidad de un muelle. Newton

  • Enviado por: Alvaro
  • Idioma: castellano
  • País: España España
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PRACTICA :

Se llama dinamómetro al instrumento que se usa para medir fuerzas. Fue inventado por Isaac Newton y no debe confundirse con la balanza, instrumento destinado a medir masas.

Normalmente, un dinamómetro basa su funcionamiento en un resorte que sigue la Ley de Hooke, siendo las deformaciones proporcionales a la fuerza aplicada, midiéndose estas en Newton (N) según el Sistema internacional, o bien se indica en gramos.

Instrumentos:

-Doble Nuez: Una doble nuez es parte del material de metal utilizado en un laboratorio para sujetar otros materiales, como pueden ser, dinamómetros.

-Portapesas: Instrumento metálico de 31 gr. Para sostener las cargas de hierro.

-Varilla: Utensilio también metálico de carácter alargado.

-Regla: Pieza férrea plana y rectangular utilizada para medir la constante de elasticidad del muelle (utilizada en la 2ª practica).

CUESTIONES:

0.- Indica las partes del montaje en el dibujo del dinamómetro:

Habiendo calibrado primeramente el dinamómetro que se va a utilizar, se cuelga este en la varilla de hierro (bien sujeta esta por la doble nuez), y se procede a fijar el Portapesas al extremo inferior del muelle, para proceder a ir añadiendo distintas masas al Portapesas y así estar al tanto de la aceleración de la gravedad con cada una de estas masas,

1.- Comprueba en primer lugar que el dinamómetro esta bien calibrado. ¿Cuáles eran las dos técnicas para confirmar o no, sí esta bien calibrado?

a) Para calibrarlo correctamente se cuelga diferentes masas conocidas de la parte inferior del resorte (con un juego de pesas) y se anota sobre una tabla los puntos hasta donde cada masa estira el resorte o los valores de alargamiento.

Una vez hecho esto, si cuelgas una masa desconocida puedes hallar su valor comprobando únicamente hasta donde es capaz de estirar el resorte.

b) O también se puede proceder a colgar del dinamómetro pesas de masa conocidas, y el valor que indique la escala del dinamómetro debe coincidir con el que se obtiene al aplicarle la ley de Hooke, teniendo en cuenta que 1 Newton es aproximadamente la fuerza con la que la Tierra atrae 0,1 Kg de masa.

2- Cuelga del dinamómetro distintas masas perfectamente conocidas. Debes realizar, como mínimo, cinco medidas. Anótalas en tu cuaderno de practicas.

Medida 1

31(porta pesas) +10

41 gramos

Medida 2

31(porta pesas) +20

51 gramos

Medida 3

31(porta pesas) +30

61 gramos

Medida 4

31(porta pesas) +45

76 gramos

Medida 5

31(porta pesas) +60

91 gramos

3.- Mide en la escala del aparato las medidas de los pesos indicados en Newtons (N).

Medida 1

31 gr +10 gr = 0,041Kg

41 gramos

0'45 newtons

Medida 2

31 gr +20 gr = 0,051Kg.

51 gramos

0'60 newtons

Medida 3

31 gr +30 gr = 0,061Kg.

61 gramos

0'70 newtons

Medida 4

31 gr +45 gr =0,076Kg.

76 gramos

0'85 newtons

Medida 5

31 gr +60 gr =0,091Kg.

91 gramos

0,95 newtons

4.- Sabiendo que el peso (P)= masa (M)* x gravedad (G), completa la siguiente tabla, indicando las unidades del Sistema Internacional:

Masa(Kg)

Peso(N)

Gravedad M/s 2

31 gr +10 gr = 0,041Kg

0,45

10,97

31 gr +20 gr = 0,051Kg.

0,60

11,76

31 gr +30 gr = 0,061Kg.

0,70

11,47

31 gr +45 gr =0,076Kg.

0,80

10,53

31 gr +60 gr =0,091Kg.

0,95

10,44

  • Calcula el valor medio de la aceleración de la gravedad (g).

  • a=F/m

    Fuerza(N)

    Masa(Kg)

    Aceleración (a)

    0,45

    31 gr +10 gr = 0,041Kg

    10,97

    0,60

    31 gr +20 gr = 0,051Kg.

    11,76

    0,70

    31 gr +30 gr = 0,061Kg.

    11,47

    0,80

    31 gr +45 gr =0,076Kg.

    10,53

    0,95

    31 gr +60 gr =0,091Kg.

    10,44

    55,17

    55,17: 5 = 11,03

    LEY DE HOOKE:

    La deformación de un cuerpo elástico es directamente proporcional a la fuerza que la produce.

    [F=k/Al]

    Objetivo: comprobar que se cumple la ley de Hooke y calcular la constante elástica.

    Material:

    - soporte con nuez y varilla

    - Un muelle

    - Un portapesas

    - Pesas de 50 y 10 g

    - Una cinta métrica

    Procedimiento:

    Sobre la varilla se cuelga el muelle. El índice que se lleva se hace coincidir con el cero de la regla o cinta métrica.

    Las fuerzas que se ejercen sobre el muelle serán los pesos del portapesas y las distintas pesas que se iban añadiendo. El peso se calculará a partir de la ecuación: P=m x g.

    Se añaden pesas y se determina la longitud del muelle en cada caso.

    Recogeremos los datos en la siguiente tabla:

    Pesas

    M (g)

    F (N)

    Al (cm)

    Ninguna

    0

    0,00

    0,0

    Portapesas (31)+10

    41

    0,41

    16,7-14,3= 2,4

    Portapesas+30

    61

    0,61

    18,1-14,3= 3,8

    Portapesas+50

    81

    0,81

    18,8-14,3= 4,5

    Portapesas+70

    101

    1,01

    20,3-14,3= 6,0

    Portapesas+90

    121

    1,21

    22,4-14,3= 8,1

    Representaremos los resultados en una grafica F(N)-Al(cm) y a partir de ella calcularemos el valor de K (N/cm).

    CONCLUSIONES:

    1.-¿Cómo es la grafica que has obtenido? ¿Qué significado tiene?

    Hemos obtenido una gráfica progresiva y ascendente, hasta un punto. Esto significa que (Al) es directamente proporcional al incremento de la fuerza, hasta que excede la constante de elasticidad del muelle, es ahí donde la deformación del muelle aumenta considerablemente.

    2.-¿Cuál es el valor de la constante elástica?

    K= F/Al= 0,41/2,4 = 0,70 (aproximadamente).

    3.- ¿Qué pasaría si repetimos la experiencia con otro muelle

    Daría otra constante elástica y distintos valores de Al, a no ser que posea una constante semejante a nuestro muelle, cosa poco probable.

    4.- ¿Cuánto se alargara el muelle si la fuerza ejercida es de 0,25 N?

    F= k xAl

    0,25 N = 0,17xAl

    Al= 0,25/0,17= 1,470 cm.

    5.- ¿Qué fuerza se ejercerá si se alarga 3,5 cm?

    F=KxAl

    F = 0,17 x 3,5

    F= 0,595

    4

    3

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