EL DINAMOMETRO

OBJETIVOS:

Aprender a construir un dinamómetro

Conocer la Teoría del Resorte

MATERIALES:

1 Tubo de PVC de 3.3 cms.

1 Tubo de PVC de 2.10 cms.

1 Tapón para tuvo de PVC de 3.3 cms.

1 Tapón para tuvo de PVC de 2.10 cms.

1 Resorte.

Pita

2 Armellas.

1 Tornillo.

5 Piedras.

Balanza.

Regla

PROCEDIMIENTO:

Construcción del Dinamómetro:

Tomamos el tubo de PVC de mayor diámetro (tubo 1) y lo perforamos en uno de los extremos. Atravesamos un tornillo del cual estará sujeto el resorte.

Introducimos el tuvo de menor diámetro (tubo 2) en el tubo 1 pasando el resorte por el centro; en el otro extremo del resorte se le ata una pita* que lo sujetará al tapón del tubo 2, el cual tiene 2 armellas que perforan la parte superior, una en la parte interna (en la cual esta atada la pita) y la otra en la externa, y así si jalamos el tubo 2 el resorte hace que se devuelva. La segunda armella del tapón se utiliza para sujetar los objetos que serán medidos.

*Para que el resorte permanezca en su forma original.

Al tubo 1 también se le coloca un tapón en el extremo opuesto al tapón del tubo 2, para cubrir el sistema.

Graduación del Dinamómetro:

Tomamos 5 piedras de diferente peso, las pesamos mediante la balanza. Se enumeran y se registran los centímetros que desciende el resorte al ser colgada cada una de las piedras. También se hace esto tomando los pares, los tríos y los cuartetos. Con esta información se hace una tabla de datos comparativos.

Los datos pasan a una grafica cartesiana de peso contra distancia. Luego se hace la regresión lineal que nos dará una pendiente la cual determinara la distancia equivalente a 1 Newton en el sistema de tubos que al ser graduado se denominara dinamómetro.

Trabajo efectuado por un Resorte:

Sistema común para el cual varía la fuerza con la posición:

La fuerza ejercida por un resorte sobre una ê varía con el desplazamiento del bloque desde la posición de equilibrio x = 0:

Cuando x es positiva (resorte extendido), la fuerza del resorte es hacia la

Izquierda.

Cuando x es cero, la fuerza del resorte es cero (longitud natural del

Resorte).

Cuando x es negativa (resorte comprimido), la fuerza del resorte es

hacia la derecha.

Un Bloque sobre una superficie horizontal sin fricción se conecta a un resorte. Si el resorte se alarga o se comprime una pequeña distancia desde su configuración de equilibrio ejercerá una fuerza sobre el bloque

(dada por: F = -kx ) donde x es el desplazamiento del bloque desde su posición de equilibrio ( x = 0 ) y k es una constante positiva conocida como “Constante de fuerza” del resorte. La constante k tiene unidades N/m y es una medida de la rigidez (dureza) del resorte. Los resortes rígidos tienen valores grandes de k, y los resortes flojos valores pequeños. Esta ley de fuerza para resortes se conoce como la “Ley de hooke”, la mayoría de los resortes obedecen a esta ley si las deformaciones son pequeñas.

El signo negativo de la ecuación (F = -kx) indica que la fuerza restauradora siempre tiene dirección opuesta a la deformación. Puesto que la fuerza del resorte actúa siempre hacia la posición de equilibrio.

Medición de la k de un resorte:

Para medir la constante de fuerza del resorte es común utilizar la siguiente ecuación:

El resorte se cuelga verticalmente û luego se le une una masa m en su extremo inferior. El resorte se estira una distancia d a partir de su posición de equilibrio bajo la acción de la “carga” mg. Puesto que la fuerza del resorte esta dirigida hacia arriba, se debe equilibrar el peso mg hacia abajo cuando el sistema esté en reposo. Se aplica la ley de hooke y se obtiene | Fs | = kd = mg

Por ejemplo si un resorte se extiende 2.0 cm por una masa suspendida de 0.55 kg, la constante de fuerza del resorte es: