Laboratorio de Fsica General y Aplicada

Laboratorio de Fsica General y Aplicada2014

ELASTICIDAD

1. OBJETIVO Aprender a distinguir si un cuerpo es elstico o inelstico. Determinar la constante elstica de cualquier material elstico. Interpretar las variaciones de elasticidad en un material elstico usando grficas.

2. MATERIALES

SOPORTE UNIVERSAL El soporte universal es una herramientaque se utiliza en laboratorio pararealizar montajes con los materiales presentes en el laboratorio yobtener sistemas de medicin ode diversas funciones.

SUJETADOR

VARILLA

RESORTE Pieza elstica, generalmente de metal, sobre la que se aplica una presin y que es capaz de ejercer una fuerza y de recuperar su forma inicial generalmente, cuando esta presin desaparece.

LIGA

PESAS

3. PROCEDIMIENTO3.1 Determine la constante elstica del resorte entregado por el profesor, para ello cuelgue del extremo inferior, masa conocidas y medida en equilibrio el alargamiento que experimenta, complete la tabla 1.

TABLA 1 Constante elstica de un resorte

M(kg)F mg (N)X(m)

10,1100,110 * 9,781,0760,220 0,210 0,010

20,150 0,150* 9,78 1,4670,235 0,2100,025

30,250 0,250* 9,782,4450,270 0,210 0,060

40,3500,350 * 9,783,4230,305 0,210 0,095

50,4500,450 * 9,784,4010,345 0,210 0,135

60,410 0,410* 9,784,0100,325 0,210 0,115

K 35,14 (N/m)

Tomamos como gravedad: g 9,78 m/

Para hallar k, empleamos el mtodo de mnimos cuadrados. As tenemos:

X(kg)0,010 0,0250,060 0,095 0,115 0,135 0,440

Y(N)1,076 1,467 2,445 3,423 4,010 4,401 16,822

XY0,0110,0370,1470,3250,4610,5941,575

X200,0010,0040,0090,0130,0180,045

En este caso m, la pendiente, vendra a ser k. Siendo la ecuacin:

3.2 Grafique los resultados de la tabla 1 en papel milimetrado y determine el valor de k en la siguiente grfica.

GRFICA - TABLA 1

3.3 Cambie el resorte del paso 3.1 por una liga. Enrolle un extremo de la liga y luego tela a la varilla correspondiente. Del extremo inferior libre suspenda el porta pesas e incremente masas segn sea necesario, anote sus valores en la tabla 2.

Hallaremos la fuerza de gravedad o el peso considerando el valor de la gravedad (g), cuya unidad es m/s2, como:

Para hallar la fuerza de gravedad, cuya unidad es el newton (N), usamos la siguiente ecuacin:

Donde: m : masa de las pesas que son atadas a la liga. g : gravedad

Tabla 2Cuerpo elstico - plstico

m (kg)F = mg (N)x (m)

10.0500.4890.093 0.083 = 0.010

20.0700.6850.102 0.083 = 0.019

30.0900.8800.110 0.083 = 0.027

40.1000.9780.115 0.083 = 0.032

50.1201.1740.126 0.083 = 0.043

60.1401.3690.136 0.083 = 0.053

70.1601.5650.150 0.083 = 0.067

80.1901.8580.185 0.083 = 0.102

90.2202.1520.200 0.083 = 0.117

100.2502.4450.217 0.083 = 0.134

110.3002.9340.025 0.083 = 0.172

120.3503.4230.280 0.083 = 0.197

130.4003.9120.305 0.083 = 0.222

140.4504.4010.320 0.083 = 0.139

150.5004.8900.345 0.083 = 0.262

161.0009.7800.535 0.083 = 0.452

171.50014.6700.615 0.083 = 0.532

3.4 Grafique los resultados de la tabla 2 en papel milimetrado y determine la regin elstica y la regin plstica.

GRFICA - TABLA 2

Deformacin (m)Regin elsticaRegin plstica

4. CUESTIONARIO1) Pasa la tabla 1 por el origen de coordenadas? Si no es as, cul es la razn de que esto no suceda?No pasa por el origen de coordenadas, esto sucede debido a que la funcin solo depende de la variable x y de la constante, y no depende de ms factores.

2) En qu unidades se expresan comnmente las constantes de resortes?Comnmente las constantes de los resortes se expresan en . Esto se debe a que dichas unidades son usadas por acuerdos cientficos, hechos a nivel mundial.

3) Cul es el mdulo de Young del resorte?

Para 0.110 Kg E= = == 7991.70 N/ m2 Para 0.150Kg E= = ==4358.30 N/ m2 Para 0.250Kg E= = = =3026.60 N/ m2 Para 0.350Kg E= = = = 2676.15 N/ m2 Para 0.450Kg E= = = = 2421.28 N/ m2 Para 0.410Kg E= = = = 2589.71 N/ m2

4) Podra estimar el punto de ruptura de la liga?Al poner diferentes pesas en la liga se ve que la liga soporta hasta 1.50Kg y al poner 2Kg la liga se rompe entonces se podra estimar que es entre 1.50 y 2 Kg.

5) Qu materiales orgnicos podran reemplazar a la liga para una mejor aplicacin de la elasticidad?Los materiales plsticos son un conjunto de materiales de origen orgnico. Se obtienen artificialmente a partir de productos del petrleo, carbn, gas natural, materiales vegetales (celulosas) o protenas y en alguna fase de su fabricacin han adquirido la suficiente plasticidad para darle forma y obtener productos industriales. Los plsticos son sintticos denominados polmeros, formados por molculas cuyo principal componente es el carbono. En general, podemos decir que lo plsticos son ms ligeros que los metales, son mucho ms fciles de moldar y mantienen una resistencia a las deformaciones que se puede considerar aceptable. Los tipos de plsticos ms utilizados en la actualidad son: polietileno, resinas fenlicas, polipropileno y resinas ricas.

6) Qu utilidad tiene los conceptos de elasticidad, mdulo de Young, esfuerzo y deformacin en su especialidad?La elasticidad es la parte de la mecnica que nos ayuda con el estudio de las deformaciones de los cuerpos bajo la accin de fuerzas. El esfuerzo vendra a ser una fuerza aplicada o sistemas de fuerzas que tienden a estirar o deformar un cuerpo; la deformacin por ende vendra a ser un producto del esfuerzo, que es el cambio relativo de tamao o de forma de un cuerpo. El mdulo de Young es un tipo de mdulo elstico, es decir un tipo de constante de proporcionalidad, el cual relaciona el esfuerzo y la deformacin.

5. CONCLUCIONES La constante del resorte se mantiene casi constante, porque hay ciertos factores que estamos despreciando (peso del resorte, incertidumbre de cada medida) los cuales hacen variar a la constante, pero debido a que es propia de cada material se usa el ajuste de mnimos cuadrados para hallarla de una manera ms exacta, de modo que la dispersin de cada punto con la recta ajustada sea mnima.

En la experiencia con la liga se pudo comprobar que a medida que se aumentaba el peso, la liga iba experimentado poco a poco deformacin plstica, ac pudimos comprobar la deformacin plstica al comparar la liga sometida a varias deformaciones con una liga normal y el lmite de ruptura al ejercer a la liga una masa de 2kg y observar como se rompa.

La grfica fuerza vs deformacin pasa por el origen, ya que a una fuerza de 0 Newton hay 0 deformacin y los tendones remplazan a la liga en los sistemas orgnicos, aplicando tambin los conceptos de punto de ruptura y deformacin.

6. BIBLIOGRAFA

Fsica, Douglas C. Giancoli.Editorial Prentice Hall. Fsica, J. W. Kane, M. M. Stemheim.