PRCTICA EXPERIMENTAL No7UNIVERSIDAD TCNICA DE ORUROFACULTAD NACIONAL DE INGENIERADEPARTAMENTO DE FSICA4

CAPTULO: TRABAJO Y ENERGA

TEMA: FUERZA ELSTICA

1. OBJETIVOS. Determinar la constante elstica del resorte con una 95% de confianza. Verificar la Ley de Hooke. Determinar el trabajo mximo realizado por la fuerza elstica.

2. FUNDAMENTO TERICO.TRABAJO Y ENERGIAQu es trabajo?El trabajo es una magnitud escalar que nos expresa la medida de la transmisin de movimiento de un cuerpo hacia otro mediante una fuerza.

La fuerza necesaria para estirar un resorte es proporcional a la elongacin.

Cte. Elstica del resorte

POR LA TERCERA LEY DE NEWTON

El trabajo realizado por la fuerza externa F:

X inicialX final

El trabajo realizado por la fuerza elstica Fe

Por lo tanto:

LEY DE HOOKE: Se dice que un resorte cumple con la Ley de Hooke cuando las fuerzas que actan sobre el mismo, solo estn dentro los lmites de la zona elstica del resorte sin deformaciones permanentes del resorte. En trminos prcticos cuando la fuerza externa deja de actuar sobre el resorte este recupera su forma original.

3. SISTEMA DE EXPERIMENTACIN

NMATERIALESCARACTERSTICAS

1Varilla gruesaDe 1 m

2Pinza de mesaPrensa

3Tuerca universalPara unir varillas

4Regla mtricaMadera ()

5ResorteMetlico

6Sensor de fuerzaElectrnico ( 0.01)

7Sensor de movimientoElectrnico ( 0.01)

8Interfase Cobra 3Para la adquisicin de datos

9Base de movimientoMetlico para estirar el resorte a travs de una rueda

10Hilo plsticoDe aprox. 50, para conectar el resorte y la base de movimiento.

11Software Measure PhyweFuerza/Tesla

Para el registro y procesamiento de datos experimentales.

12OrdenadorPc con sistema operativo Windows

3. MONTAJE DEL EXPERIMENTO.

SENSOR DE FUERZA

RESORTE

VARILLA GRUESA DE UN METRO

SENSOR DE MOVIMIENTO

TUERCA UNIVERSAL

REGLA MTRICAPINZA DE MESA

5. EJECUCIN DEL EXPERIMENTO. Sujetar uno de los extremos del resorte helicoidal en la abrazadera del sensor de fuerza. A continuacin conectar el extremo libre del resorte con la base mvil a travs de un hilo plstico, pasando por la polea ms pequea del sensor de movimiento. Ejecutar el programa measure en el computador y seleccione la opcin fuerza/Tesla y posteriormente realizar los ajustes necesarios. Para iniciar la medicin, es necesario configurar la distancia a recorre y calibrar el sensor de fuerza con los pasos que siguen a continuacin. Para configurar la distancia, haga clic en opciones y seleccione angulo /distancia. Elija una distancia (por ejemplo 10 cm) e inicie la calibracin, posteriormente mueva lentamente y con velocidad constante la base de movimiento a lo largo de la escala, hasta llegar a la distancia prevista. Finalice la calibracin pulsando el botn ok y retorne la base de movimiento al punto inicial. Para configurar el rango de furza. En esta misma pantalla de opciones, seleccione Fuerza y realice el ajuste de los parmetros. Para finalizar de calibrar la fuerza, en el panel de Opciones seleccione calibracin y ajuste los parmetros y termine la calibracin pulsando calibrar y luego OK, para retornar a la pantalla inicial y pulse continue. Para empezar las mediciones coloque la base de movimiento en la posicin inicial. Hacer clic en iniciar medida. Mueva la base de movimiento con velocidad constante a lo largo de la distancia configurada (10 cm) de forma continua. Finalmente, se obtiene los valores de la fuerza y la elongacin del computador.

6. OBTENCIN DE DATOS EXPERIMENTALES

TABLA 2

NFX

10.000.00

20.582.83

30.843.81

41.014.43

51.255.28

61.526.26

71.907.64

82.409.43

7. PROCESAMIENTO DE DATOS.

TABLA 3(SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES)NFX

10.000.00

20.580.0283

30.840.0381

41.010.0443

51.250.0528

61.520.0626

71.900.0764

82.400.0943

a. A travs del mtodo de mnimos cuadrados, determinar el modelo matemtico :

Tabla 3

N

10.000.000.000.000.00

20.02830.580.3364

30.03810.840.7056

40.04431.011.0201

50.05281.251.56250.066

60.06261.522.3104

70.07641.903.6100

80.09432.408.8925*5.76

0.39689.515.305

El valor de la pendiente y del intercepto son:

El coeficiente de correlacin es:

Entonces la ecuacin de ajuste es:

Expresando la ecuacin a travs de sus variables primitivas:

a) En el papel milimtrico tamao carta, realice la grfica del modelo matemtico.

b) Medida de precisin de la aceleracin de la gravedad y su error relativo porcentual.

Tabla 5

N

10.020592250.10

20.041087290.20

30.061553610.30

40.081967690.40

50.102080250.50

60.1218010.60

0,429082092.10

La desviacin estndar de la funcin estimada

La covarianza se determina por la relacin:

Determinacin del coeficiente de confianzaPara el nivel de confianza del 95%(ver objetivo) le corresponde un error probable de en valor numrico luego Los grados de libertad son grados de libertad.De la tabla se obtiene

Tabla de Distribucin t de StudentGrados de Libertadv reas de la Parte Superior

0.400.300.250.100.050.0250.0100.005

123450.3250.2890.2770.2710.2670.7270.6170.5840.5690.5591.0000.8160.7650.7410.7273.0781.8861.6381.5331.4766.1342.9202.3532.1322.01512.7064.303

2.7763.1822.7762.57131.8216.9654.5413.7473.36563.6569.9255.8414.6044.032

El error absoluto de la pendiente es:

Por la consideracin inicial , entonces el valor estimado de laaceleracin de la gravedad es:

Por la propagacin de errores:

Finalmente la medida de precisin de la aceleracin de la gravedad es:

(Segundo objetivo de la prctica experimental)y su error relativo porcentual:

NFX

10.000.00

20.582.83

30.843.81

41.014.43

51.255.28

61.526.26

71.907.64

82.409.43

Tabla 3

N

10.000.000.000.000.00

22.830.588.00890.33641.6414

33.810.8414.51610.70563.2004

44.431.0119.62491.02014.4743

55.281.2527.87841.56256.6

66.261.5239.18762.31049.5152

77.641.9058.36963.610014.516

89.432.4088.92495.7622.632

39.689.5256.510415.30562.5793

El valor de la pendiente y del intercepto son:

El coeficiente de correlacin es:

Entonces la ecuacin de ajuste es:

Expresando la ecuacin a travs de sus variables primitivas:

c) En el papel milimtrico tamao carta, realice la grfica del modelo matemtico.

d) Medida de precisin de la aceleracin de la gravedad y su error relativo porcentual.

Tabla 5

N

10.020592250.10

20.041087290.20

30.061553610.30

40.081967690.40

50.102080250.50

60.1218010.60

0,429082092.10

La desviacin estndar de la funcin estimada

La covarianza se determina por la relacin:

Determinacin del coeficiente de confianzaPara el nivel de confianza del 95%(ver objetivo) le corresponde un error probable de en valor numrico luego Los grados de libertad son grados de libertad.De la tabla se obtiene

Tabla de Distribucin t de StudentGrados de Libertadv reas de la Parte Superior

0.400.300.250.100.050.0250.0100.005

123450.3250.2890.2770.2710.2670.7270.6170.5840.5690.5591.0000.8160.7650.7410.7273.0781.8861.6381.5331.4766.1342.9202.3532.1322.01512.7064.303

2.7763.1822.7762.57131.8216.9654.5413.7473.36563.6569.9255.8414.6044.032

El error absoluto de la pendiente es:

Por la consideracin inicial , entonces el valor estimado de laaceleracin de la gravedad es:

Por la propagacin de errores:

Finalmente la medida de precisin de la aceleracin de la gravedad es:

(Segundo objetivo de la prctica experimental)y su error relativo porcentual:

b. Determinar la medida de precisin y el error relativo porcentual de la constante elstica del resorte.c. Determine el trabajo total realizado por la fuerza elstica.

8. CONCLUSIONES.

9. CUESTIONARIO.a) A partir del grfico fuerza vs elongacin, determine el trabajo realizado por las fuerzas elsticas desde la posicin 2 ala posicin 7 ms el trabajo realizado desde la posicin 7 a la posicin2.b) Explicar qu tipo de fuerza es la fuerza elstica desde el punto de vista energtico?c) Describa tres mecanismos donde se utilizan resortes, realice esquemas y diagramas de fuerzas que muestre el accionar de la fuerza elstica.

10. BIBLIOGRAFA.

-FSICA EXPERIMENTAL I, ING. GONZALO AGUSTN MENDOZA PARICOLLO, ING RICHARD OMAR MIRANDA ALCONC

-FISICA GENERAL (ING. JUAN GOI GALARZA)

Espinoza Quispe Edgar Jacob Paralelo: F