Informe 2 dinamometro PDF

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práctica 2 del laboratorio integrado de física...

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Dinamómetro

Resumen El objetivo principal de la práctica fue construir un dinamómetro tradicional con un resorte y elementos de PVC como tuvo y tapas de tuvo. El resorte protagonizó el experimento ya que modelaba la Ley de Hooke, posteriormente se calibró el dinamómetro para calcular la máxima fuerza que podía medir y su precisión, valiéndose de la segunda Ley de Newton de gravitación. Palabras clave: Dinamómetro, Resorte, Constante elástica, Elongación, Fuerzas concurrentes. Abstract The main objective of the practice was to build a traditional dynamometer with a spring and elements of PVC like pipe and pipe tops. Spring starred in experiment and modeling Hooke's law, then the dynamometer was calibrated to calculate the maximum force that could measure and its accuracy, using Newton's second law of gravitation. Keywords: spring, spring constant, elongation, dynamometer, concurrent forces.

1. Introducción Instrumento para medir fuerzas, basado en la capacidad de deformación de los cuerpos elásticos como los resortes que siguen la ley de elasticidad de Hooke. Estos instrumentos constan de un muelle, generalmente elástico, contenido en un cilindro que tiene una escala marcada. 2. Materiales. Para la fabricación del dinamómetro se utilizó un tubo de pvc, un resorte con constante elástica desconocida, armellas y clavos para poder sujetar el dinamómetro en algún montaje, tapa del tubo de pvc, alambre para la manufactura de los ganchos para sostener los pesos, un palito de madera y una hoja, en la cual se definió la escala.

El dinamómetro funciona gracias al resorte que tiene en el interior, el cual se alarga cuando se le aplica la fuerza cumpliendo la ecuación 1.

F=−k ∗∆ x Ecuación(1 ) Denominada la ley de Hooke, donde F es la fuerza, k es la constante de proporcionalidad ∆ x es la distancia de del resorte y desplazamiento del resorte o elongación, el signo menos (-) nos indica que las fuerzas están yendo en direcciones contrarias. En este instrumento se mide el peso y se determina la masa mediante la ecuación 2.

P=mg(2) Donde P es el peso (N), m es la masa (Kg) y g es la aceleración de la gravedad (aproximadamente igual a 9.81 m/s2).

4. montaje y resultados prácticos. 3. Modelo teórico. 1

La práctica comenzó con la calibración del resorte que se iba a utilizar para la fabricación

Tabla 1. Incertidumbre elementos de medida.

Incertidumbre

Balanza (g)

Regla (cm)

± 0,01

± 0,005

Los datos medidos durante la práctica experimental contaron con la incertidumbre de la tabla 1. Tabla 2. Datos conocidos, medidos y calculados. DEFORMACIÓN (m) 0 0,039 0,056 0,073 0,09 0,107 0,124 0,141

PESO (N) 0 0,98 1,17 1,37 1,57 1,77 1,96 2,16

2.5 f(x) = 14.32 x + 0.24 R² = 0.96

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PESO (N)

del dinamómetro. Para ello se midieron masas de distintos valores con el fin de medir la deformación producida y anotarlas una vez el resorte estuviera en equilibrio, así encontrando el cambio en la posición (o elongación), a partir de estos datos y la ecuación 2, fue posible realizar una tabla que contenía el peso equivalente a cada masa con su respectiva elongación (o deformación) en el resorte. Se graficaron los datos obtenidos en Excel y a esto se le hizo un ajuste lineal, obteniéndose la pendiente de la recta, la cual corresponde a la constante de proporcionalidad (k) para la ley de Hooke (Fig. 2), y de esta manera se hace posible la calibración del resorte.

1.5 1 0.5 0 0

0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16

DEFORMACIÓN (m) Figura 1. Ajuste lineal a datos experimentales, para determinar la constante de proporcionalidad en la ley de Hooke.

De la Figura 1 podemos notar que nuestra constante k=14,32 lo cual indica que nuestro resorte tiene un amplio margen de actuación. La segunda parte de la práctica consistió en construir el dinamómetro, para esto simplemente se hizo un orificio en la parte superior de la tapa del tubo de PVC y se introdujo la armella de tal manera que el aro quedara en la parte externa. En la parte interna de la tapa del tubo se amarró una pequeña porción de alambre dulce sujetado de la armella y del otro extremo se ensambló el resorte. En la parte inferior del resorte se encontraba el palito de madera que contenía en su contorno el papel milimetrado con la escala de fuerzas y deformaciones tomadas en la práctica anterior y al final de este estaba una armella más pequeña ideal para sujetar aquí las masas que se deseaban pesar. Con estos criterios definidos se volvieron a medir dos objetos de masa conocida únicamente por el profesor para comprobar la correcta calibración del dinamómetro, la cual fue efectiva y acertada con el peso correspondiente a dichos objetos.

2

5. Conclusiones. El dinamómetro construido no es el más preciso pero muestra resultados confiables. El dinamómetro es un instrumento útil para conocer la fuerza de los objetos. El elemento principal del dinamómetro es el resorte puesto que la elongación de este corresponde a la medida de fuerza aplicada. Al colocarse un peso mayor a la capacidad recuperadora del resorte escogido, la deformación será irreversible. 6. Referencias. · Determinacion de la constante de un resorte. Disponible en: https://www.youtube.com/watch? v=WuuhQ_6L7t0&feature=youtu.be · Serway, R. A.; Faughn, J. S. y Moses, C. J. (2005). Física. Cengage Learning Editores. ISBN 970-686-377-X

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