1.1 Midiendo fuerzas
Actividad
El newton
Sobre un cuerpo actúa siempre al menos una fuerza: la atracción que la Tierra ejerce a distancia sobre él, llamada peso. Si la masa del objeto es m, su peso es mg. Pues bien, sobre una masa de un kg la Tierra ejerce una fuerza de 9,8 newtons (9,8 N), donde el newton es la unidad de fuerza en el Sistema Internacional.
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La ley de Hooke
Para establecer la relación entre fuerza y alargamiento, vas a realizar la siguiente experiencia en el laboratorio, y después comprobarás los resultados utilizando un simulador.
A partir de datos experimentales, la ley de Hooke afirma que el estiramiento producido al aplicar una fuerza F a un muelle es directamente proporcional al valor de la fuerza y al tipo de muelle, de acuerdo con la expresión ∆x=kF.
También se puede expresar diciendo que la fuerza necesaria para producir un alargamiento ∆x es proporcional al valor del alargamiento, y entonces se expresa como F=k∆x.
Ten en cuenta que la K tiene un significado distinto en cada caso: en el primero es el alargamiento producido al aplicar al muelle la unidad de fuerza, mientras que en el segundo es la fuerza que hay que aplicar al muelle para producir un alargamiento unidad.
Actividad de Lectura
Determinación de la constante elástica de un muelle (I)
Vas a determinar la constante de un muelle realizando el montaje de la figura anterior, midiendo lo que se alarga el muelle según sea el peso que colocas en el portapesas. Utiliza las pesas de que dispones, elabora una tabla de datos con el alargamiento producido en cada caso, calcula la constante elástica del muelle y escribe la ley de Hooke para este muelle.
Ten en cuenta las unidades de cada magnitud y utiliza en la ecuación el valor medio de la constante obtenido a partir de todas las medidas realizadas.
Actividad de Lectura
Determinación de la constante elástica de un muelle (II)
Utiliza el siguiente simulador para determinar el efecto
producido por una masa colgada de un muelle y el valor de la constante
elástica de cada uno de los muelles.
Con ese fin, cuelga desde 100 a 600 g en los tres muelles y anota el estiramiento producido en cm en cada caso. Ten en cuenta que por cada 100 g la fuerza producida es de 0,98 N, aunque vas a aproximarla a 1 newton (1 N) para simplificar.
Elabora una tabla de datos y calcula la constante elástica de cada uno de los tres muelles.
El dinamómetro
Un dinamómetro no es mas que un muelle calibrado, de forma que en lugar de indicar cuánto se estira marca el valor de la fuerza necesaria para producir ese estiramiento.
Si observas diferentes dinamómetros verás que si el muelle es poco consistente, se estira mucho aplicando poca fuerza, pero si se trata de un muelle hecho con hilo grueso, necesita una fuerza muy intensa para estirarse.
Para saber el peso de un objeto, no tienes mas que colgarlo y leer lo que marca el dinamómetro. Fíjate en el dibujo: el bloque de peso mg estira el muelle, que realiza una fuerza F para sostenerlo. Esta fuerza es la que marca el dinamómetro.
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Actividad
El peso de los cuerpos
Una masa de un kilogramo colgada de un dinamómetro tiene un peso de 9,8 N (que se suele aproximar a 10 N).