Este documento presenta dos prácticas de laboratorio para determinar la constante elástica de un muelle a través de dos métodos: midiendo el alargamiento del muelle bajo diferentes cargas y midiendo el período de oscilación del muelle cuando se suelta desde diferentes elongaciones iniciales. La primera práctica implica medir el alargamiento del muelle bajo varias fuerzas y construir una gráfica de fuerza-alargamiento para determinar la pendiente, que es igual a la constante elástica. La segunda práctica implica medir el período
1. Departamento de Física y Química del I.E.S. Pedro Mercedes
Trabajos de laboratorio Nivel: 2º de Bachillerato
Práctica nº 1: Determinación de la constante elástica de un muelle (Ley de Hooke)
1. Objetivos:
a. Analizar el alargamiento de un muelle con
relación a la fuerza deformadora.
b. Obtener la ley que relaciona fuerzas y
deformaciones (Ley de Hooke)
c. Determinar la constante elástica del muelle
2. Materiales:
a. Base soporte con nuez doble y inzas de bureta.
b. Muelle.
c. Regla graduada.
d. Portapesas.
e. Pesas de 10, 50 y 100 g.
3. Fundamentos teóricos.
El objetivo de esta práctica consiste en obtener una ley
científica, por lo que los únicos fundamentos son los relacionados con
las ecuaciones de las funciones lineales.
a) Leyes físicas y trabajos prácticos
Para obtener las ecuaciones que expresan cuantitativamente
las leyes físicas, una vez obtenidos los valores y recogidos en tablas
existen varios métodos para poder analizar su variación.
Si analizamos la relación entre dos variables y comprobamos
que son directamente proporcionales y las representamos gráficamente obtendremos una línea
recta cuya ecuación es: y = m ⋅ x + n
Donde m es la pendiente y n la ordenada en el origen, que
pueden determinarse después de haber ajustado la gráfica.
∆y
m= : n = y 0 , es decir el valor de y para x=0
• ∆x
• •
En los trabajos experimentales y debido a los errores
• •
cometidos, es fácil que los puntos no representen una línea
recta, por lo que se procederá a realizar un ajuste lineal, en
nuestro caso buscando una ínea que represente de manera
aproximada la “media” de los puntos obtenidos.
No obstante hay métodos más rigurosos para realizar
este ajuste lineal, como el de los mínimos cuadrados, que seguramente utilizaréis en cursos sucesivos.
Para realizar la práctica y el informe pueden ayudarte las siguientes preguntas:
1. ¿Qué línea se obtiene en la grafica?. En el caso de que se ajuste de forma aproximada a
2. una línea recta, trázala con una regla y determina su pendiente.
2. ¿Cómo son entre sí los incrementos de fuerza y desplazamiento x? ¿Qué ley justifica
esta relación?
3. ¿Cuánto vale la constante elástica del resorte?. Exprésala en unidades del S.I.
4. Método experimental.
a. Planificar el trabajo.
b. Realizar el montaje.
c. Ir cargando el portapesas con 20, 40, 60, 80 y 100g y recoger en una tabla fuerzas (F
en Newton) y alargamientos ( ∆l = l − l 0 ) en milímetros, completando la tabla
siguiente.
d. Repetir las medidas y anotar los valores medios.
e. Representar y ajustar la gráfica F(N)- ∆L(m) en papel milimetrado
f. Establecer la ecuación que representa la gráfica.
g. Hacer una estimación de la validez de los resultados.
Experiencia Masa (gramos) ∆L = L-L0 (metros) F = m · g (N)
3. Práctica nº 2: Determinación de la constante elástica de un
muelle por el método dinámico.
1. Objetivos:
Determinar la constante elástica de un muelle mediante la
medición del periodo Analizar el alargamiento de un muelle con
relación a la fuerza deformadora.
2. Materiales:
Los mismos que para la práctica anterior más un cronómetro.
3. Fundamento teórico
Si un muelle se estira ligeramente y se aparta de su posición de equilibrio mediante una ligera
sobrecarga, al soltarlo, comienza a oscilar alrededor de dicha posición. La fuerza recuperadora, F, es
proporcional y de signo contrario al desplazamiento (elongación), x, por lo que se trata de un
movimiento vibratorio armónico simple.
Por tanto vamos a determinar la constante mediante el periodo del péndulo, que deberás obtener de
tus apuntes o libro de texto.
4. Procedimeinto
1.- Una vez realizado el montaje anterior, coloca en el portapesas alguna pesa, de manera que el
muelle experimente una elongación apreciable.
2.- Estira un poco más el muelle con la mano, suéltalo y déjalo oscilar libremente. Es decir, de manera
que la única fuerza inicial sea el peso de la masa.
3.- Cronometra el tiempo empleado en dar unas 20 oscilaciones.
4.- Realiza el procedimiento con 10 g, 20 g, 30 g, 40 g y 50 g.
5.- Recoge los datos obtenidos en la tabla.
6.-. Analiza y compara los resultados.
Experiencia Masa (gramos) t de 20 oscilaciones T (s) k (N/m)