ACTIVIDAD 3

RESUELVE LOS SIGUIENTES EJERCICIOS DE LA LEY DE HOOKE (POR FAVOR PONER NOMBRE DEL ALUMNO)

1. Un muelle se alarga 20 cm cuando ejercemos sobre él una fuerza de 24 N. Calcula:

a) El valor de la constante elástica del muelle Sol: K= 120 N/m

b) El alargamiento del muelle al ejercer sobre él una fuerza de 60 N. Sol: 0.5m

2. Un muelle cuya constante elástica vale 150 N/m tiene una longitud de 35 cm cuando no se aplica ninguna fuerza sobre él. Calcular:

a) La fuerza que debe de ejercerse sobre él para que su longitud sea de 45 cm. Sol: 15 N

b) La longitud del muelle cuando se aplica una fuerza de 18 N. Sol: 47 cm

3. Un muelle de longitud inicial 25 cm adquiere una longitud de 45 cm cuando colgamos de él una masa de 2.2 Kg. Calcular:

a) La constante elástica del muelle. Sol: 107.8 N/m

b) La longitud del muelle cuando colguemos una masa de 2,75 Kg. Sol: 50 cm

4. Un muelle se alarga 12 cm cuando colgamos de él una masa de 1.8 Kg. Calcula:

a) La constante elástica del muelle. Sol: 147 N/m

b) El alargamiento del muelle al colgar una masa de 4.5 Kg. Sol: 0.3m

5. Se cuelga de un muelle una bola de masa de 15 kg, cuya constante elástica vale 2100 N/m, determinar el alargamiento del muelle en centímetros. Sol: 0.07 m

6. Una carga de 50 N unida a un resorte que cuelga verticalmente estira el resorte 5 cm. el resorte se coloca ahora horizontalmente sobre una mesa y se estira 11 cm.

a) ¿Qué fuerza se requiere para estirar el resorte esta cantidad? Sol: 110N

7. Cuando una masa de 500 gr cuelga de un resorte, este se alarga 3 cm ¿cuál es la constante elástica?

8. La constante elástica de un resorte resultó ser de 3000 N/m ¿Qué fuerza se requiere para comprimir el resorte hasta una distancia de 5 cm? 

NOTA: La fecha de entrega será el día viernes 03 de ABRIL del 2020 hasta las 23:59, enviando una fotografía de la actividad concluida con nombre del alumno y firma del tutor, al correo arcos105@hotmail.com actividad mandada después de la hora establecida se considerara como entregada fuera de tiempo y bajara su valor. En físico se revisara el primer día de clases después de la contingencia. 

LEY DE HOOKE.

Un cuerpo con masa m se mueve horizontalmente sin fricción, de modo que solo puede desplazarse en el eje x. El cuerpo esta conectado a un resorte de masa despreciable que puede estirarse (elongación) o comprimirse (compresión). Si el cuerpo se desplaza (x) respecto a su posición de equilibrio, la fuerza del resorte tiende a regresarlo a su posición central. A una fuerza con esta característica se le conoce como fuerza de restitución o restauradora.

Cuando un objeto es sometido a fuerzas externas, sufre cambios de tamaño o de forma; o de ambos. Estos cambios dependen de las fuerzas intermoleculares que existen en el interior del material; es decir, sufre un esfuerzo o tensión en el interior del material, que provoca la deformación del mismo.

Donde la Ley de Hooke se enuncia de la siguiente manera: “La fuerza que ejerce el resorte sobre un cuerpo (fuerza de restitución) es directamente proporcional al desplazamiento respecto al equilibrio”.

La fórmula básica de la ley de Hooke es la siguiente:

 F = -kx  (horizontal)

w = -kx (vertical)

El signo menos de la Ley de Hooke indica que la fuerza tiene sentido opuesto al desplazamiento.

Donde:

• F es la fuerza deformante
• x es la longitud de la compresión o alargamiento
• k es la constante de proporcionalidad bautizada como constante de resorte, generalmente expresada en Newtons sobre metros (N/m).
• El valor de la constante depende de la forma del resorte y del material que ha sido construido.

Para el cálculo de x son necesarias dos mediciones: la longitud inicial (L₀) y la final (L_f), para el cálculo de ΔL o la variación de longitud, es decir, la deformación. De allí que la ley pueda ser también: ΔL = L_f - L_o

 F = -kΔL 

Por ejemplo, cuando un resorte se estira o comprime, su fuerza se opone al desplazamiento, es decir, se trata de una fuerza restauradora. Por lo que resulta que: una vibración ondulatoria requiere siempre una fuerza restauradora.

Los ejemplos comunes en que se utiliza La Ley de Hooke son: una masa suspendida en un resorte, las oscilaciones pequeñas de un péndulo simple, las de un péndulo torsional, etc. Donde no es válida, si la fuerza externa supera el límite de resistencia que ofrece una material para no quedar deformado permanentemente. Al máximo esfuerzo que un material puede soportar antes de quedar permanentemente deformado se denomina límite de elasticidad.

EJERCICIO RESUELTO:

MOVIMIENTO VIBRATORIO ARMÓNICO SIMPLE

CLASIFICACIÓN DE LAS ONDAS

¿Qué es una onda?

Es una perturbación que se propagan oscilando periódicamente, a través de un medio material deformable (elástico) o en el vacío.

Aunque su definición no nos resulta tan familiar, cotidianamente interaccionamos con las ondas al percibir fenómenos como la luz, el sonido, las olas del mar, el movimiento de un cuerda, las señales de radio y telefonía celular, entre otros.

Formación de una onda.

Una onda se forma cuando una perturbación, produce un impacto en una determinada partícula del medio, a esta zona se le denomina foco de la onda y a partir de allí, se genera la oscilación periódica o movimiento ondulatorio, en todas las direcciones, por las que se extiende a partir del foco, siempre y cuando se conserven las mismas características físico- químicas.

Las ondas se clasifican de acuerdo los criterios que a continuación se describen:

1. Medio de propagación.
2. Dirección de propagación
3. Movimiento de las partículas del medio material
4. En función de su periodicidad

1. Medio de propagación.

Ondas mecánicas: son aquellas ondas que viajan de un lugar a otro a través de un medio deformable o elástico, originando una perturbación temporal en este medio, sin que este se transporte de un lugar a otro.

Esta perturbación ocasiona cambios en la posición, velocidad y energía de sus átomos o moléculas

Son ejemplo de este tipo de ondas el sonido, una onda sísmica, una ola, la onda de una cuerda, entre otras.

Ondas electromagnéticas: son aquellas ondas que no necesitan de un medio material para propagarse, pues se difunden aún en el vacío, como por ejemplo la luz visible, rayos X, rayos infrarrojos, rayos ultravioletas, ondas de radio, microondas, entre otras.

2. Dirección de propagación

Ondas unidimensionales: son aquellas que se propagan a lo largo de una sola dirección del espacio, como las ondas en los muelles o en las cuerdas. Si la onda se propaga en una dirección única, sus frentes de onda son planos y paralelos.

Ondas bidimensionales o superficiales: son ondas que se propagan en dos direcciones, como por ejemplo las ondas que se producen en una superficie líquida en reposo cuando, por ejemplo, se deja caer una piedra en el agua.

Ondas tridimensionales o esféricas: son ondas que se propagan en tres direcciones. Sus frentes de ondas son esferas concéntricas que salen de la fuente de perturbación expandiéndose en todas direcciones.

3. Movimiento de las partículas del medio material

Ondas longitudinales: son aquellas que se caracterizan porque las partículas del medio se mueven o vibran paralelamente a la dirección de propagación de la onda. Por ejemplo, las ondas sonoras y las ondas de un resorte.

Ondas transversales: son aquellas que se caracterizan porque las partículas del medio vibran perpendicularmente a la dirección de propagación de la onda. Por ejemplo, las olas del mar y las ondas que se propagan en una cuerda.

En el siguiente esquema se muestra la dirección de propagación de este tipo de ondas.

4. En función de su periodicidad

Ondas periódicas: la perturbación local que las origina se produce en ciclos repetitivos por ejemplo una onda senoidal.

Ondas no periódicas: la perturbación que las origina se da aisladamente o, en el caso de que se repita, las perturbaciones sucesivas tienen características diferentes.

Las ondas mecánicas presentan fenómenos conocidos como pulso, tren de ondas, frente de onda y rayo o vector de propagación. A continuación describiremos cada uno de ellos.

El movimiento de cualquier objeto material en un medio (aire, agua, etc.), es una fuente de propagación de ondas, ya que éste al moverse perturba el medio que lo rodea, originando los fenómenos conocidos como pulso o tren de ondas.

Cuando se propaga un impulso único o una sola vibración en el extremo de un cuerpo tenso, como por ejemplo una cuerda o un resorte, se origina en estos, un tipo de onda llamada pulso. 

Un frente de onda es el lugar geométrico que une todos los puntos que, en un instante dado, se encuentran en idéntico estado de vibración, es decir, tienen igual fase.

El rayo o vector de propagación, es la línea que señala la dirección en que se desplaza cualquiera de los puntos de un frente de onda. Cuando el medio en que se propaga la onda es homogéneo, la dirección de los rayos siempre es perpendicular.

ACTIVIDAD 1 Y 2

ACTIVIDAD 1

INVESTIGA LAS PREGUNTAS QUE SE PLANTEAN A CONTINUACIÓN Y CONTÉSTALAS EN TU CUADERNO: 

1.- ¿Cómo se define el movimiento?

2.- ¿Cuáles son los tipos de movimientos que conoces, según la trayectoria que describen?

3.- ¿Qué es la aceleración?

4.- Define y enuncia en el sistema internacional e inglés, las unidades de las magnitudes que se enlistan a continuación.

a) Masa:

b) Tiempo:

c) Longitud:

d) Rapidez:

e) Aceleración:

f) Fuerza:

g) Energía:

h) Potencia:

5.- ¿Cómo se propagan los sismos?

6.- ¿Qué es el movimiento armónico?

7.- ¿Qué es el movimiento periódico?

8.- ¿Qué entiendes por ondas?

9.- Menciona y describe dos ejemplos de ondas que has observado en tu entorno.

10.- ¿Qué características presentan las ondas observadas en tu entorno?

11.- Describe con tus palabras a que se refieren los conceptos de reflexión y refracción de las ondas.

12.- ¿Qué es el espectro electromagnético?

13.- ¿Por qué crees que podemos ver los objetos?

14.- ¿Cuál es la rapidez de propagación de la luz?

15.- Anota a través de qué medio (s), se propaga el sonido

16.- Describe como se genera el efecto Doppler.

17.- ¿Cómo se forma una onda?

18.- ¿A través de qué medios se propagan las ondas?

19.- ¿Qué es una onda mecánica?

ACTIVIDAD 2

Realiza un cuadro sinóptico del tema MOVIMIENTO VIBRATORIO ARMÓNICO SIMPLE que se encuentra en este Blogger.

NOTA: La fecha de entrega será el día viernes 27 de marzo del 2020 hasta las 23:59, enviando una fotografía de la actividad concluida con nombre del alumno y firma del tutor, al correo arcos105@hotmail.com actividad mandada después de la hora establecida se considerara como entregada fuera de tiempo y bajara su valor. En físico se revisara el primer día de clases después de la contingencia.