Ley de Hooke
Summary
TLDREn este video educativo, se explora la ley de Hook, una teoría fundamental en mecánica que relaciona la fuerza aplicada a un resorte con su desplazamiento. El presentador, físico Rober Hook, explica que la fuerza es directamente proporcional a la extensión del resorte. A través de un ejemplo práctico, se calcula la extensión total de un resorte al suspender sobre él masas de 15 kg y 5 kg. La explicación detallada y el esquemático visual ayudan a comprender cómo se determina la constante de proporcionalidad y la extensión del resorte, fomentando así el aprendizaje de conceptos físicos clave.
Takeaways
- 🔬 La ley de Hook es fundamental en la física y describe el comportamiento de los resortes.
- 🧐 Robert Hooke, un científico del siglo X, estudió la elasticidad de los resortes y estableció una ecuación para describir su comportamiento.
- 📏 La fuerza que se aplica a un resorte está directamente proporcional a su desplazamiento, según la ecuación de Hooke.
- 🔍 Los resortes pueden ser de tracción, compresión o torsión, y tienen propiedades físicas únicas.
- 📏 El desplazamiento (delta x) es la diferencia entre la distancia inicial y final del resorte.
- 🧮 Para calcular la extensión de un resorte, se restan las distancias inicial y final.
- 📚 La constante de proporcionalidad (K) es una propiedad única de cada resorte, medida en newtonmetros (N·m).
- 📐 En el ejemplo dado, se calcula la constante del resorte usando la masa inicial y la distancia de desplazamiento.
- 📉 Seguidamente, se usa la constante del resorte para determinar la extensión total con la adición de una segunda masa.
- 🎓 El video enseña a resolver problemas prácticos utilizando la ley de Hook, como el cálculo de la elongación de un resorte con diferentes masas.
Q & A
¿Qué es la ley de Hook?
-La ley de Hook, propuesta por el científico Rober Hook, establece que la fuerza que se aplica a un resorte está directamente proporcional a la extensión o compresión que sufre el resorte.
¿Cuál es la ecuación que describe el comportamiento de los resortes según la ley de Hook?
-La ecuación que describe el comportamiento de los resortes es F = k * x, donde F es la fuerza aplicada, k es la constante de proporcionalidad y x es el desplazamiento del resorte.
¿Qué tipos de resortes se mencionan en el guion?
-Se mencionan tres tipos de resortes: de tracción, que se pueden estirar; de compresión, que se pueden comprimir; y de torsión, que se pueden dar vueltas.
¿Qué es la constante de proporcionalidad (k) en la ecuación de la ley de Hook?
-La constante de proporcionalidad (k) es una constante que es propia de cada resorte y se encuentra en las unidades de newton por metro (N/m), indicando la relación entre la fuerza aplicada y el desplazamiento del resorte.
¿Cómo se calcula la extensión de un resorte?
-Para calcular la extensión de un resorte, se resta la distancia inicial a la distancia final, lo que da el desplazamiento (delta x). Luego, se aplica la ecuación de la ley de Hook (F = k * x) para encontrar la constante k y finalmente se resuelve para x en el caso de una fuerza dada.
¿Qué pasos se siguen para resolver el ejemplo del resorte con masas suspendidas?
-Primero, se calcula la constante de proporcionalidad (k) usando la fuerza correspondiente a la primera masa y su desplazamiento. Luego, se aplica esta constante para calcular la extensión total del resorte al agregar una segunda masa.
¿Cómo se determina la fuerza que actúa sobre un resorte cuando una masa está suspendida de él?
-La fuerza que actúa sobre un resorte cuando una masa está suspendida es igual al peso de la masa, que se calcula como la masa multiplicada por la aceleración debido a la gravedad (F = m * g).
¿Cuál es la relación entre la masa y la extensión del resorte en el ejemplo del guion?
-En el ejemplo, la extensión del resorte es directamente proporcional a la masa suspendida, ya que la fuerza que actúa sobre el resorte (y por ende su extensión) aumenta con el aumento de masa.
¿Cómo se convierte la distancia de 4,6 cm al sistema de unidades del resorte en metros?
-Para convertir la distancia de 4,6 cm al sistema de unidades del resorte en metros, se divide por 100, ya que 1 metro equivale a 100 centímetros.
¿Qué conclusiones se pueden sacar del ejemplo resuelto en el guion sobre la extensión total del resorte?
-El ejemplo demuestra que la extensión total del resorte es el resultado de la suma de las fuerzas correspondientes a las masas suspendidas, y que esta extensión se puede calcular usando la ley de Hook una vez conocida la constante de proporcionalidad del resorte.
Outlines
🔬 Introducción a la Ley de Hooke
Este primer párrafo presenta la ley de Hooke, una ley fundamental en física que relaciona la fuerza aplicada a un resorte con su desplazamiento. Se menciona a Robert Hooke, un científico del siglo X que estudió las propiedades de los resortes y su elasticidad. La ley de Hooke se describe como una relación de proporcionalidad directa entre la fuerza ejercida sobre un resorte y su desplazamiento. El vídeo utiliza un ejemplo práctico de un resorte vertical con una masa de 15 kg para ilustrar cómo se calcula la extensión del resorte. Se explica que la fuerza es proporcional a la extensión y se introduce la constante de proporcionalidad (K), que varía para cada resorte. El vídeo también aborda diferentes tipos de resortes y cómo se aplican las fuerzas en ellos.
📐 Cálculo de la Constante de Proportionalidad y Extensión Total del Resorte
En el segundo párrafo, se continúa el análisis del ejemplo práctico, donde se calcula la constante de proporcionalidad (K) del resorte utilizando la masa inicial de 15 kg y su desplazamiento de 4,6 cm. Se realiza el cálculo de la fuerza asociada a la masa y se divide por el desplazamiento en metros para encontrar la constante K. Posteriormente, se introduce una segunda masa de 5 kg y se calcula la extensión total del resorte utilizando la ley de Hooke. Se suman las fuerzas correspondientes a ambas masas y se dividen por la constante K para obtener el nuevo desplazamiento. El vídeo concluye con una extensión total aproximada de 20 cm y anima a los espectadores a suscribirse y comentar si tienen dudas.
Mindmap
Keywords
💡Ley de Hook
💡Resorte
💡Elasticidad
💡Constante de proporcionalidad
💡Desplazamiento
💡Fuerza
💡Masa
💡Gravedad
💡Extensión
💡Ejemplo práctico
Highlights
La ley de Hook es una ley importante para entender la elasticidad de los resortes.
Robert Hook, en el siglo X, estudió los resortes y su elasticidad.
La ecuación de Hook describe el comportamiento de los resortes bajo la acción de una fuerza.
Los resortes pueden ser de tracción, compresión o torsión.
La fuerza que se le aplica a un resorte está dada por una constante de proporcionalidad multiplicado por el desplazamiento.
El resorte intenta conservar su distancia original cuando se le aplica una fuerza.
La elongación de un resorte se calcula restando la distancia inicial de la final.
La fuerza aplicada a un resorte es directamente proporcional a su extensión.
La constante de proporcionalidad (K) es una constante del resorte que varía según cada uno.
Para resolver ejercicios de la ley de Hook, se necesita conocer la fuerza y el desplazamiento.
Se calcula la constante del resorte dividiendo la fuerza por el desplazamiento.
El ejercicio práctico muestra cómo calcular la extensión total de un resorte con masas adicionales.
La masa suspendida en un resorte vertical causa una extensión que se mide en centímetros.
La fuerza asociada al peso de las masas se suma para calcular la extensión total del resorte.
La extensión total del resorte se calcula usando la ecuación de la ley de Hook.
El resultado final se expresa en centímetros tras la conversión de metros.
El video finaliza con una invitación a suscribirse y preguntar dudas en los comentarios.
Transcripts
Hola amigos de YouTube Bienvenidos a un
nuevo video esta vez Vamos a aprender lo
que es la ley de Hook una ley muy
importante donde vamos a aprender a
comprender o a estudiar los resortes
[Música]
bienvenidos físico Rober Hook en el
siglo X estudió lo que fueron los
resortes y su elasticidad es decir qué
tanto se longan o Qué propiedades tiene
este científico de acuerdo a sus
estudios eh experimentales y científicos
determinó la siguiente ecuación para
describir su comportamiento esta
ecuación nos dice que la fuerza que se
le aplica a un resorte está dada por una
constante de proporcionalidad
multiplicado por un desplazamiento vamos
a entender un poco aquí tenemos un
resorte un resorte es un elemento
mecánico Generalmente es un alambre que
está digamos en espiras y que tiene unas
propiedades digamos unas propiedades
físicas que tiene una distancia si
nosotros le aplicamos una fuerza digamos
hay muchos tipos de resorte nosotros
podemos decir que hay resortes que son
de tracción es decir que se pueden
estirar resortes de compresión que se
pueden comprimir resortes de torsión que
podemos darle vueltas etcétera los más
típicos son de tracción o de compresión
entonces acá tenemos un resorte este
resorte es puede ser como se ve ahí
tanto de compresión como de tracción
vamos a suponer que se le va a aplicar
una fuerza y que este esta fuerza a su
vez el resorte e internamente hace una
fuerza de reacción
intentando tirarlo hacia conservar su
distancia original su distancia x sub c0
por eso es que cuando nosotros estiramos
un resorte y le quitamos eh le dejamos
de aplicar la fuerza el vuel a su
distancia original Cómo calculamos ese
esa elongación que sufre el resorte Pues
si tenemos conocemos una distancia
inicial y luego una distancia final lo
que hacemos Es restar esas distancias y
ahí conocemos como El delta es
desplazamiento este científico Robert
Hook dijo que la fuerza aplicada para
tirar un resorte es directamente
proporcional a la extensión del resorte
es decir entre más distancia tenga que
elongar yo el resorte pues más fuerza
tengo que hacer yo para poder hacerlo
esta función es directamente
proporcional en dentro de esta ecuación
podemos decir que F es la fuerza que se
le aplica al resorte ya sea para
comprimirlo para traccionar para
estirarlo x es el desplazamiento es la
longitud de desplazamiento ya sea de
extensión o de compresión y debe estar
dada en metros y K es una constante de
proporcionalidad es una constante del
resorte que está dado en las unidades
newon metro es decir esta constante es
propia de cada resorte para entender un
poco más este tema vamos a resolver el
siguiente ejemplo nos dicen que una masa
de pun 15 kg está suspendida de un
resorte vertical y desciende una
distancia de 4,6 cm y este queda en
reposo luego se suspende una masa
adicional de5 kg para este ejercicio
debemos calcular Cuál es la extensión
total del resorte bueno como recomiendo
todos los ejercicios hacer un
esquemático un dibujito un muñequito
como lo quieran Llamar aquí tenemos
nuestro resorte está ahí como dije el
ejercicio vertical de este ejercicio se
suspende una masa esta masa inicial es
de pun 155 kg y de acuerdo a esto Si
nosotros comparamos con el resorte en la
posición original Pues aquí tenemos que
es la longitud inicial no nos la está
diciendo el ejercicio pero si nos dice
la distancia de haberle aplicado la
primera masa respecto a la distancia
original son de 4,6 cm es lo que sufrió
el resorte tras haberle aplicado esta
masa aquí en este caso la fuerza que
tira hacia abajo del resorte está
asociad a la masa luego nos dicen que se
le coloca una segunda masa de5 kg es
decir la masa 1 más la masa 2 El resorte
sufre una elongación mucho mayor Y esta
es la elogación que debemos calcular la
fuerza en este caso que tirarías abajo
es la sumatoria de las masas
multiplicado por la gravedad bueno para
resolver este ejercicio Ya vimos en que
aprendimos la ley de Hook que es igual a
la fuerza una constante de
proporcionalidad por el desplazamiento
es la fuerza por lo tanto acá el
ejercicio no nos están dando la
distancia original de una vez nos están
diciendo Cuánto es este desplazamiento
Cuánto es el Delta de X por lo tanto la
ecuación nos queda simplemente que la
fuerza es igual a la constante por x de
acá el ejercicio por ningún lado nos
está mencionando Cuánto es esta
constante pero si nos está diciendo
Cuánto es la fuerza Nos está dando un
desplazamiento al menos para esta parte
inicial por lo tanto para esta primera
parte del ejercicio lo que vamos a hacer
es despejar la constante y vemos que es
igual de tomar la fuerza y dividirla
entre la distancia Entonces vamos a
hacer esto Cuánto es la fuerza que no
están diciendo para la primera parte la
masa 1 que es5 kg por 9,8 m que es la
gravedad esto ya sabemos que kilogramo
metro sobre segundo cuadrado me da
Newton sobre la distancia que se longa
ya hemos dicho 4,6 es cm para pasar
estos 4,6 cm hacemos un factor de
conversión Ya lo hemos visto sabemos que
tenemos que dividir entre 100 porque 1 m
es igual a 100 cm cancelamos centímetros
con centímetros por lo tanto haciendo la
operación matemática
0,15 * 9,8 di
0,046 m Esto me da
31,96 nm recuerdo que aquí arriba me
queda me queda Newton y abajo los metros
por lo tanto la constante de El resorte
en este caso es de
31,96 nm Ya teniendo la constante del
resorte vamos a tomar otra vez la la
ecuación que conocemos de la ley de Hook
y como nos piden calcular la tensión es
decir la distancia para el tercer caso
para esta que tenemos acá por lo tanto
lo que vamos a hacer es despejar en este
caso la x es decir la X La
desplazamiento es igual a la fuerza
dividido la constante de
proporcionalidad la fuerza Pues aquí
tenemos en este caso es la asociada al
peso y vamos a sumar las dos masas pun
15 kg má pun
5.65 *
9,8 dividido la constante
31,96 aquí arriba me da Newton Newton
con Newton se me elimina aquí arriba y
me queda esto pasa arriba Entonces me
queda pun 199 m esto se puede aproximar
a punto do se puede redondear y
pasándolo a centímetros es decir lo
multiplicamos por 100 aquí dividimos por
100 acá multiplicamos y me queda
aproximadamente 20 cm y esta sería la
respuesta al este ejercicio que Cuál es
la elongación total del
resorte esto es todo por este video si
tienes alguna duda alguna inquietud
déjamelo saber abajito en la cajita de
comentarios suscríbete a mi canal física
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recuerden siempre sonreirle a la vida y
nos vemos en un próximo video
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