LEY DE HOOKE , Ejercicios y fórmulas

Summary

En este video educativo, el maestro introduce la Ley de Hooke, explicando que la deformación de un objeto es directamente proporcional a la fuerza ejercida. Seguidamente, utiliza un resorte como ejemplo para ilustrar cómo la fuerza es igual a la constante de elasticidad multiplicada por el desplazamiento. El maestro guía a los estudiantes a través de problemas prácticos para aplicar la ley, enseñando a convertir unidades y a calcular la constante de elasticidad. El video también prepara a los estudiantes para el tema del movimiento armónico simple.

Takeaways

• 😀 La sesión comienza con una introducción motivadora para los estudiantes, destacando la importancia del esfuerzo y el apoyo mutuo en tiempos difíciles.
• 🔬 Se presenta el tema de la Ley de Hook, una ley fundamental en física relacionada con el comportamiento elástico de los sólidos.
• 📚 Se explica que la Ley de Hook, formulada por Robert Hooke en 1660, establece que la deformación de un objeto es directamente proporcional a la fuerza aplicada.
• 📏 Se ilustra la ley con un resorte, donde la fuerza elástica tiende a devolver al resorte a su longitud inicial, y se define el comportamiento cuando se estira o se comprime.
• 🧮 Se aclara la importancia de los signos negativos y positivos en la fórmula de la Ley de Hook, indicando la dirección de la deformación (compresión o estiramiento).
• 📐 Se detalla la fórmula de la Ley de Hook: F = -kx, donde F es la fuerza, k es la constante de elasticidad y x es la distancia de desplazamiento.
• 🔢 Se enfatiza la necesidad de realizar conversiones de unidades en problemas físicos, como de gramos a kilogramos y de centímetros a metros.
• 📉 Se explica cómo calcular la constante de elasticidad (k) a partir de la fuerza y el desplazamiento, y se ejemplifica con problemas prácticos.
• 📚 Se menciona la relevancia de la constante de elasticidad en diferentes posiciones y condiciones, como vertical y horizontal.
• 📘 Se resalta la aplicación práctica de la Ley de Hook para resolver problemas relacionados con la deformación y el peso de objetos.

Q & A

¿Qué es la Ley de Hooke y qué principio describe?

La Ley de Hooke, también conocida como la Ley de Elasticidad, describe que el desplazamiento o deformación sufrido por un objeto sometido a una fuerza es directamente proporcional a la fuerza deformante. Esto significa que a mayor fuerza, mayor será la deformación.

¿Quién formuló la Ley de Hooke y en qué año?

La Ley de Hooke fue formulada en 1660 por el científico británico Robert Hooke, contemporáneo del famoso Isaac Newton.

¿Cuál es la fórmula matemática de la Ley de Hooke?

La fórmula de la Ley de Hooke es F = -kx, donde F representa la fuerza, k es la constante de elasticidad y x es la distancia de desplazamiento o deformación del resorte desde su posición de equilibrio.

¿Qué significa el signo negativo en la fórmula de la Ley de Hooke?

El signo negativo en la fórmula de la Ley de Hooke indica la dirección de la fuerza en relación con la deformación del resorte. Si el resorte está comprimido, el signo será negativo, y si está estirado, será positivo.

¿Cómo se calcula la constante de elasticidad (k) en la Ley de Hooke?

Para calcular la constante de elasticidad (k), se divide la fuerza aplicada (F) entre la distancia de desplazamiento (x). Es decir, k = F/x.

Si un resorte se deforma 15 centímetros con una masa de 200 gramos, ¿cuál sería la constante de elasticidad si se asume que la masa es la fuerza aplicada?

Primero se convierten las unidades: 200 gramos a kilogramos (0.2 kg) y 15 centímetros a metros (0.15 m). Luego, se calcula la fuerza como el peso de la masa (0.2 kg * 9.8 m/s² = 1.96 N). Finalmente, la constante de elasticidad k se calcula como 1.96 N / 0.15 m, dando como resultado 13.1 N/m.

¿Qué sucede cuando un resorte es estirado 11 centímetros sobre una mesa, después de haber sido estirado 5 centímetros verticalmente con una carga de 50 newtons?

Si el resorte requiere 50 newtons para estirarse 5 centímetros (0.05 metros), la constante de elasticidad (k) se calcula como 50 N / 0.05 m = 1000 N/m. Para estirarlo 11 centímetros (0.11 metros) sobre la mesa, se aplica la misma constante de elasticidad, y la fuerza requerida sería 1000 N/m * 0.11 m = 110 N.

Si una masa de 15 kilogramos se cuelga de un muelle con una constante elástica de 2100 newton/metros, ¿cuánto se estira el muelle en centímetros?

La fuerza aplicada por la masa es igual a su peso, que es 15 kg * 9.8 m/s² = 147 N. La distancia de estiramiento (x) se calcula como la fuerza dividida por la constante de elasticidad: 147 N / 2100 N/m = 0.07 m, que en centímetros es 7 cm.

¿Cómo se relaciona el peso con la fuerza en el contexto de la Ley de Hooke?

En el contexto de la Ley de Hooke, el peso se considera una forma de fuerza. El peso es la fuerza con la que actúa la gravedad sobre un objeto y se calcula como la masa del objeto multiplicada por la aceleración debido a la gravedad (m * g).

¿Qué significa el alargamiento en el contexto de un resorte y cómo se mide?

El alargamiento en el contexto de un resorte se refiere a la distancia que el resorte se extiende desde su posición de reposo debido a la aplicación de una fuerza. Se mide en unidades de longitud, generalmente en centímetros o metros.