Resortes y la ley de Hooke
Summary
TLDREste video educativo explora los principios básicos de los resortes, explicando su capacidad para retomar su forma original tras ser deformados. Se ilustra cómo la fuerza aplicada afecta su comprimido o estiramiento, y cómo se relaciona de manera lineal según la ley de Hooke. Se presentan ejemplos prácticos para calcular la constante de elasticidad 'k', y se demuestra que la fuerza de restitución es proporcional y en dirección opuesta al desplazamiento, lo que es crucial para entender el comportamiento de los resortes en diferentes situaciones.
Takeaways
- 😀 Los resortes son materiales en espiral que retoman su forma original después de ser deformados.
- 📏 El estado natural del resorte es cuando no hay fuerzas ejercidas sobre él, también conocido como estado de reposo.
- 🔍 Al aplicar una fuerza de 5 newtons, el resorte se comprime y se desplaza hacia la izquierda en 10 metros.
- ⚖️ La relación entre la fuerza aplicada y el desplazamiento del resorte es lineal, según la ley de Hook.
- 📉 La fuerza de restitución del resorte es proporcional y en dirección contraria al desplazamiento.
- 🔢 La ecuación de la fuerza de restitución del resorte se describe como F = -k * x, donde k es la constante de elasticidad del resorte.
- 🔄 Al duplicar la fuerza aplicada sobre el resorte, también se duplica el desplazamiento que experimenta el resorte.
- 🔄 Al aplicar una fuerza de 10 newtons, la fuerza de restitución es de 10 newtons pero en dirección opuesta.
- 🔄 Al aplicar una fuerza de 2 newtons hacia la derecha, el resorte se estira y la fuerza de restitución es de 2 newtons hacia la izquierda.
- 📚 La ley de Hook, en honor al físico británico Robert Hooke, establece que la fuerza de restitución es directamente proporcional al desplazamiento.
Q & A
¿Qué son los resortes y cómo se describen en el guion?
-Los resortes son materiales en espiral que tienen la capacidad de retomar su forma original después de ser deformados. En el guion, se describen como objetos que pueden ser comprimidos o estirados dependiendo de la fuerza aplicada.
¿Cuál es el estado natural de un resorte según el guion?
-El estado natural de un resorte es cuando no se le aplica ninguna fuerza y se encuentra en su forma original, también llamado estado de reposo.
Si aplicamos una fuerza de 5 newtons a un resorte, ¿qué sucede con su punto final?
-Cuando se aplica una fuerza de 5 newtons, el resorte se comprime y su punto final se desplaza hacia la izquierda, en este caso, se menciona un desplazamiento de 10 metros.
¿Cómo varía el desplazamiento del resorte al aplicar una fuerza de 10 newtons en lugar de 5?
-Según la ley de Hook, si se aplica una fuerza de 10 newtons, el desplazamiento del resorte será proporcional, es decir, duplicará el desplazamiento de 5 newtons, resultando en un desplazamiento de 20 metros.
¿Qué es la relación entre la fuerza applied y el desplazamiento del resorte?
-La relación entre la fuerza aplicada y el desplazamiento del resorte es lineal, lo que significa que la fuerza de restitución es proporcional y en dirección contraria al desplazamiento.
¿Cómo se calcula la constante k en la ley de Hook para un resorte específico?
-La constante k se calcula dividiendo la fuerza aplicada por el desplazamiento resultante. Por ejemplo, si se aplica una fuerza de 5 newtons y el desplazamiento es de 10 metros, k sería 0.5 newtons por metro.
¿Qué sucede si la fuerza aplicada es de 10 newtons y la constante k se sabe que es 1/2?
-Si la fuerza aplicada es de 10 newtons y la constante k es 1/2, el desplazamiento del resorte sería de 20 metros, ya que la fuerza de restitución sería de 10 newtons pero en dirección opuesta.
¿Cuál es la ley de Hook y cómo se relaciona con el comportamiento de los resortes?
-La ley de Hook es una ley fundamental de la mecánica que establece que la fuerza de restitución de un resorte es directamente proporcional al desplazamiento, y esta relación es lineal. Se le nombra en honor al físico británico Robert Hooke.
Si aplicamos una fuerza de 2 newtons hacia la derecha a un resorte, ¿cuál es la fuerza de restitución y cómo se desplaza?
-Si se aplica una fuerza de 2 newtons hacia la derecha, la fuerza de restitución será de 2 newtons pero hacia la izquierda, y el resorte se desplazaría 1 metro, asumiendo que la constante k es 2 newtons por metro.
¿Cómo se puede utilizar la información sobre la relación lineal entre fuerza y desplazamiento en aplicaciones prácticas?
-La relación lineal entre fuerza y desplazamiento se puede utilizar para diseñar sistemas de amortiguación, como suspensiones de vehículos, o para calcular la tensión en cables y resortes en estructuras mecánicas.
Outlines
🔍 Introducción a los resortes y su comportamiento
El primer párrafo introduce el concepto de resorte, describiendo cómo estos materiales espirales retoman su forma original después de ser deformados. Se explica que el punto final del resorte, su estado natural sin fuerzas aplicadas, es donde se mide su posición. Se explora cómo la aplicación de una fuerza de 5 newtons altera este punto, desplazándolo hacia la izquierda y comprimiendo el resorte. Se plantea la pregunta de si la relación entre la fuerza aplicada y el desplazamiento es lineal o cuadrática, y se sugiere que la comprensión de esta relación es crucial para entender el comportamiento de los resortes.
📏 Ley de Hook y su aplicación práctica
El segundo párrafo profundiza en la relación lineal entre la fuerza de restitución de un resorte y su desplazamiento, conocida como la Ley de Hook. Se ilustra cómo la fuerza de restitución es proporcional y en dirección contraria al desplazamiento. Se calcula la constante de elasticidad 'k' a partir de la aplicación de fuerzas de 5 y 10 newtons, demostrando que el desplazamiento es proporcional a la fuerza. Además, se discute cómo la fuerza de restitución actúa en oposición al movimiento del resorte y cómo esto se manifiesta en la dirección y magnitud de la fuerza.
🔄 Ejemplos adicionales y conclusión
El tercer párrafo ofrece un ejemplo adicional para reforzar la comprensión de la Ley de Hook, aplicando una fuerza de 2 newtons en dirección opuesta al estiramiento normal del resorte. Se calcula la constante 'k' nuevamente, mostrando que la fuerza de restitución es igual en magnitud pero opuesta en dirección a la fuerza aplicada. Se concluye con una invitación a explorar más ejemplos en futuras sesiones, manteniendo el interés y el aprendizaje en la temática de los resortes.
Mindmap
Keywords
💡Resorte
💡Estado natural
💡Fuerza
💡Desplazamiento
💡Fuerza de restitución
💡Ley de Hook
💡Constante de Hook (k)
💡Compresión
💡Extensión
💡Proporcionalidad
Highlights
Resortes son materiales en espiral que retoman su forma original después de ser deformados.
El estado natural del resorte es cuando no hay fuerzas interactuando sobre él.
La fuerza de 5 newtons comprime el resorte, cambiando su punto de reposo.
El desplazamiento del resorte a 10 metros indica una compresión debido a la fuerza aplicada.
La relación entre la compresión del resorte y la fuerza aplicada es lineal.
La fuerza de restitución del resorte es proporcional y en dirección contraria al desplazamiento.
La fuerza de restitución se calcula como proporcional a la fuerza aplicada (5 newtons = 10k).
La constante k del resorte se determina a 1.5 newtons por metro.
Duplicar la fuerza aplicada sobre el resorte (10 newtons) duplica también el desplazamiento.
La ley de Hook describe la relación lineal entre la fuerza de restitución y el desplazamiento del resorte.
La ley de Hook es un concepto fundamental en la física de los resortes.
Al aplicar una fuerza de 2 newtons hacia la derecha, el resorte se estira 1 metro.
La fuerza de restitución en este caso es de 2 newtons, pero en dirección opuesta a la fuerza aplicada.
La constante k se calcula nuevamente, encontrándose que es igual a 2 newtons por metro.
Un desplazamiento de 2 metros hacia la derecha produce una fuerza de restitución de 4 newtons hacia la izquierda.
La relación lineal entre la fuerza y el desplazamiento es una propiedad clave de los resortes.
Transcripts
aprendamos un poco de Resortes digamos
que tengo ahora un resorte todo el mundo
Más o menos ubica los resortes son como
como este tipo de materiales hechos como
en espiral que tienen esa habilidad de
retomar su su su forma original después
de de formarlo y digamos que tenemos
este resorte aquí digamos sobre el suelo
y que está justo pegado a la pared okay
entonces este resorte está pegado a la
pared Muy bien Entonces digamos que este
es su estado natural Okay ahí no le
estamos aplicando ninguna fuerza
entonces este punto final vamos a medir
Dónde se encuentra este punto final
sobre o digamos vamos a ver qué le va
pasando a medida que nosotros Le vamos
aplicando fuerzas pero este es el estado
natural digamos el estado de reposo sin
ninguna fuerza interactuando sobre él
ahora pintemos este mismo este mismo
resorte digamos aquí volvemos a tener
este Este muro donde está atado y el
suelo muy bien debería hacerlo más
derechito muy bien Ahí está y vamos a
marcar dónde estaría el punto digamos de
reposo ahora pensemos que estamos
aplicándole a este resorte una fuerza de
5 newt muy bien entonces nuevamente al
aplicarle una fuerza de 5 newtons lo que
va a ocurrir con este punto es que se
comprime un poco verdad si antes estaba
aquí al aplicarle una fuerza digamos de
de de 5 newt y va va en esta va en esta
dirección hacia la izquierda verdad
entonces son son -5 New digamos que
tuvimos un desplazamiento de 10
metr muy bien entonces si tenemos un
desplazamiento de 10 m estamos pensando
que este resorte se comprimió debido a
que yo efectuo Perdón yo yo le imprimí
una fuerza a este resorte muy bien
entonces La pregunta es la siguiente
Cuánto se desplazará este punto hacia la
izquierda si yo aplico ahora no no no 5
newt verdad Si ahora aplico 10 New la
pregunta Bueno será será la relación
digamos lineal o será cuadrática o no sé
no sé puede haber muchísimos casos Okay
y de hecho tú ya puedes más o menos
intuir a lo mejor qué ocurre pero lo que
s es un hecho es que se va a comprimir
verdad eso eso sí lo sabemos va a estar
más comprimido así que hagamos el
experimento digamos que
apachurras de fuerza este resorte muy
bien entonces lo que sabemos es que se
va a comprimir ahora qué tanto se
comprime bueno eso ya ya es distinto
Entonces si aquí estaba el
reposo digamos aquí digamos Aquí estaba
cuando aplicamos 5
newtons ahora este va a estar acá Okay
quizás de hecho lo pinté de más
Okay entonces y digamos este este más o
menos de de los 10 m estaba más como por
acá y resulta que esta relación es
lineal y y qu qué digo cuando cuando la
relación es lineal estoy pensando que la
la digamos la distancia a la cual se o
qué tanto se comprime el el resorte es
proporcional a la fuerza que le
aplicamos Entonces si aquí le estamos
aplicando una fuerza de -1 New y digo
-10 New porque estamos aplicándolo hacia
la izquierda verdad entonces lo que sí
sabemos y que bueno se tiene una
ecuación para describir esto es que la
fuerza de
restitución la fuerza de restitución de
nuestro resorte es proporcional en
dirección contraria al desplazamiento de
nuestro de nuestro resorte muy bien
entonces si nosotros en este caso por
ejemplo en este en este segundo ejemplo
tuvimos un des desplazamiento de -10 m
porque se desplazó hacia la izquierda y
siempre ha sido esa nuestra convención
verdad que si nos desplazamos hacia la
izquierda Entonces tendremos eh un un
signo negativo Entonces tenemos de aquí
que la
fuerza aquí tenemos que la fuerza es - k
* -10 m verdad por -10 vamos a dejarlo
así muy bien entonces lo que tenemos
esto simplemente son 10 k y Nuestra
fuerza de cuánto fue la fuerza fue de 5
newt verdad y y ahora ojo esta fuerza la
fuerza de restitución ahorita vamos a
ver pero Tendremos que es de 5 New y
esto debe ser igual a 10k entonces la k
es igual a Digamos si pasamos dividiendo
el 10 tendremos 1 medio verdad 1 medio y
ahora la fuerza es positiva por la
siguiente piensa en en esto nosotros
aquí estamos aplicando una fuerza de 5
New supongamos que el resorte ya nos
está acelerando muy bien y por eh Por
ello como ya no se acelera quiere decir
que hay una fuerza igual de grande que
que la de 5 newt pero en dirección
opuesta verdad por eso eso es que
ponemos este menos porque la fuerza de
restitución que es aquella fuerza que
tenemos cuando este resorte ya no
acelera esta fuerza de restitución va en
dirección contraria al movimiento verdad
por eso es que lleva nuestro nuestro
signo menos Muy bien Entonces eso es lo
que pasa con los resortes y de hecho
podemos utilizar Ya esta información
para saber más cosas cuando aplicamos
otra fuerza distinta Por ejemplo si ya
no aplicamos 5 Newton sino vamos a
aplicar ahora 10 newtons ya sabemos
Cuánto vale la k Entonces tendremos que
la fuerza es igual a - 1/2 x muy bien
entonces si ahora tenemos que Nuestra
fuerza fue de 10 newt entonces la de
bueno 10 newtons hacia la izquierda la
fuerza de restitución va a ser de 10 New
pero hacia la derecha verdad Y esto es -
1/2 x si ahora pasamos multiplicando el
- 1/2 tendremos
-20 es igual a x quiere decir que si
nosotros duplicamos la fuerza vamos a
duplicar también el el digamos el
desplazamiento que tiene este resorte
muy bien y eso es algo muy interesante y
esa es justo Una de las propiedades de
que esta relación sea lineal es decir
que sean proporcionales muy bien Vamos a
hacer un último ejemplo
hagamos un último ejemplo no sé digamos
que tenemos
eh tenemos este mismo resorte por
supuesto Ah algo que olvidaba casi
decirles es que esta relación que
tenemos hasta acá arriba tiene un nombre
y de hecho tiene nombre justo porque es
una relación muy importante y esto es la
ley de Hook Okay y se le conoce como ley
de Hook en honor al físico británico a
un físico británico del siglo 1 Muy bien
Entonces digamos ahora que tenemos este
este
resorte Ups vamos a poner un poco más
derecho nuestro muro tenemos nuestro
resorte de la misma forma Okay ahorita
lo pintamos ahí tenemos el resorte muy
bien algo
así muy bien pero ahora vamos a aplicar
una fuerza de 2 newt Okay pero hacia la
derecha quiere decir que estamos
estirando nuestro nuestro resorte y
digamos que logramos moverlo 1 m muy
bien Podemos estirarlo 1 m esto quiere
decir que va a haber una fuerza de
reacción verdad la fuerza de restitución
hacia la izquierda verdad y que también
tiene que ser de 2 newtons entonces
vamos a notar todos nuestros datos
tenemos 2 newtons y se desplazó 1
m se desplazó 1 m Entonces nosotros
podemos ahora calcular Quién es nuestra
constante K
Porque si nosotros aplicamos
eh Si nosotros aplicamos una fuerza de 2
newtons
veamos Entonces si tenemos una fuerza de
2 newtons pero en este caso la fuerza de
restitución va a ser ha a la izquierda
quiere decir que va a ser negativo y
tendremos -2 será igual a - K por la el
desplazamiento que en este caso es 1 m
verdad Y es positivo porque es un
desplazamiento hacia la derecha quiere
decir entonces que nuestra K vale
exactamente 2 y la fuerza de restitución
es
-2x muy bien Y entonces si tenemos un
desplazamiento hacia la derecha por
ejemplo si tenemos un desplazamiento de
2 m quiere decir que la fuerza de
restitución va a ir hacia la izquierda y
será de -4 newtons entonces Espero te
hayas divertido aprendiendo un poco de
Resortes y en los próximos videos
haremos un poquito más de ejemplos de
este estilo
5.0 / 5 (0 votes)