Programa de Pos título Mención en Ciencias Naturales - Prof.: Karina Avalos V –www.kavalos.cl TALLER 3. ¿Por qué se deforman los cuerpo? OBJETIVOS • Analizar y describir las causas de la deformación de un cuerpo. • Comprender que sobre un cuerpo pueden actuar diferentes fuerzas simultáneamente. • Establecer la relación entre esfuerzo y deformación • Demostrar los efectos de la fuerza. • Describir sistemas en equilibrio. MATERIALES • 1 Resorte metálico. • Masas de distinta medida (100g, 200g, hasta de 500g máximo). • 1 Regla. • 1 Balanza. • 1 Escuadra PROBLEMA Registre sus respuestas Un bloque es conectado a un resorte como muestra la figura de la derecha ¿Qué esperarías que le sucediera físicamente al sistema resorte - masa? . Trate de describir en forma detallada, incluyendo dibujos y variables involucradas en el sistema en estudio.
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TALLER 3.
¿Por qué se deforman los cuerpo?
OBJETIVOS
• Analizar y describir las causas de la deformación de un cuerpo. • Comprender que sobre un cuerpo pueden actuar diferentes fuerzas simultáneamente. • Establecer la relación entre esfuerzo y deformación • Demostrar los efectos de la fuerza. • Describir sistemas en equilibrio.
MATERIALES
• 1 Resorte metálico. • Masas de distinta medida (100g, 200g, hasta de 500g máximo). • 1 Regla. • 1 Balanza. • 1 Escuadra
PROBLEMA Registre sus respuestas
Un bloque es conectado a un resorte como muestra la figura de la derecha ¿Qué esperarías que le sucediera físicamente al sistema resorte - masa? . Trate de describir en forma detallada, incluyendo dibujos y variables involucradas en el sistema en estudio.
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ANTES DE EXPERIMENTAR 1.Realicen el diseño experimental que les permitirá analizar la relación entre las variables involucradas en el sistema resorte -masa, esté diseño deberá ser definido a partir de los objetivos y materiales que tiene en cada grupo en su mesa.
2. Dibuje la curva que obtendrá si gráfica las variables esfuerzo v/s deformación. Justifique
3. Escriban todas las preguntas que le surjan al grupo antes de la experimentación.
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EXPERIMENTACIÓN Una vez que hayan definido claramente diseño experimental según equipamiento disponible, deberán ponerlo en práctica. Para ello tome las siguientes precauciones antes de iniciar su trabajo
No cuelgues masas superiores a 500grs
no dejes las masas colgando en el resorte mucho tiempo, porque este se desforma y puede afectar las restantes mediciones.
Escriba todas las preguntas que le surjan al grupo durante y luego de su experimentación.
REFLEXIÓN Y ANÁLISIS DE DATOS Responda cada una de las preguntas haciendo un análisis físico de sus resultados
1. ¿Qué fue necesario realizar para que el resorte se deformará? Expliquen. 2. ¿Qué factores influyeron en la deformación del resorte?. 3. ¿En qué situación(es) las fuerzas se encuentran equilibradas en el sistema?
Explica. 4. ¿En qué situación(es) las fuerzas no están equilibradas en el sistema? 5. Realice el diagrama de fuerzas que actúan en el sistema masa resorte, con ello
debe indicar direcciones, sentido y magnitud de cada una de las fuerzas individuales y la resultante.
6. ¿Cuándo el resorte no volvería a restituirse? ¿Cuantos Newton necesitaría para ello?
7. ¿Qué deformación experimentará el resorte si se le aplica una fuerza de 5 N? 8. ¿Qué fuerza debería aplicarse al resorte para que se deformara 20 mm?
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APLICACIÓN. ¿Por qué se deforman los cuerpos? Para poder comprender aún mejor la deformación de un resorte , es necesario también tener conocimientos básicos de ELASTICIDAD.
La elasticidad es la propiedad de un material que le hace recuperar su tamaño y forma original después de ser comprimido o estirado por una fuerza externa. Cuando una fuerza externa actúa sobre un material causa un esfuerzo o tensión en el interior del material que provoca la deformación del mismo. En muchos materiales, entre ellos los metales y los minerales, la deformación es directamente proporcional al esfuerzo. Esta relación se conoce como ley de Hooke, así llamada en honor del físico británico Robert Hooke, que fue el primero en expresarla. No obstante, si la fuerza externa supera un determinado valor, el material puede quedar deformado permanentemente, y la ley de Hooke ya no es válida. El máximo esfuerzo que un material puede soportar antes de quedar permanentemente deformado se denomina límite de elasticidad.
La relación entre el esfuerzo y la deformación, denominada módulo de elasticidad, así como el límite de elasticidad, están determinados por la estructura molecular del material.
La distancia entre las moléculas de un material no sometido a esfuerzo depende de un equilibrio entre las fuerzas moleculares de atracción y repulsión. Cuando se aplica una fuerza externa que crea una tensión en el interior del material, las distancias moleculares cambian y el material se deforma. Si las moléculas están firmemente unidas entre sí, la deformación no será muy grande incluso con un esfuerzo elevado.
En cambio, si las moléculas están poco unidas, una tensión relativamente pequeña causará una deformación grande. Por debajo del límite de elasticidad, cuando se deja de aplicar la fuerza, las moléculas vuelven a su posición de equilibrio y el material elástico recupera su forma original. Más allá del límite de elasticidad, la fuerza aplicada separa tanto las moléculas que no pueden volver a su posición de partida, y el material queda permanentemente deformado o se rompe.
Como ya dije anteriormente, la deformación que experimenta un cuerpo es directamente proporcional al esfuerzo producido. Dicha relación entre ambas magnitudes se la conoce como LEY de HOOKE, publica en
“La Fuerza que devuelve un resorte a su posición de equilibrio es proporcional al valor de la distancia que se desplaza de esa posi ción”.
Robert Hooke
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Donde: F = fuerza aplicada al resorte K = constante de proporcionalidad x = Deformación
Gráfico que se muestra una síntesis de dicha ley , es solo en primer tramo .
Preguntas de reflexión respecto a la lectura
a) Identifica las palabras que no conoces dentro de la lectura y encuentra su significado.
b) ¿Qué fue lo que más te llamó la atención de la lectura?
c) Realice un análisis entre lo que usted obtuvo en el taller y asócielo a que leyó en el articulo.
d) Haga un paralelo entre la grafica asociada a la ley y la que obtuvieron ustedes.
e) ¿Cuál es la contante K obtenida por ustedes?.
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Reflexión pedagógica:
§ ¿Qué conceptos físicos y habilidades es posible enseñar / aprender con esta actividad?
Después de haber vivenciado esta clase,
§ ¿Qué características tendría el enfoque didáctico indagatorio?
§ ¿Qué habilidades, actitudes se desarrollarían a partir de este enfoque?
§ ¿Qué aspectos se pueden mejorar de la lección a partir de la experiencia? ¿Cómo?
§ ¿Cuáles serían los roles del/de la estudiante en cada etapa de la actividad?
§ ¿Cuáles los roles del/de la docente?
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REALICE LAS CONCLUSIONES ASOCIADAS AL TALLER REALIZADO
