¿Qué establece la Ley de Hooke?
Ley de Hooke: “Cuando se trata de deformar un sólido, este se opone a la deformación, siempre que ésta no sea demasiado grande”
Hooke estableció la ley fundamental que relaciona la fuerza aplicada y la deformación producida. Para una deformación unidimensional:
donde:
K = es la constante de proporcionalidad o de elasticidad.
X= es la deformación o alargamiento durante la deformación.
F= es la fuerza aplicada al sólido.
* El signo ( - ) en la ecuación se debe a la fuerza restauradora que tiene sentido contrario al desplazamiento. La fuerza se opone o se resiste a la deformación.
Los resortes se alargan al ejercer sobre ellos una fuerza y al momento de retirar la fuerza deformadora, este vuelve a su estado fundamental.
Existen dos tipos de solidos elásticos
Sólidos elásticos lineales
ejemplos de
La ley de Hooke
Modulo de Young
Fuerzas Cortantes
Fuerzas Deformantes
FUERZAS DEFORMANTES
Bajo la acción de las fuerzas algunos cuerpos se deforman, es decir, se modifican sus dimensiones.
Algunos cuerpos se deforman muy poco; son los que se parecen a lo que llamamos cuerpo rígido, por ejemplo, un bloque de vidrio, de acero, o una piedra. Otros, como la cera, la goma de borrar, el plomo, se deforman más fácilmente. Son los cuerpos deformables.
Pero además de la mayor o menor deformación que sufre un cuerpo al actuar sobre él una fuerza, su comportamiento también varía.
En algunas ocaciones, al cesar la fuerza deformante, el cuerpo recobra su forma original. En este caso se le denomina cuerpo elástico. Esto es lo que sucede con los resortes, varillas de acero, goma, etc.
En otros cuerpos la deformación sigue manteniéndose después que deja de actuar la fuerza deformante. Son los llamados cuerpos plásticos, tales como la arcilla, la cera, la plastilina.
Muchos cuerpos son elásticos si la fuerza deformante no sobrepasa un cierto valor, denominado límite elástico, que depende de cada cuerpo y de cada sustancia.
Si sobrepasamos este límite elástico, el cuerpo ya no recupera su forma original; asimismo, podemos llegar al límite de rotura, que es la fuerza máxima que puede soportar un determinado cuerpo sin romperse.
Algunos cuerpos, una vez que han sido deformados, no se recuperan instantáneamente. Lo hacen más lentamente y pueden recobrar o no totalmente su forma original.
Esto es lo que sucede cuando arrugamos un papel y lo soltamos; aunque no recobra totalmente su forma original, observamos que cuando lo dejamos libre, se desarruga lentamente.
FUERZAS CORTANTES
Son las fuerzas aplicadas a un elemento estructural pueden inducir un efecto de deslizamiento de una parte del mismo con respecto a otra. En este caso, sobre el área de deslizamiento se produce un esfuerzo cortante, o tangencial, o de cizalladura . Análogamente a lo que sucede con el esfuerzo normal, el esfuerzo cortante se define como la relación entre la fuerza y el área a través de la cual se produce el deslizamiento, donde la fuerza es paralela al área. El esfuerzo cortante (t) ser calcula como
Esfuerzo cortante = fuerza / área donde se produce el deslizamiento (8)
t = F / A (9)
donde,
t: es el esfuerzo cortante
F: es la fuerza que produce el esfuerzo cortante
A: es el área sometida a esfuerzo cortante
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Determine cuál es el alargamiento que sufre una barra de aluminio de 80 cm de largo y de 25 cm de área transversal, si se sostiene de una masa de 20 kg de su extremo inferior, siendo su modulo de Young= 70 x 10 N.m
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FORMULA DE YOUNG:
Y = F x L
A x L
Y=Modulo de young
F=Fuerza
L= longitud inicial
A= Área del objeto
L= Incremento de longitud
LEY DE HOOKE Y
MODULO DE YOUNG
Para la descripción de las propiedades elásticas de los objetos lineales, tales como el alambre, varillas etc. que pueden ser comprimidos, un parámetro que seria conveniente entre la fuerza y la deformación es el modulo de young del material ya que este puede usarse para predecir el estiramiento o la compresión de un objeto, siempre que la fuerza no sobrepase el limite elástico del material.
Thank you!
LEY DE YOUNG
En la Física no sólo hay que observar y describir los fenómenos naturales, aplicaciones tecnológicas o propiedades de los cuerpos sino que hay explicarlos mediante leyes Físicas.
Esta ley indica la relación entre las magnitudes que intervienen en el Fenómeno físico mediante un análisis cualitativo y cuantitativo
El modulo de elasticidad de Young representa el grado de rigidez de un material y es el resultado de dividir su esfuerzo entre su deformación unitaria correspondiente
Es un parámetro que caracteriza el comportamiento de un material elástico, según la dirección en la que se aplica una fuerza.
Ejercicios
¿Qué explica la ley de Hooke
para los resortes?
Un decorador cuelga un jarrón de masa de 5 kg del techo con una k=200 N/m. El decorador sostiene el jarrón sin que el resorte se estire, existiendo una distancia de 50 cm de la base del jarrón al suelo. ¿Si el decorador suelta el jarrón éste se romperá?
Un resorte se alarga 8 cm cuando se cuelga un peso de 4 N. Encuentre la constante de alargamiento
Robert Hooke
¿Qué explica la Ley de Hooke en los sólidos elásticos?
Los solidos elásticos son aquellos que ante un esfuerzo exterior se deforman y recuperan su forma primitiva al cesar la causa que producía la deformación
Sólidos elásticos no lineales
Robert Hooke fue un físico ingles nacido en Freshwater Inglaterra.
Físico-matemático, químico y astrónomo inglés, quien primero demostró el comportamiento sencillo relativo a la elasticidad de un cuerpo. Hooke estudió los efectos producidos por las fuerzas de tensión, observó que había un aumento de la longitud del cuerpo que era proporcional a la fuerza aplicada.
son aquellos que cumplen con la ley de Hooke ya que las tenciones son proporcionales a las deformaciones por ejemplo el acero
son aquellos en los cuales las deformaciones no son proporcionales a las tensiones aplicadas , es decir, que el grado de deformación no sera equivalente al grado de tensión
cuando un auto es impactado por otro vehículo, la deformación del auto dañado sera proporcional a la fuerza con la cual el vehículo lo impacto demostrando que la deformación es directamente proporcional a la tensión
Fórmula
F=-k X
Establece que el límite de la tensión elástica de un cuerpo es directamente proporcional a la fuerza.
ELASTICIDAD
Cuando un cuerpo después de ser deformado por una fuerza, vuelve a su forma o tamaño original se dice que es un cuerpo elástico .
Las fuerzas elásticas reaccionan contra la fuerza deformadora para mantener estable la estructura molecular del sólido.