Fuerza elástica

La fuerza elástica es una fuerza restauradora que actúa en un objeto deformado, como un resorte o una banda elástica, para devolverlo a su forma original. Esta fuerza es una respuesta natural de los materiales elásticos cuando son estirados o comprimidos.

Cuando aplicas una fuerza a un objeto elástico, este se deforma. Si la fuerza se retira, el objeto generalmente regresa a su forma original, siempre que no se haya aplicado una fuerza excesiva que supere su límite elástico. Los materiales elásticos pueden ser estirados o comprimidos, y la respuesta elástica depende de la dirección de la fuerza aplicada:

1. Tensión: Cuando un objeto se estira, como al jalar una banda elástica, la fuerza elástica actúa para reducir la longitud del objeto, tratando de devolverlo a su tamaño original.
2. Compresión: Cuando un objeto se comprime, como al presionar un resorte, la fuerza elástica actúa para aumentar su longitud y recuperar la forma original.

Cuando un objeto elástico se deforma, almacena energía en forma de energía potencial elástica. Esta energía es la que se libera cuando el objeto vuelve a su forma original. La fórmula para calcular la energía potencial elástica UUU en un resorte estirado o comprimido es:

U = 1 / 2 kx²

Donde:

• U es la energía potencial elástica en julios (J).
• k es la constante elástica.
• x es la deformación del resorte.

Esta energía potencial elástica es responsable de fenómenos como el rebote de una pelota o el funcionamiento de trampolines y catapultas.

Experimento con Amortiguadores Caseros

Objetivo: Simular el funcionamiento de un amortiguador y observar la relación entre la fuerza aplicada y la deformación.

Materiales:

• Vasos de plástico
• Bandas elásticas
• Peso pequeño (como una piedra o una bola de metal)
• Regla
• Marcadores

Instrucciones:

1. Preparación del Amortiguador: Coloca varias bandas elásticas dentro de un vaso de plástico, asegurándolas alrededor del borde.
2. Prueba de Amortiguación: Coloca un peso pequeño en las bandas elásticas y observa cómo se estiran. Mide la deformación usando la regla.
3. Registro: Anota la deformación observada con diferentes pesos y calcula la fuerza elástica utilizando la Ley de Hooke.
4. Conclusiones: Reflexiona sobre cómo los resultados se relacionan con el funcionamiento de los amortiguadores en un vehículo.

Juego de Estrategia con Resortes

Objetivo: Entender cómo la fuerza elástica afecta la energía potencial y la dinámica en un sistema.

Materiales:

• Resortes pequeños
• Canicas o bolas de papel
• Regla
• Superficie plana y delimitada

Instrucciones:

1. Preparación del Juego: Coloca los resortes en diferentes puntos de la superficie plana. Las canicas actuarán como “proyectiles”.
2. Lanzamiento: Lanza las canicas utilizando los resortes y mide la distancia que recorren.
3. Puntuación: Gana puntos por lograr que la canica llegue a un punto específico, ajustando la fuerza aplicada al resorte.
4. Reflexión: Reflexiona sobre cómo la fuerza elástica y la energía potencial influyeron en el movimiento de las canicas.

Construcción de un Catapulta Elástica

Objetivo: Aplicar la fuerza elástica para lanzar un objeto y analizar la relación entre la fuerza aplicada y la distancia recorrida.

Materiales:

• Palitos de helado
• Bandas elásticas
• Cucharas de plástico
• Pegamento
• Objeto pequeño para lanzar (como una bolita de papel)

Instrucciones:

1. Construcción de la Catapulta: Usa los palitos de helado y las bandas elásticas para construir una catapulta simple. Fija la cuchara de plástico como el lanzador.
2. Prueba de Lanzamiento: Coloca el objeto en la cuchara, estira la banda elástica y lanza. Mide la distancia recorrida.
3. Ajustes: Prueba con diferentes tensiones de la banda elástica y registra cómo afecta la distancia.
4. Reflexión: Reflexiona sobre cómo la fuerza elástica influye en la energía cinética del objeto lanzado.