FÍSICA – Bachillerato General – 1 – Primero de Bachillerato – Pág 84 – Resuelto 0

Pregunta 1) Realiza una gráfica de alargamiento (Eje X) versus fuerza elástica (Eje Y), a partir de la simulación.

Respuesta:
Paso 1: Usa la regla de la ley de Hooke: \(F_{el}=k\,x\).
Paso 2: Interpreta los ejes: en el eje X coloca \(x\) (alargamiento) y en el eje Y coloca \(F_{el}\) (fuerza elástica).
Paso 3: Para cada valor de \(x\) que muestre la simulación, registra el correspondiente \(F_{el}\) y forma pares \((x,F_{el})\).
Paso 4: Como \(F_{el}=k\,x\) es proporcional, la gráfica debe ser una recta con pendiente \(k\):
\(\text{pendiente}=\dfrac{\Delta F_{el}}{\Delta x}=k\).
Paso 5: Si la simulación es ideal, la recta pasa por el origen (cuando \(x=0\), entonces \(F_{el}=0\)).
Resultado final: La gráfica es una recta creciente de \(F_{el}\) vs \(x\), con forma \(F_{el}=k\,x\) (pendiente \(k\)).

Pregunta 2) Con la balanza inhabilitada, determina la masa del objeto desconocido usando la segunda ley de Newton aplicada a la fuerza elástica (laboratorio con simulación).

Respuesta:
Paso 1: Escribe la segunda ley de Newton a lo largo del movimiento: \(\sum F = m\,a\).
Paso 2: Si la fuerza dominante es la fuerza elástica (ideal, sin otras fuerzas significativas en esa dirección), entonces \(\sum F = F_{el}\).
Paso 3: Sustituye la ley de Hooke: \(F_{el}=k\,x\).
Paso 4: Queda la ecuación dinámica: \(m\,a = k\,x\).
Paso 5: Despeja la masa: \(m = \dfrac{k\,x}{a}\).
Paso 6: En una simulación, puedes obtener \(k\) a partir de la gráfica (Pregunta 1) porque \(k\) es la pendiente: \(k=\dfrac{\Delta F_{el}}{\Delta x}\).
Paso 7: Sustituye \(k\), el valor de \(x\) usado y la aceleración \(a\) medida/calculada para obtener \(m\) con \(m = \dfrac{k\,x}{a}\).
Resultado final: \(\boxed{m = \dfrac{k\,x}{a}}\), con \(k\) obtenido de la pendiente de la gráfica \(F_{el}\) vs \(x\).