Resortes en serie y en paralelo
El objetivo de este experimento es analizar un fenómeno, que a primera vista resulta extraño, relacionado con muelles conectados en serie y en paralelo.
Lo que aprenden los alumnos
- Resortes en serie y en paralelo
- La ley de Hooke y la constante elástica de un muelle
La base científica de este experimento
Esta paradoja física fue desarrollada originalmente por Joel E. Cohen, matemático aplicado de la Universidad Rockefeller de Nueva York. La idea de esta sorprendente demostración surgió del interés que Cohen tenía desde hacía tiempo por los modelos matemáticos de competencia biológica, especialmente aquellos que producen resultados contrarios a lo que dicta la intuición.
Con el fin de averiguar si en un sistema biológico podría darse el mismo tipo de resultado sorprendente, Cohen comenzó por buscar un análogo mecánico de la paradoja del tráfico, y se le ocurrió el sistema de cuerdas y resortes.
De hecho, resulta bastante sencillo construir un modelo funcional de dicho aparato utilizando cuerdas, gomas elásticas y una jarra de plástico parcialmente llena de agua a modo de peso.
Ante la configuración inicial de muelles y cuerdas, la mayoría de la gente tiende a pensar que el peso bajará. Son pocos los que predicen automáticamente que el peso subirá, a menos que ya hayan resuelto el problema o lo hayan visto antes. Solo cuando alguien conoce la respuesta, esta se vuelve «obvia». No puedes fiarte de tu intuición a menos que ya incluya una comprensión de los muelles dispuestos en serie y en paralelo.
En la posición inicial, los dos muelles están conectados en serie y cada uno de ellos soporta una fuerza de peso igual a mg.
Cuando los muelles están conectados en paralelo, se observa que la fuerza total F aplicada a todo el sistema se reparte entre los dos muelles en las componentes F1 y F2, que producen el mismo alargamiento xp en ambos muelles.
Equipo utilizado
- Resorte de acero con indicador — MEC-017
- Escala de doble cara, serigrafiada — MEC-002
Preguntas para los alumnos
- ¿Cuál es la principal propiedad física que influye en la constante elástica k?
- ¿Cómo se define físicamente la elasticidad?
Realiza este experimento en tu clase
Este experimento forma parte de ATP Volta, un laboratorio científico móvil autónomo que convierte un aula normal en un laboratorio STEM en pleno funcionamiento, con más de 200 experimentos de física, química, biología, robótica e ingeniería. « Gali », el tutor de IA integrado en ATP Connect, guía a los alumnos en cada paso y responde a sus preguntas en la mesa de trabajo.
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