Como todos sabemos, la fuerza aplicada a un resorte es directamente proporcional a la extensión del resorte, como se muestra a continuación:
Sin embargo, mis resultados experimentales para un resorte simple de un laboratorio escolar no se ajustan a este comportamiento:
¿Por qué está sucediendo esto? No creo que el error sistemático sea la razón que está alejando el gráfico experimental del origen.
Las bobinas del resorte están tocándose unas a otras y el resorte está inicialmente bajo auto compresión, por lo que se necesita una fuerza finita para separar todas las bobinas entre sí y para que el resorte se comporte como se esperaba.
Esa parte inicial de la curva de fuente vs estiramiento es real (habías obtenido datos mientras realizabas un experimento) y por lo tanto no debe ser ignorada.
No hay "error sistemático" en los resultados experimentales. También he realizado este experimento cuando enseñaba una clase de física en la escuela secundaria. El efecto que estás viendo se debe al hecho de que el resorte que estás utilizando requiere una pequeña cantidad de fuerza antes de comenzar a estirarse, mientras que el resorte "teórico" descrito por la Ley de Hooke no lo hace. Este efecto en tu resorte del mundo real es real, y puede deberse al tratamiento térmico u otro manejo del material del resorte cuando fue enrollado en la forma de resorte durante su fabricación.
Ten en cuenta que no debes asumir que los datos graficados deben curvarse hacia abajo para forzar el gráfico a pasar por el origen, ya que esto no es lo que mediste.
Como señaló Farcher, la primavera está bajo auto compresión. No soy metalúrgico, así que no conozco la razón exacta de esto, pero mi suposición es que la primavera fue tratada térmicamente y no fue "comprimida" cuando estaba caliente, pero se comprimió al enfriarse a temperatura ambiente, debido a la contracción térmica.
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Sin ninguna fuerza aplicada, ¿están todos los aros del resorte igualmente espaciados? ¿Permanecen igualmente espaciados cuando la fuerza está entre 0.5 y 1.5 N?
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También, ¿qué medios estás utilizando para fijar un extremo del resorte en su lugar?
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Quizás el experimento se realice de forma vertical donde el efecto de la gravedad desplaza el equilibrio. ¿Entonces, en cero desplazamiento, la fuerza gravitacional actúa? Y esto se mantendrá constante a lo largo del experimento considerando pequeños desplazamientos. Esto se reflejará como un cambio en el eje y.
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@user3518839 pero ¿no te daría una displasia inicial debido a la gravedad sin fuerza aplicada? Es al revés aquí
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@Bob D, eso es cierto a menos que lo consideres como equilibrio, en cuyo caso el desplazamiento es cero, pero la balanza de resorte tiene una lectura debido a la acción de la gravedad.
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En realidad, es un momento de enseñanza que te dice que los sistemas físicos reales se comportan de acuerdo al ideal platónico/matemático solo dentro de ciertos rangos. Una vez que se empiezan a considerar las propiedades del material, ya no es lineal. En este caso, también puedes estirar el resorte hasta el punto de ruptura y trazar. Tampoco será lineal allí arriba.
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Por favor, ten en cuenta que realmente no nos diste una descripción de qué experimento estás haciendo aquí. Tienes suerte de que muchos físicos podrán adivinar lo que estás haciendo, pero cuando estás haciendo una pregunta sobre resultados experimentales, ¡por favor siempre incluye una descripción detallada de lo que exactamente estás haciendo para que la gente no tenga que adivinar!
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Al menos, una imagen de la primavera es importante para verificar la respuesta de Farcher.
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@DavidTonhofer: Hay razones para el dicho .. "la física es donde no funciona, la química es donde apesta" (al menos en alemán ambas líneas riman^^)