El dinamómetro

Es un instrumento utilizado para medir fuerzas o para pesar objetos. El

dinamómetro tradicional, inventado por Isaac Newton, basa su funcionamiento en

el estiramiento de un resorte que sigue la ley de elasticidad de Hooke en el rango

de medición. Al igual que una báscula con muelle elástico, es una balanza de

resorte, pero no debe confundirse con una balanza de platillos (instrumento

utilizado para comparar masas).

Estos instrumentos constan de un muelle, generalmente contenido en un

cilindro que a su vez puede estar introducido en otro cilindro. El dispositivo tiene

dos ganchos o anillas, uno en cada extremo. Los dinamómetros llevan marcada

una escala en el cilindro hueco que rodea el muelle. Al colgar pesos o ejercer una

fuerza sobre el gancho exterior, el cursor de ese extremo se mueve sobre la

escala exterior, indicando el valor de la fuerza.

El dinamómetro funciona gracias a un resorte o espiral que tiene en el interior, el

cual puede alargarse cuando se aplica una fuerza sobre él. Una aguja o indicador

suele mostrar, paralelamente, la fuerza.

Aplicaciones

Existen dinamómetros diseñados para diversas aplicaciones. Una de ellas

es la de pesar, es decir, para medir el peso de algo y por equivalencia determinar

su masa.

Esto conlleva la necesidad de calibrar el instrumento cada vez que se

cambia de ubicación, especialmente en medidas de precisión, debido a la

variación de la relación entre la masa y el peso, que es la aceleración de la

gravedad y depende del emplazamiento.

Donde

• P es el peso, cuya unidad básica en el Sistema Internacional es el newton;

• m es la masa, cuya unidad básica es el kilogramo;

• g es la aceleración de la gravedad, cuya unidad básica es el m/s².

Algunas máquinas de ensayo de materiales someten las probetas a

esfuerzos que pueden ser medidos con dinamómetros u otros instrumentos de

medición de fuerzas, como una célula de carga. Además miden otras magnitudes

como de la formación de la probeta en un ensayo de tracción, la penetración en un

ensayo de dureza o el número de ciclos en un ensayo de fatiga.

Isaac  Newton nació en las primeras horas del 25 de diciembre de

1642 (4 de enero de 1643, según el calendario gregoriano) fue un físico,

filósofo, teólogo, inventor, alquimista y matemático inglés. Donde describe la ley

de la gravitación universal y estableció las bases de la mecánica clásica mediante

las leyes que llevan su nombre. Entre sus otros descubrimientos científicos

destacan los trabajos sobre la naturaleza de la luz y la óptica y el desarrollo del

cálculo matemático.

Newton comparte con Gottfried Leibniz el crédito por el desarrollo del

cálculo integral y diferencial, que utilizó para formular sus leyes de la física.

También contribuyó en otras áreas de la matemática, desarrollando el teorema del

binomio y las fórmulas de Newton-Cotes.

Entre sus hallazgos científicos se encuentran el descubrimiento de que el

espectro de color que se observa cuando la luz blanca pasa por un prisma es

inherente a esa luz, en lugar de provenir del prisma (como había sido postulado

por Roger Bacon en el siglo XIII); su argumentación sobre la posibilidad de que la

luz estuviera compuesta por partículas; su desarrollo de una ley de convección

térmica, que describe la tasa de enfriamiento de los objetos expuestos al aire; sus

estudios sobre la velocidad del sonido en el aire; y su propuesta de una teoría

sobre el origen de las estrellas. Fue también un pionero de la mecánica de fluidos,

estableciendo una ley sobre la viscosidad.

Newton fue el primero en demostrar que las leyes naturales que gobiernan

el movimiento en la Tierra y las que gobiernan el movimiento de los cuerpos

celestes son las mismas. Es, a menudo, calificado como el científico más grande

de todos los tiempos, y su obra como la culminación de la revolución científica. El

matemático y físico matemático Joseph Louis Lagrange (1736-1813), dijo que

«Newton fue el más grande genio que ha existido y también el más afortunado

dado que sólo se puede encontrar

Un dinamómetro es una herramienta que, a partir de los cambios en la

elasticidad de un muelle con una determinada calibración, permite calcular el peso

de un cuerpo o realizar la medición de una fuerza.

Dinamómetro y porque fue inventado

Este dispositivo fue inventado por Sir Isaac Newton (1643–1727) a partir de

la ley de Hooke, tomando los límites de medición a través de la capacidad de un

resorte para estirarse.

Con el muelle resguardado dentro de un cilindro, el dinamómetro suele

disponer de un par de ganchos (uno en cada uno de sus puntas). En el cilindro de

tipo hueco que se encuentra alrededor del muelle, por otra parte, aparece la

escala con las correspondientes unidades. Cuando se aplica una fuerza en el

gancho que se encuentra del lado exterior, el cursor de dicho extremo se moviliza

sobre la escala y señala el valor.

El dinamómetro puede tener un diseño específico de acuerdo a su

aplicación. Este instrumento puede emplearse para pesar una cosa y conocer su

masa. En este caso, el dinamómetro debe calibrarse cada vez que es cambiado

de lugar ante las modificaciones del vínculo entre la masa y el peso.

Los materiales sometidos a esfuerzos también pueden ser medidos a través

de los dinamómetros para descubrir cuánto se deforman. Incluso en el ámbito de

la ortodoncia pueden emplearse dinamómetros para establecer qué fuerzas se

aplican en el tratamiento.

Cabe mencionar que la escala en la que se realiza dicha medición se

encuentra señalada en Unidades de fuerza y el funcionamiento es bastante

sencillo. Al enganchar dos pesos o realizar una fuerza sobre el gancho exterior, la

aguja de ese lado se mueve hacia la escala exterior y señala el valor de la fuerza

que se ha ejercido.

Su funcionamiento se encuentra relacionado con la tercera ley de física

expuesta por Newton que dice que a toda acción le corresponde una reacción; por

tanto, siempre que dos cuerpos A y B interactúen, siendo el cuerpo A quien

experimente una fuerza ya sea por contacto, magnética o de interacción

gravitatoria, el cuerpo B experimentará en el mismo momento una fuerza de

similar magnitud pero en el sentido contrario.

El dinamómetro puede tener diversos usos, aquí presentamos algunos de

ellos:

* Medir el peso de un objeto y poder obtener también su masa. En este caso, cada

vez que se utilice, el dinamómetro deberá ser calibrado nuevamente porque la

relación entre masa y peso varía según el elemento que se desea pesar;

* Aplicar en las máquinas de ensayo de un laboratorio. Para medir las probetas o

la deformación de la misma en un ensayo de tracción o la penetración de un

ensayo de dureza;

* Medir fuerzas aplicadas durante un tratamiento especializado, utilizado

fundamentalmente en la ortodoncia.

Una de sus características fundamentales es que poseen rangos de

medición que van desde los pocos Newtons hasta cientos de kilonewtons.

Existen dos tipos de dinamómetros: mecánicos o electrónicos. Los primeros

son los más utilizados porque se estima que son los más precisos, presentando

una desviación máxima de ± 0,3 % de la carga. Por ejemplo los dinamómetros

mecánicos de Mecmesin son adecuados para resolver cuestiones prácticas sin

requerir para ello de corriente eléctrica. Son recomendables sobre todo para

ambientes donde puede haber chispas o lugares donde es necesario velar por la

seguridad.

Ley de elasticidad de Hooke

En física, la ley de elasticidad de Hooke o ley de Hooke, originalmente

formulada para casos de estiramiento longitudinal, establece que la deformación ε

de un material elástico es directamente proporcional a la fuerza aplicada F:

Donde ΔL: alargamiento longitudinal, L: Longitud original, E: módulo de

Young o módulo de elasticidad, A sección transversal de la pieza estirada. La ley

se aplica a materiales elásticos hasta un límite denominado límite de elasticidad.

Esta ley recibe su nombre de Robert Hooke, físico británico contemporáneo

de Isaac Newton. Ante el temor de que alguien se apoderara de su

descubrimiento, Hooke lo publicó en forma de un famoso

anagrama, ceiiinosssttuv, revelando su contenido un par de años más tarde. El

anagrama significa Ut tensio sic vis ("como la extensión, así la fuerza").

Ley de Hooke para los resortes

La forma más común de representar matemáticamente la Ley de Hooke es

mediante la ecuación del resorte, donde se relaciona la fuerza F ejercida por el

resorte con la distancia adicional x producida por alargamiento del siguiente modo:

, siendo 

Donde k se llama constante del resorte (también constante de rigidez)

y Δx es la separación de su extremo respecto a su longitud natural. La energía de

deformación o energía potencial elástica Uk asociada al estiramiento del resorte

viene dada por la siguiente ecuación:

Uno más moderno:

República Bolivariana de Venezuela

Ministerio del poder popular para la Educación

Municipio Torres Edo. Lara

El

Dinamómetro

Prof.: Integrantes:

Yamileth Álvarez Samuel Ocanto.

Ernesto Álvarez.

Adrián Palacios