Elasticidad

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INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL
C. E. C. y T. "CUAUHTEMOC"
ACADEMIA DE FISICA
LABORATORIO DE FISICA II
MARZO 2007
PRACTICA 5

I.-NOMBRE: ELASTICIDAD.

II.-OBJETIVOS:

Durante el desarrollo de la práctica el alumno:
a) Reproducirá los fenómenos relativos a la práctica.
b) Determinara el modulo de elasticidad para un resorte.
c) Determinara elmodulo de Young para un material elástico.
d) Construirá e interpretara las graficas fuerza contra deformación unitaria.

III.-CONSIDERACIONES TEÓRICAS.

ELASTICIDAD. Es la propiedad de los materiales que les permite deformarse bajo la acción de una fuerza y recuperar su forma original al cesar la misma.

FUERZA. Es la cantidad física capaz de deformar un cuerpo.

DEFORMACIÓN.Es un cambio de las dimensiones geométricas de un cuerpo.

ESFUERZO O FATIGA. Es la relación de la fuerza de tensión o compresión normal al área del cuerpo sobre el que actúa, entre el área de dicho cuerpo. Matemáticamente:
[pic] ; [pic]

DEFORMACIÓN UNITARIA (D.U.). Por tensión o compresión de un cuerpo se define como la razón del aumento o disminución de la longitud entre la longitudinicial, esto se interpreta como el incremento o decremento de longitud por unidad de longitud, ver figura 1.

LIMITE ELÁSTICO. Es el esfuerzo máximo que un cuerpo puede soportar sin quedar permanentemente deformado.

RESISTENCIA LÍMITE O FINAL. Es el esfuerzo máximo que un alambre puede soportar antes de romperse.
[pic]L0 = Longitud inicial

L = Longitud final

(L = Deformación

La D.U. es una cantidad adimensional.

Figura 1.
2/P5/FII/MAR-07

MODULO DE Young (Y). Es la razón aritmética entre elesfuerzo por tensión o compresión aplicado a una barra o varilla, entre la deformación unitaria producida. El modulo de Young nos permite conocer el grado de elasticidad de materiales diferentes.

RELACIÓN ENTRE LA LEY DE HOOKE Y EL MODULO DE Young.

[pic]
[pic]
donde
[pic]
La materia tiene entre otras, las llamadas propiedades especificas, como son: El Peso Especifico, la Densidad, laelasticidad, etc. Toda materia es elástica dentro de ciertos limites, por ejemplo, una barra de acero le puede parecer tan rígida el que no pueda concebir que se deforme por la acción de un esfuerzo y menos aun que al cesar su aplicación, recobre su forma original; esto sucede cuando el esfuerzo aplicado no es muy grande en intensidad y no rebasa el limite elástico del material. Esta conclusiónla obtuvo Robert Hooke y la enuncio de la manera siguiente”Las deformaciones de un material son proporcionales a la fuerza aplicada, siempre y cuando no se rebase el limite elástico de este”. El modelo matemático propuesto por Hooke es:
F=k (x
Donde F es la fuerza aplicada al material en Newton, (x la deformación lineal y k el coeficiente de rigidez del material.

IV.-MATERIAL Y EQUIPOEMPLEADOS.

i. Un aparato para la ley de Hooke.
ii. Una liga de hule látex.
iii. Un resorte con indicador.
iv. Un calibrador “Pie de rey”.
v. Un juego de pesas.

V.-DESARROLLO DE LA PRÁCTICA.

EXPERIMENTO 1. OBTENCIÓN DE LA GRAFICA “FUERZA DEFORMACION” DE UN RESORTE (LEY DE HOOKE).

A) Arme el dispositivo que se muestra en la figura 2.
B) Anote la posición delindicador del resorte (punto A) figura 2, x0, en la tabla 1.

|x0 |x |(x=x-x0 |F (pesas) |k=F/(x |
|m |m |m |m |N/m |
| | |...
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