Fisica

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RESUMEN:

En la práctica que se relata en este informe, se calculó experimentalmente el valor de coeficientes de dilatación para varillas de diferentes materiales.
Para llevar a cabo esto se usó las definiciones:
De longitud final de la varilla.
LT=L0(1+α∆t)
De la cual despejamos .
α=L2-L1L1 (t2-t1)
También se definió los valores “e”, y reemplazando.
e=150 ∆x L2- L1=eα=eL1 (t2-t1)

Para este experimento se utilizo una maquina que generaba vapor de agua, el cual se conducía hacia la varilla provocando su cambio de temperatura.
Al provocar ese cambio, por dilatación la varilla cambio de longitud, como se aumento temperatura, la varilla aumento de tamaño.
También se midió de manera directa los valores de Longitud inicial, temperatura inicial,temperatura final, el valor de “e” y de manera indirecta los valores de x y de los respectivos .
Usando las definiciones expresadas anteriormente, se logró el cálculo experimental de los coeficientes de dilatación térmica los cuales dieron como resultado:
(1.76 ±0.8)*10-5 °C-1 y (1.15±0.7)*10-5 °C-1 para la primera varilla y segunda respectivamente.
Como los valores son muy cercanos a los teóricos son1.7*10-5 °C-1 y 1.2*10-5 °C-1 para el cobre y hierro respectivamente, se logró concluir que la varilla 1 es Cobre y la 2 es Hierro.
Los porcentajes de errores fueron de 3.40 %, y 4.17%, del cobre y hierro respectivamente, dando a entender que la practica fue muy exacta.

INTRODUCCIÓN
La materia se expande cuando es calentada y se contrae cuando es enfriada. La cantidad de expansión esconsiderable en los gases, es apreciable en los líquidos y pequeña en los sólidos. Sin embargo, aún en los sólidos la cantidad de expansión es de tal magnitud que no puede ser despreciada en el diseño de maquinaria y aparatos industriales, particularmente si se espera sea considerable la variación de temperatura.
Este fenómeno se explica por la teoría de la Energía Cinética Molecular de la Materia. Deacuerdo con esta teoría la energía cinética (y por lo tanto la velocidad) de las moléculas de una sustancia se incrementa con el incremento de la temperatura, si las moléculas adquieren gran energía se mueven con gran velocidad y chocan unas otras violentamente dando como resultado que su distancia media resulte aumentada.] El volumen, el área o la longitud del material entonces se incrementacon la temperatura.
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Dilatación lineal
El coeficiente de dilatación lineal, designado por αL , para una dimensión lineal cualquiera, se puede medir experimentalmente comparando el valor de dicha magnitud antes y después de cierto cambio de temperatura como:

Donde ΔL, es el incremento de su integridad física cuando se aplica un pequeño cambioglobal y uniforme de temperatura ΔT a todo el cuerpo. El cambio total de longitud de la dimensión lineal que se considere, puede despejarse de la ecuación anterior:

Donde:
α=coeficiente de dilatación lineal [°C-1]
L0 = Longitud inicial
Lf = Longitud final
T0 = Temperatura inicial.
Tf = Temperatura final
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Dilatación volumétrica
Es elcoeficiente de dilatación volumétrico, designado por αV, se mide experimentalmente comparando el valor del volumen total de un cuerpo antes y después de cierto cambio de temperatura como, y se encuentra que en primera aproximación viene dado por:

Experimentalmente se encuentra que un sólido isótropo tiene un coeficiente de dilatación volumétrico que es aproximadamente tres veces el coeficiente dedilatación lineal. Esto puede probarse a partir de la teoría de la elasticidad lineal. Por ejemplo si se considera un pequeño prisma rectangular (de dimensiones: Lx, Ly y Lz), y se somete a un incremento uniforme de temperatura, el cambio de volumen vendrá dado por el cambio de dimensiones lineales en cada dirección:

Esta última relación prueba que, es decir, el coeficiente de dilatación...
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