Modulo Fisica II Con Resp UNP Word 2


CONTENIDO
I. ELASTICIDAD
II. MOVIMIENTO OSCILATORIO
III. HIDROSTÁTICA
IV. TEMPERATURA CALOR
V. TERMODINÁMICA

ELASTICIDAD

INTRODUCCION
Los cuerpos rígidos no se doblan, estiran ni aplastan. Pero el cuerpo rígido es una idealización, todos los materiales son elásticos y se deforman en cierto grado. Por lo tanto las propiedades elásticas también son importantes.
TIPOS DE FUERZAS
Tensión.un cable estirado por fuerzas en sus extremos
Compresión. un sumergible presionados por todos los lados debido al agua
Corte. Un eje torcido por fuerzas en sus extremos (momento de torsión alrededor del eje)

Para cada clase de deformación introduciremos una cantidad llamada Esfuerzo, que caracteriza la intensidad de la fuerza que causa el estiramiento, compresión o corte. Y otra cantidad ladeformación que describe el cambio de forma resultante.
Si el esfuerzo y la deformación son pequeños es común que sean directamente proporcionales y esta constante se llama Modulo de elasticidad.
Esfuerzo/deformación =Modulo de elasticidad (Ley de Hooke)
Comportamiento elástico en una barra barrilla, o alambre. Figura 01
a b
Figura 01 a) fuerzas de tensión y compresión b)ensayo sobre tensión y deformación
Esfuerzo de tensión = F/A (N/m2)
1 N/m2 = 1 pascal
1 Psi = 6891 Pa
1 lb/in2 = 1 psi
1 Pa = 1.451x 10-4 Psi
La deformación por tensión se define como el cociente del alargamiento (ΔL) y la longitud original L0
Deformación elástica. Cuando el material vuelve asu estado original
Deformación Inelástica. Cuando el material no vuelve a su estado originalDeformación por tensión = ΔL/ L0
Si el esfuerzo de tensión es pequeño el módulo de elasticidad se denomina Modulo de Young y se denota como Y
Y= esfuerzo de tensión / deformación por tensión
Módulo de Young
Un material con un valor grande Y no se deforma mucho, por ejemplo el acero tiene un Y aproximado de 2 x 1011 Pa.



Módulo de rigidez o cizalladura (Gc)
Se define como el cocienteentre el esfuerzo cortante o de cizalladura sobre deformacion cortante.




Módulo de compresibilidad (B)
Si un cuerpo se somete a esfuerzos de tracción o compresión por todos lados, entonces el cuerpo sufrirá deformación volumétrica.

Coeficiente de Poisson (u)
Cuando una muestra se estira, sufre una contracción lateralmente definido como coeficiente de Poisson.

Relación entre módulos ycoeficientes
Si definimos como esfuerzo por tensión o compresión (σ) = F/A
Relación entre deformación volumétrica, esfuerzo por tensión o compresión y el coeficiente de Poisson .
Un caso especial se da cuando como cuando un cubo está dentro del agua a gran profundidad o h mucho mayor que el lado del cubo.


ENERGÍA ELÁSTICA ACUMULADA EN UNA BARRA
Cunado una barra es sometida a una fuerza detracción esta sufre un alargamiento Δl, y el trabajo realizado por esta fuerza, se transforma en energía elástica acumulada en la barra.




Tabla 01 MÓDULOS DE ALGUNOS MATERIALES
Material
Y( 109 N/m2)
G(109 N/m2)
B (109 N/m2 )
Acero
200
84
160
Aluminio
70
30
75
Cobre
110
42
140
Hierro
190
70
160
Hueso (tracción)
16


Hueso (compres)
9


agua


2.1
Plomo
16
5.6
170
Laton
46
36
28


EJEMPLOSRESUELTOS Y PROPUESTOS
1. Un alambre de acero para piano de 1.60m de largo tiene un diámetro de 0.20 cm. ¿ qué tan grande es la tensión en el alambre si se le alarga 0.30 cm al estirarlo?.
A
F= (2.0x1011 N/m)(0.0030m/1.60m)(3.1x10-6 m2)
F= 1200 N
2. Un alambre de cobre de 1.5m de longitud y 2 mm de diámetro, se cuelga un peso de 8 kg.
a) Se romperá el alambre
b) En caso que no se rompa cuál será sualargamiento.
Límite de ruptura de (20 a 50) x 107 N/m2
Límite de elasticidad de (3 a 12) x 107 N/m2

3. Al tensar un alambre de Cu, cuya sección transversal tenía 1.50mm2 de área, se observó que el comienzo de la deformación permanente correspondía a la carga 45N. ¿Cuál es el límite de elasticidad del alambre.


4. Entre dos columnas fue tendido un alambre de longitud 2l. en el centro del...