Proyecto

PRÁCTICA 1

MÓDULO DE YOUNG


1.1 Evaluación Previa

1. ¿CUÁNDO SE DICE QUE UN MATERIAL ES: A) DÚCTIL B) FRÁGIL?
2. ¿Cómo se define esfuerzo de tensión y esfuerzo de compresión?
3. ¿Qué es deformación unitaria?
4. ¿Qué es el Módulo de Young?
5. ¿Cuál es el orden de magnitud del Módulo de Young en el SI para algunos metales como el cobre, acero, aluminio, y plata?¿Qué unidades tiene?


1.2 Objetivo


Determinar el Módulo de Young de un alambre de sección transversal circular, sujeto a tensión en la zona elástica.



1.3 Marco Teórico


Cuando un sólido en equilibrio experimenta la presencia de fuerzas externas sufre un cambio en sus dimensiones. La magnitud de estas deformaciones, junto con la de las fuerzas, nos permite calcular el valor de laconstante elástica del material que caracteriza las propiedades elásticas del sólido.

La deformación que sufre el sólido depende del estado de tensión-compresión a que está sometido. Por ejemplo, si se observa la Fig. 1, el sólido de longitud [pic] y sección transversal [pic] está sometido a una fuerza [pic] en la dirección del eje x (perpendicular a la sección [pic]). Como resultadoexperimenta un alargamiento en el sentido longitudinal y un decremento en su sección transversal.

[pic]


Figura 1: Sólido sometido a tensión longitudinal
Si se considera el caso particular de sólidos en forma de barras o cables, cuyo diámetro es despreciable comparado con su longitud, y que están sometidos a tensión longitudinal, se puede decir que la disminución de la sección transversal esprácticamente cero en comparación con la deformación longitudinal.




[pic]

Figura 2: Alambre sometido a un proceso de tensión



Si [pic] es el incremento de la longitud de una barra de longitud inicial L0 (Fig. 2), se define la deformación unitaria ([pic]) como:

[pic] (1)


El esfuerzo de tensión (() se define como la fuerza (F) queactúa perpendicularmente por unidad de sección transversal (S), es decir:

[pic] (2)


La Fig. 3 muestra el comportamiento del esfuerzo en función de la deformación unitaria para un material sólido dúctil (para el caso de un material frágil la gráfica es similar pero la zona de comportamiento plástico es menor pasando rápidamente de la zona elástica alpunto de ruptura).




[pic]


Figura 3: Esfuerzo vs. Deformación Unitaria[1]


La región OA se denomina región elástica, se caracteriza porque el sólido puede regresar a su forma original una vez que se retira la fuerza deformadora. El punto A representa el límite elástico.
La región AB se denomina región plástica, se caracteriza porque elsólido no recobra su forma inicial cuando se retira la fuerza deformadora, es decir el sólido mantiene su deformación.
El punto B denominado punto de ruptura, caracteriza al esfuerzo máximo que puede soportar el sólido antes que se fragmente.
En la región elástica la deformación producida es proporcional al esfuerzo aplicado, por lo tanto en la región elástica se cumple:

[pic]

La constantetiene un valor definido que depende de las características del material y la forma como se aplica la fuerza. En el caso de una deformación longitudinal por tensión la constante se denomina Módulo de Young y está dada por:


[pic] (3)



1.4 Materiales


Soporte del equipo
Hilo de acero
Vernier digital
Juego de pesas
Portamasas
Tornillomicrométrico
Regla





1.5 Montaje Experimental



[pic]



Figura 4: Montaje experimental del equipo de Módulo de Young


1.6 Procedimiento Experimental


1. Nivele el soporte del equipo del Módulo de Young al plano horizontal, utilizando los tornillos de apoyo y un nivel.
2. Ajuste el alambre con el tornillo de sujeción que se encuentra en la parte...