Elasticidad, Dilatacion Y Enfriamiento De Newton

ELASTICIDAD
OBJETIVOS
Validar la ecuación de elasticidad de una viga en voladizo para pequeños desplazamientos
Determinar el módulo de Young de una placa metálica de forma experimental
FUNDAMENTO TEÓRICO
Las vigas son cuerpos sólidos de forma alargada con gran interés en ingeniería civil, ingeniería mecánica y arquitectura, las vigas se utilizan normalmente en posición horizontal, siendo sulongitud grande comparada con su sección transversal.
Las vigas pueden estar sometidas a fuerzas concentradas, fuerzas distribuidas o pares de fuerzas es decir momentos concentrados que actúan solos o en una combinación cualquiera, siendo la flexión la principal deformación que sufren.
En esta experiencia se analizará el problema de la flexión de una viga en voladizo, es decir con un extremoempotrado y otro libre y bajo la acción de una fuerza “F” concentrada verticalmente en su extremo libre.
Debido a la acción de la fuerza aplicada la viga se curva una distancia “SF” denominada flecha de flexión.
Para una viga en voladizo la flecha de flexión es proporcional a la fuerza aplicada “F”.
SF α F (1)
Esta proporciónse vuelve en igualdad cuando se introduce una constante “CF” denominada constante de flexibilidad.
SF = CFF (2)
La ecuación (2) corresponde a la ecuación a la ecuación de una recta DE LA FORMA:
Y = A+Bx (3)
De acuerdo a la ecuación (3) la constante A nominal o teórico es cero A=0, para validar la ecuación (2) determinaremos pares de datos experimentales de SF Vs F la mismadeberá corresponder a una línea recta, el parámetro para validar la ecuación será el coeficiente de determinación R2 y la prueba de hipótesis al 99,8 % de confiabilidad.
PLANTEO DE HIPÓTESIS
HIPÓTESIS NULA.- El valor de A experimental no difiere de A nominal H0: A=AN
HIPÓTESIS ALTERNA.- El valor de A experimental difiere del A nominal H1≠ AN
EL CÁLCULO DEL “t” CALCULADO
tc=A-ANSA conSA = S y/xx2Nx2-(x)2 y/x(δy)2N-2
El valor de “t” tabulado
Decisión
tc<tT Acepta la hipótesis nula H0
tc>tT Rechaza la hipótesis nula H0
Realizando la prueba de “t” de student determinaremos si se cumple la hipótesis nula o alterna al 99.8% de confiabilidad.
Para determinar el módulo de Young por comparación, de la ecuación (3) y (2)
La pendiente de la recta “B” es la constante deflexibilidad “CF”.
CF=B (4)
La constante de flexibilidad es función de la longitud de la viga “L”, del módulo de Young, “E” y el momento de inercia de la viga “I”.
CF=L33EI (5)
El momento de inercia de la viga que pasa por su centro de masa es I=ll2bh3 (6)
Despejando “E” de la ecuación (5) se tiene E=L33CFI (7)
Para el laboratorio de física, es posible determinar paresde datos experimentales de fuerza aplicada y flechas de flexiones realizadas, realizando una regresión lineal es posible determinar la pendiente de la recta que es la constante de flexibilidad, a partir de la ecuación (7) es posible determinar el módulo de Young del material de la viga.
MATERIALES
* Soporte metálico
* Regla metálica de 30 cm
* Pesas
* Balanza
* VernierPROCEDIMIENTO
1. Medir la masa de cada pesa y transformar a unidades de fuerza.
2. Para cada peso determinar la flecha de flexión en la viga.
3. Determinar la base “b” y la altura “h” de la viga.




DILATACIÓN
OBJETIVO
Determinar el coeficiente de dilatación de varios materiales metálicos de forma experimental.
FUNDAMENTO TEÓRICO
Un aumento de temperatura hace que laamplitud de vibración de los átomos aumente, si esta amplitud es grande, la posición de equilibrio de la oscilación se desplaza hacia distancias intraatómicas mayores. Por lo tanto la distancia media entre átomos vecinos aumenta, provocando un aumento del volumen V del sólido a presión constante.
Se define como el coeficiente de dilatación volumétrica, β, como la variación relativa de volumen con...