MANUAL DE PRÁCTICAS DE LABORATORIO DE FISICA II

UNIVERSIDAD NACIONAL
“SANTIAGO ANTUNEZ DE MAYOLO”

FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS

DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE INGENIERIA AGRICOLA


MANUAL DE PRÁCTICAS DE LABORATORIO DE FISICA II

PRACTICA N° 01 “MÓDULO DE RIGIDEZ DE UN MATERIAL”





HUARAZ - PERÚ
2014


I. OBJETIVO(S):

I.1. Objetivo General

Estudiar experimentalmente el comportamiento de los resorteI.2. Objetivos específicos

Calcular la constante elástica de un resorte helicoidal por el método dinámico

Calcular el módulo de rigidez del alambre del cual está hecho el resorte helicoidal

II. MATERIALES A UTILIZAR:

3 resorte helicoidal
Un soporte universal con dos varillas de hierro y una nuez.
Una regla graduada en milímetros.
Un vernier cuya sensibilidad es 0.05 mm.
Unmicrómetro cuya sensibilidad es 0.01 mm.
Un juego de pesas ranuradas y porta pesas.
Una balanza.
Un nivel de burbujas.
Una prensa

III. MARCO TEORICO Y CONCEPTUAL:

III.1. Vibraciones libres de partículas
Uno de los método que nos permite determinar la constante elástica k de un resorte es el método dinámico el que comprende a un movimiento armónico simple. Para mostrar esto, consideremosuna partícula de masa sujeta a un resorte ideal de rigidez k tal como se muestra en la figura 1.1a. Si el movimiento descrito por m es vertical, la vibración es de un solo grado de libertad. Cuando m está en equilibrio estático, las fuerzas que actúan sobre ella son el peso, W = mg y la fuerza elástica. Si se aplica las ecuaciones de equilibrio al DCL, se tiene(1.1)

Figura 1.1. Diagrama de cuerpo libre de m: (a) en equilibrio estático y (b) en movimiento









III.2. Ley de Hooke
Esta ley establece que si se aplica una carga externa axial a un cuerpo, el esfuerzo es directamente proporcional a la deformación unitaria, siendo la constante de proporcionalidad el “MODULO ELASTICO”, siempre y cuandono se sobrepase el límite de proporcionalidad, esto es:
(1.12)

Donde, σn es el esfuerzo normal, E es el módulo de la elasticidad y ε es la deformación unitaria axial.

Si la fuerza aplicada al cuerpo es tangencial, ésta producirá deformaciones angulares, en estas condiciones la Ley de Hooke establece:
(1.13)

Donde, τ es el esfuerzo constante, G es el módulo de rigidez y γ esla deformación unitaria por cortante


III.3. Torsión mecánica
En ingeniería, torsión es la solicitación que se presenta cuando se aplica un momento sobre el eje longitudinal de un elemento constructivo o prisma mecánico, como pueden ser ejes o, en general, elementos donde una dimensión predomina sobre las otras dos, aunque es posible encontrarla en situaciones diversas, una de ellas semuestra enla figura 1.2 .
La torsión se caracteriza geométricamente porque cualquier curva paralela al eje de la pieza deja de estar contenida en el plano formado inicialmente por las dos curvas. En lugar de eso una curva paralela al eje se retuerce alrededor de él.
El estudio general de la torsión es complicado porque bajo ese tipo de solicitación la sección transversal de una pieza en general secaracteriza por dos fenómenos:
1. Aparecen esfuerzos tangenciales paralelas a la sección transversal. Si estas se representan por un campo vectorial sus líneas de flujo "circulan" alrededor de la sección.

2. Cuando los esfuerzos anteriores no están distribuidos adecuadamente, cosa que sucede siempre a menos que la sección tenga simetría circular, aparecen alabeos seccionales que hacen que lassecciones transversales deformadas no sean planas.
El alabeo de la sección complica el cálculo de los esfuerzos y deformaciones, y hace que el momento torsor pueda descomponerse en una parte asociada a torsión alabeada y una parte asociada a la llamada torsión de Saint-Venant. En función de la forma de la sección y la forma del alabeo, pueden usarse diversas aproximaciones más simples que el...