FIEE - UNAC

LABORATORIO DE FISICA III FIEE - UNACUNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTADA DE INGENIERA ELCTRICA Y ELECTRNICACARRERA DE INGENIERA ELECTRNICAINFORME DE LABORATORIO DE FISICA III

PROFESOR: RAMREZ ACUA JHONYCURSO: LABORATORIO DE FISICA IIITEMA: DEFORMACION LONGITUDINALGRUPO HORARIO: JUEVES 90GAPELLIDOS Y NOMBRES: MORAN ROMERO ENRIQUE ARTUROCODIGO: 1313220311

2015

DEFORMACION POR ELASTICIDAD1. OBJETIVOS Aprender a efectuar y analizar la prueba de tensin de materiales metlicos, determinando aspectos importantes como la resistencia y el alargamiento de estos. Establecer el modulo Young en diferentes materiales.2. MATERIALES- Broca hexagonal- Regla metlica- Un calibrador Vernier- Prensa de agarre- Un juego de masas- Una balanza- Un alambre de estao

3. MARCO TERICOEsfuerzo normal.El esfuerzo es una medida de la fuerza por unidad de rea (en la que se aplica) que causa deformacin. Si la fuerza es aplicada no es normal ni paralela a la superficie, siempre puede descomponerse en la suma vectorial de otras dos tal que siempre una sea normal y la otra paralela a la superficie considerada.Las unidades que ms se utilizan son; Pascal (P.a.)=N/m2.

Deformacin unitaria longitudinal.Si a una barra de longitud l le aplicamos una fuerza de traccin F y la barra sufre un alargamiento l, se define alargamiento o deformacin longitudinal como:

La deformacin longitudinal es la variacin relativa de longitud.La relacin entre la fuerza F y el alargamiento l viene dada por el coeficiente de rigidez Ks :

El coeficiente de rigidez depende de la geometra del cuerpo, de su temperatura y presin y, en algunos casos de la direccin en la que se deforma (anisotropa).Ley de Hooke.Cuando estiramos (o comprimimos) un muelle, la fuerza recuperadora es directamente proporcional a la deformacin(al cambio de longitud x respecto de la posicin de equilibrio) y de signo contraria a esta. F=-kx , siendo K una constante de proporcionalidad, denominada constante elstica del muelle. El signo menos en la ecuacin anterior se debe a que la fuerza recuperadora es opuesta a la deformacin.

La energa potencial Ep correspondiente a la fuerza F vale:

Porque el trabajo realizado por esta fuerza conservativa cuando la partcula se desplaza desde la posicin XA a la posicin XB es:

La ley de Hooke es solo aplicable a deformaciones unitarias pequeas, hasta que se alcanza el lmite de proporcionalidad.

En las curvas el esfuerzo deformacin de un material hay un tramo de comportamiento perfectamente elstico en la que la relacin esfuerzo-deformacin es lineal(punto A).De ah hasta otro punto B(de limite elstico) el material sigue un comportamiento elstico(sigue habiendo una relacin entre esfuerzo y deformacin, aunque no es lineal, y si se retira el esfuerzo se recupera la longitud inicial).Si se sigue aumentando la carga (por encima del punto b hasta el punto B), el material se deforma rpidamente y se retira el esfuerzo no se recupera la longitud inicial, quedando una deformacin permanente y el cuerpo tiene un comportamiento plsticos. Si se sigue aumentando la car (por encima del punto B), el material llega hasta un estado en el que se rompe (punto C).Cuerpos frgiles: Los que se rompen al superar el lmite elstico.Cuerpo dctil. Los que se siguen deformando al superar el lmite elstico, siguiendo un comportamiento plstico.Fatiga elstica: Alteracin de las caractersticas elsticas tras muchas deformaciones.

Deformacin por traccin o compresinExisten tres tipos de deformaciones: de traccin, de compresin y tangencial. Cualquier deformacin de un objeto puede considerarse como una combinacin de estas tres deformaciones.La relacin entre esfuerzo y la deformacin para un material sometido a traccin puede hallarse experimentalmente. Una barra sujetada firmemente por uno de sus extremos se estira gradualmente y se toma a intervalos de la fuerza F necesaria. La variacin relativa de la longitud es la deformacin y la fuerza por unidad de rea es el esfuerzo.Mdulo de YoungLas deformaciones elsticas de un slido se relacionan con los esfuerzos asociados a travs de magnitudes denominadas mdulos elsticos. En la regin lineal de la curva esfuerzo-deformacin para la traccin o compresin, su pendiente es el cociente entre el esfuerzo y la deformacin y se denomina el mdulo de Young E del material.

4. PROCEDIMIENTO Colocamos el modulo hexagonal, la bronca, prensa como se presenta en la imagen de laboratorio. Colocamos un alambre de estao y con el calibrador vernier medimos cuanto es el dimetro inicial. Medimos los valores de las masas a trabajar con la balanza que van a ser 4 pesadas. Colocamos una longitud como referencia en el estao, nuestro caso fue de 20 cm y colocamos una de las pesas seleccionada para comenzar a trabajar en el laboratorio. Luego med el estiramiento del estao y anotamos en la TABLA N1. Se va anotando la deformacin del estao hasta provocar la ruptura.

5. TABLA DE DATOS Tabla de datos recogidos en el experimento.

N

10.3702020.30.33.74.52*10-6818584.070.01554572271.3

20.7702020.50.57.74.52*10-61703539.80.02568141592

31.0702020.80.810.74.52*10-62367256.60.0459181415

41.3202021.11.113.24.52*10-62920353.90.05553097343.6

6. ANLISIS DE DATOS Clculos para la Grafica N1Por mnimos cuadrados.

7. GRAFICA

Grafica N1

Es la proximidad de una lnea recta con las variacin del esfuerzo vs la deformacin calculados con mnimos cuadrados, se visualiza que comienza con una lnea recta y despus hay una lnea deformada, eso se da debido a que es un material deformable, y llega a la ruptura del material por lo tanto tiene una lnea recta y una lnea no lineal, zona elstica y zona inelstica.Ecuacin lineal seria: Con una pendiente igual al mdulo Young.

8. CUESTIONARIO 1. Por qu debe realizarse la medicin del radio del alambre con el mayor cuidado posible?Se tiene que realizar con cuidado porque al variar las mediciones, puede aumentar el porcentaje de error y los clculos ya no seran tan precisos. 2.Qu relacin existe entre el coeficiente de deformacin longitudinal y el coeficiente de deformacin lateral?Cuando una barra est sometida a una carga de traccin simple se produce en ella un aumento de longitud en la direccin de la carga, as como una disminucin de las dimensiones laterales perpendiculares a esta. La relacin entre la deformacin en la direccin lateral y la de la direccin longitudinal se define como relacin de Posicion.

3.De acuerdo a lo observado. podra decir que el material es anisotrpico, frgil, dctil?Un material anisotrpico, es aquel que todas sus propiedades varan de acuerdo con sus ejes estructurales, los cuales desde un punto de vista terico forman ngulos rectos entre s. La fragilidad intuitivamente se relaciona con la cualidad de los objetos y materiales de romperse con facilidad. Aunque tcnicamente la fragilidad se define ms propiamente como la capacidad de un material de fracturarse con escasa deformacin, a diferencia de los materiales dctiles que se rompen tras sufrir acusadas deformaciones plsticas. Entonces se puede deducir que el material usado es dctil.4. De acuerdo con lo observado Podra decir que el material es anisotropico, frgil o dctil?Los conceptos siguientes son:a) Anisotropa .Es la propiedad de la materia segn la cual determinadas propiedades fsica, tales como: Temperatura conductividad, velocidad de propagacin de la luz, etc. Varan segn su direccin en que son examinadas.b) Frgil. Propiedad en que un cuerpo tiene el grado de ser quebradizo.c) Dctil Propiedad de los materiales para convertirlos en hilo.Contestando a la pregunta se puede decir que el alambre llega a ser un material dctil y ansiotropica, tambin digamos que el alambre de estao fue ligeramente frgil.

5. Qu relacin existe entre la deformacin con el tipo de estructura del material? Y producido la deformacin en un slido es posible retomar a su estado inicial u original Qu tratamiento se realizara?Un cuerpo solido al ser deformado sufre cambios en su elongacin y su seccin transversal la facilidad con que se lleva a cabo esta depender de la estructura del material. Si es posible retornar a su estado natural, algunos tratamientos:En algunos casos cesar las fuerzas (cuerpos elsticos).Llevando a cabo la deformacin pero en sentido contrario al inicial por ejemplo si se deformo el material por traccin lo adecuado sera comprimirlo.6. Qu relacin se tiene cuando se presentan fuerzas multilaterales en el slido? Derivar la ecuacin generalizada de Hooke.Si el cuerpo se somete a iguales esfuerzos de traccin o compresin por todos los lados, entonces el cuerpo sufrir deformacin volumtrica. En este caso se define el mdulo de compresibilidad y el coeficiente de compresibilidad

Entonces: Y 7. Calcular la relacin relativa de la densidad de una barra cilindrica de longitud y radio R cuando se somete a una compresion.

Al inicio:

entonces: Al final:

entonces: igualando: 9. CONCLUSIONES El objetivo de esta prctica era el de establecer el mdulo de Young del material con el que experimentamos (en este caso un alambre de estao). Sabamos que los slidos poseen una deformacin de carcter elstico hasta cierto punto, a medida que se le aplica un fuerza y progresivamente se aumente su deformacin es cada vez mayor. Podemos llegar a la conclusin en el laboratorio que el mdulo de Young es la constante de proporcionalidad entre la deformacin elstica y el esfuerzo, y la representacin se puede visualizar en la grfica N1, hallado con la pendiente de la recta.

10. BIBLIOGRAFIA Fsica re-creativa; S. Gil y E. Rodrguez. Ed. Prentice Hall. Buenos Aires, 2001. Fsica 2Ed.; J. D. Wilson. Ed. Prentice Hall. Mxico, 1996. Fisica Tomo I- 4 Ed.; R. A. Serway. Ed. Mc Graw Hill. Mxico, 1999. Fisica; Joseph W. Kane, Morton M. Sternheim, Jos Casas Vzquez, David Jou i Mirabent, Reverte, 1989.

11. ENLACES

Obtenido de Fsica re-creativa (Cap. Introduccin a la elasticidad); S. Gil y E. Rodriguez. Ed. Prentice Hall. Per, 2001. Obtenido de Determinacin del Mdulo de Young; F. Arrufat, U. Novick, P. Frigerio y G. Sardelli. www.fisicarecreativa.com.ar10