LABORATORIO DE FISICA II

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL CARIBE

EXPERIMENTO NO 5: DILATACIÓN LINEAL

PRESENTADO POR:

ADRIANA ANGARITA

DANIEL BARLETA

LIZETH MARTINEZ

ZURY NUMA

GABRIEL OROZCO

PRESENTADO A: ORLANDO PEREA CAMPO

INTRODUCCIÓN

Cuando calentamos determinado objeto a una cierta temperatura,

notamos que la temperatura del objeto cambia. Al cambiar esta, notamos

que el cuerpo sufre una leve expansión, que es lo que conocemos como

dilatación, que es cuando un cuerpo al tener un calentamiento externo, las

partículas dentro del mismo empiezan a refregarse, lo que ocasiona que el

contorno de dicho cuerpo, empiece a aumentar.

OBJETIVO GENERAL

Observar el fenómeno de la dilatación en cuerpo sólidos cuando

estos son sometidos al calentamiento.

Determinar el coeficiente de la dilatación en los metales en estudio.

OBJETIVO ESPECÍFICO

Notar el comportamiento de cada elemento a utilizar, conforme a

determinada temperatura.

Comprobar qué material se dilata más, a razón del tiempo.

MARCO TEÓRICO

Con respecto al marco teórico que estamos manejando, se evaluarán

conceptos tales como:

Temperatura: La temperatura, es la medida que nos dice la velocidad

con la que las partículas de un elemento se mueven, y debido a esto nos

da un indicio de que tan frío o caliente puede estar.

Rapidez: La rapidez, es la medida que nos dice que tan aprisa se mueve

un objeto. Es la razón de cambio con la que un objeto, recorre cierta

distancia, por unidad de tiempo.

Volumen: Dentro de la física, el volumen se considera una propiedad

extensiva de los cuerpos que nos dice, la capacidad de almacenamiento

que tiene dicho objeto, o así mismo lo extenso que es.

Coeficiente de Dilatación: se le conoce al Coeficiente de Dilatación, al

cambio relativo de volumen por el que pasa un cuerpo, cuando su

temperatura cambia, generando dilatación térmica.

HIPÓTESIS

Las hipótesis, para la siguiente experiencia, son:

- La dilatación será mayor en cuerpo de mayor masa.

- Todos los cuerpos de diferente material tendrán un coeficiente de

dilatación distinto.

PROCEDIMIENTO DE LA EXPERIENCIA

INSTRUMENTOS

* Placa base con escala y soporte para tubos.

* Indicador atornillable

* Escala

* Tubo de acero.

* Tubo de platón.

* Generador de vapor.

* Mangueras de silicona

* Capsula de petri.

MONTAJE DEL EXPERIMENTO

* Insertamos el tubo de dilatación por la derecha y atornillamos fijamente

el soporte en la posición deseada (200mm, 400mm, 600mm).

* Desplazamos el tubo de dilatación de tal manera que el extremo del tubo

en el soporte guía presiona a la varilla dentada (b) del engranaje de

transmisión y a la ranura apropiada (a) repose en soporte fijo.

* Fijamos el tubo de dilatación con los tornillos de sujeción

* Aflojamos la varilla del indicador girándolo y atornillándolo sobre el ojo

de manera que la punta del indicador apunte al 0 de la escala 5.6 dirija la

punta del indicador hacia la escala.

REALIZACIÓN

* Llenamos con agua el vaporizador y conéctelo a la corriente.

* Observamos el deslizamiento de la aguja en la escala.

* Anotamos el valor marcado por la aguja en la escala.

* Repita el procedimiento para las longitudes de 400 mm y 200 mm, con

cada una de las varillas de estudio.

HOJA DE DESARROLLO

Lo = 600 mm

Lo = 400 mm

Lo = 200 mm

CONFRONTACIÓN

Luego de haber analizado los datos previamente recolectados, podemos

deducir que nuestras hipótesis fueron correctas. Esto es debido a que, en

cuerpos de diferentes materiales, el coeficiente de dilatación dio un valor

distinto, esto es debido a que no todos los materiales se dilatan a la misma

temperatura, por cuestiones de la densidad de dicho objeto.

También pudimos ver que entre mayor masa tenían los objetos, tenían un

mayor coeficiente de dilatación, debido a que, un cuerpo de mayor masa,

tendrá una cantidad mayor de su cuerpo, la cual se dilatará, consiguiendo

un mayor rango.

EVALUACIÓN

1. Calcule el coeficiente de dilatación lineal de cada uno de los

materiales con los cuales ha trabajado y haga sus anotaciones en la

tabla. Presente sus cálculos. Anexo tabla (página anterior)

2. Explique porque los cuerpos se dilatan al aumentar su

temperatura.

Cuando un cuerpo, se ve inmerso en un cambio de temperatura, las

partículas de este elemento, empezarán a moverse con una rapidez

diferente, con la que se movían antes. Para poder dilatar un cuerpo se

necesita que la temperatura aumente, generando calor con el cual las

partículas de este empezarán a moverse con una mayor velocidad, lo que

generará que tiendan a extender el objeto, lo que ocasiona la dilatación.

3. Según la experiencia realizada ¿cuál de los metales estudiados se

dilata más?

Según los datos adquiridos en la experiencia, podemos decir que el metal

que más se dilata es el latón.

4. Explique brevemente los otros tipos de dilatación existentes.

Dilatación térmica: Dentro de este tipo de dilatación, la materia, al

calentarla, sufre dilatación, y al exponerla en un ambiente frío, vemos como

en ésta, disminuye su volumen, o su longitud.

Dilatación superficial: En este tipo de dilatación, es donde tenemos una

superficie, a la cual se le aplica una determinado cambio de temperatura,

contrayendo o reduciendo el área de la superficie.

5. Mencione un ejemplo de la vida real para cada uno de los casos de

dilatación.

Cuando, arriba de un moneda colocamos un pedazo de carbón quemado,

observamos como la superficie de esta se va dilatando, con razón al tiempo

en el que se le deja, el pedazo de carbón.

RESPONDA EL SIGUIENTE CUESTIONARIO

1. Si a dos metales diferentes usted le suministra la misma cantidad

de calor ¿porque estos no tienen el mismo incremento de volumen?

Explica tu respuesta.

Esto ocurre debido a que, aunque se le esté suministrando la misma

cantidad de calor, los dos metales tienen diferentes coeficientes de

dilatación, debido a que los dos tipos de metales son distintos.

2. La regla general dice que todos los cuerpos se dilatan al someterse

al calor, ¿cual elemento es la excepción a esta regla? Explica tu

respuesta

El diamante es un elemento, que sólo se dilata a una temperatura de 42

grados centígrados, bajo 0., esto es debido a que el diamante posee una alta

estabilidad térmica, es decir, es un material que resiste altas temperaturas,

sin recibir algún tipo de daño.

3. Si usted tiene dos cilindros del mismo material e igual

dimensiones, pero uno es hueco y el otro no. Que le sucedería al

volumen de ambos si se les aumenta la temperatura por igual. a)

Igual b) Diferentes. Explica tu respuesta.

La respuesta es b, es debido a que, en el material hueco aumentará la

dilatación producida por la temperatura debido a que está la abertura

propicia para que el calor penetre de una forma más óptima, que en la del

material hermético.

4. ¿Cómo es el funcionamiento de una tira bimetálica en un

termostato?

Estos termostatos funcionan de forma, que solo se abren o se cierran al

recibir una cantidad de temperatura en general. Estos termostatos,

funcionan de modo que, cuando una de las tiras se curvea, esta se desvía

hacia la tira de menor coeficiente de dilatación, desconectado el circuito.

5. ¿De qué factores depende la dilatación lineal de un sólido y que

influencia tiene cada uno de estos en la dilatación?

A.)La longitud inicial del cuerpo (li): el aumento de longitudes

directamente proporcional al largo inicial del cuerpo. Es decir, mientras

más largo es el cuerpo originalmente, mayor es su aumento de longitud.

b) El aumento de la temperatura ( ): el aumento de longitud también es

directamente proporcional al aumento de temperatura del cuerpo

c) El coeficiente de dilatación lineal ( ): El aumento de longitud depende

del material el cual está construido un cuerpo, es decir, de su naturaleza.

Cada material tiene determinado valor de coeficiente de dilatación lineal y

se define: Coeficiente de dilatación lineal es la dilatación media q

experimenta un sólido, por hundida de longitud cuando su temperatura

aumenta en 1°C.

6. si tienes un viaje al polo sur y debes llevar un termómetro,

¿llevarías, uno de alcohol o uno de mercurio? Explica tu respuesta.

El termómetro de alcohol, ya que el mercurio solidifica a una temperatura

de -38,87ºC, y el alcohol solidifica a -114ºC y por lo que se dice arriba la

temperatura mínima que se ha medido es -89,6ºC.

7. la longitud de una columna de mercurio de un termómetro se

sumerge en agua con hielo y 24 cm cuando el termómetro se coloca

en agua hirviendo: ¿Cuál será su longitud en una habitación a 22°C?

La longitud es de 8.4 cm

8. ¿A qué se le llama liquido termométrico y que característica

especial debe tener?

Al líquido que contienen los termómetros, en este caso el más usado es el

mercurio. La característica especial que deben tener es que la dilatación

responda en forma lineal con el aumento de la temperatura

9. Ejercicio: Un mecánico desliza un anillo de hierro caliente y bien

ajustado sobre un cilindro de latón frío, el anillo se cierra y ya no se

puede extraer ni siquiera por calentamiento ulterior. Este

procedimiento se conoce como ajuste por contracción. Porque

piensa usted que no se puede separar el anillo del cilindro a pesar

de someterse a calentamiento nuevamente todo el conjunto.

En el momento en que realizamos el ajuste por contracción, el material

dilatado se adhiere a la superficie del material enfriado, lo que ocasiona que

los dos estén en constante presión, y fundidas mutuamente

CONCLUSIÓN

La dilatación es un fenómeno con pocos pros y con muchos contras. En

primera instancia, tenemos que una de las pocas producciones de este

fenómeno es el ajuste por contracción. Es algo que siempre tenemos que

tener en cuenta en el momento en que vamos a realizar cálculos, debido a

que sólo por dilatación las dimensiones de un objeto pueden cambiar,

alterando completamente el proceso, del cálculo previo.

BIBLIOGRAFÍA

-http://fisica.laguia2000.com/fisica-del-estado-solido/dilatacion-lineal-

superficial-y-volumetrica

-http://www.buenastareas.com/ensayos/Tipos-De-

Dilatacion/358135.html

-http://es.wikipedia.org/wiki/Coeficiente_de_dilataci%C3%B3n