Resumen— l día 6 de marzo de 2013 se realizó la práctica “Módulo de Young”, con el objetivo de estudiar el comportamiento elástico del Nylon, esto se llevó a cabo con la ayuda de un juego de masas y un pedazo de Nylon no ensayado. Inicialmente, se armó el sistema, colocando un soporte universal, de manera que el Nylon quedara colgando, este se encontraba amarrado a una barra, y en la parte superior se colocaban las masas.

Con el sistema armado, se prosiguió a medir el largo del Nylon sin colocarle ninguna masa, lo que indicaría la altura inicial, luego se le colocó masa por masa en la parte inferior, donde por cada masa colocada se determinaba su nueva altura, ya que por cada masa el Nylon se estiraba más.

Con los datos obtenidos experimentalmente, se determinó el modulo de Young el cual se comparó con el modulo de Young teórico, para obtener el porcentaje de error obtenido.

I. OBJETIVOS

Es necesario indicar de manera el propósito del trabajo. Definir los objetivos de la práctica permite la formulación de una o varias hipótesis. Los objetivos se pueden clasificar en objetivos generales y específicos.

II.MARCO TEÓRICO

A.Elasticidad

En física e ingeniería, el término elasticidad designa la propiedad mecánica de ciertos materiales de sufrir deformaciones reversibles cuando se encuentran sujetos a la acción de fuerzas exteriores y de recuperar la forma original si estas fuerzas exteriores se eliminan.Dentro de la región elástica en la mayoría de los materiales se presenta una variación o dependencia lineal que nos indica que dentro de un rango de valores existe una proporcionalidad directa entre el esfuerzo aplicado y la deformación unitaria producida dada por la pendiente de la curva en esta zona según la ley de hooke:

σ=Y∗ε (1)

Donde “Y” es el módulo de Young y “ε” es la deformación unitaria

B.Esfuerzo

El esfuerzo es la fuerza a la cual es sometido un material y por medio de la cual sufre una deformación. Los esfuerzos pueden ser originados por:

Tracción. Hace que se separen entre sí las distintas partículas que componen una pieza, tendiendo a alargarla.

Compresión. Hace que se aproximen las diferentes partículas de un material, tendiendo a producir acortamientos o aplastamientos.

Cizallamiento o cortadura. Se produce cuando se aplican fuerzas perpendiculares a la pieza, haciendo que las partículas del material tiendan a resbalar o desplazarse las unas sobre las otras.

Flexión. Es una combinación de compresión y de tracción. Mientras que las fibras superiores de la pieza sometida a un esfuerzo de flexión se alargan, las inferiores se acortan, o viceversa.

Torsión. Las fuerzas de torsión son las que hacen que una pieza tienda a retorcerse sobre su eje central.

El esfuerzo se encuentra definido como:

σ=F t

AN /m2

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σ …… EsfuerzoF t …… FuerzadeTensiónA …… Área

C.Deformación

La deformación es el cambio de tamaño o forma que sufre un cuerpo debido a esfuerzos. Los diferentes tipos de deformación son:

Deformación plástica o irreversible:

Modo de deformación en que el material no regresa a su forma original después de retirar la carga o fuerza aplicada.

Deformación elástica o reversible:

En esta el cuerpo recupera su forma original al retirar la fuerza que le provoca la deformación.

Alargamiento:

Es la variación de la longitud y está definida por ∆ L=LF−LO.1) Deformación Unitaria

Es la relación directa entre la deformación total y la longitud original del cuerpo que ha sufrido una deformación. Está definida como:

ε=∆ LLO

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Laboratorio 4: Modulo de Elasticidad o Modulo de YoungUniversidad Rafael Landívar, Facultad de Ingeniería, Departamento de Física, Laboratorio de Física II

1004412 Ma. Fernanda Letona

ε …… DeformaciónUnitaria∆ L …… DeformaciónTotalLO …… Longitud Inicia l

D.Módulo de Young

El módulo de Young o módulo elástico longitudinal es un parámetro que caracteriza el comportamiento de un material elástico, según la dirección en la que se aplica una fuerza.Para un material elástico lineal e isótropo, el módulo de Young tiene el mismo valor para una tracción que para una compresión, siendo una constante independiente del esfuerzo siempre que no exceda de un valor máximo denominado límite elástico, y es siempre mayor que cero: si se jala una barra de ambos extremos (realizando un esfuerzo), aumenta de longitud, no disminuye. Este comportamiento fue observado y estudiado por el científico inglés Thomas Young.Tanto el módulo de Young como el límite elástico son distintos para los diversos materiales. El módulo de elasticidad es una constante elástica que, al igual que el límite elástico, puede encontrarse empíricamente con base al ensayo de tracción del material. El módulo de Young está definido como:

Y=σε=

F∗L0

A∗∆ LN /m2

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E.Curva Típica de Esfuerzo vs Deformación Unitaria

Al graficar la deformación de un cuerpo en la abscisa y el esfuerzo al que es sometida en la ordenada, se apreciará que el inicio de la gráfica corresponderá el comportamiento de una ecuación lineal, cuya pendiente es el equivalente al módulo de Young. Por otra parte claramente se puede apreciar que en un momento dado la gráfica dejará de comportarse de forma lineal, esto debido a que se ha superado el esfuerzo máximo y se ha llegado al límite elástico del cuerpo y el cuerpo puede quedar permanentemente deformado. El final de esta curva es el punto de ruptura, donde el cuerpo deja de deformarse y se rompe.

III. DISEÑO EXPERIMENTAL

En el experimento se hizo uso de: Nylon Masas Cinta métrica Soporte universal Sargento Nuez doble Escuadra

Los pasos realizados para llevar a cabo la práctica fueron los siguientes:

1. Se armó el sistema de tal manera en la que el nylon pudiese estirarse libremente al ser aplicada la tensión.

2. Se midió la longitud inicial del hilo de nylon

3. Se empiezan a colocar las masas, midiendo la fuerza de tensión y el cambio de longitud.

4. Se efectuaron los cálculos con los datos obtenidos5. Se formó la gráfica con la relación del esfuerzo y la

deformación.6. Se determinó la pendiente, obteniendo como

resultado el módulo de Young.

IV. RESULTADOS

Tabla 1. Calculo de fuerza, área y elongación

Longitud Masa S = F/A longitud

0.816 0.05 9982199.09 0

0.823 0.15 29946597.3 0.00857843

0.829 0.25 49910995.5 0.01593137

0.83 0.35 69875393.6 0.01715686

0.833 0.45 89839791.8 0.02083333

0.835 0.5 99821990.9 0.02328431

0.835 0.55 109804190 0.02328431

0.836 0.6 119786389 0.0245098

0.839 0.65 129768588 0.00358852

0.841 0.7 139750787 0.03063725

0.845 0.75 149732986 0.03553922

0.817 0.05 9982199.09 0.00122549

Tabla 2. Modulo de Young

V. DISCUSIÓN DE RESULTADOS

En este apartado se deben analizar los resultados obtenidos, contrastándolos con la teoría expuesta en la sección del Marco Teórico. Corresponde explicar el comportamiento de las tablas y gráficas expuestas en la sección de Resultados, tomando en cuenta el análisis estadístico apropiado

VI. CONCLUSIONES

Las conclusiones son interpretaciones lógicas del análisis de resultados, que deben ser consistentes con los objetivos presentados previamente.

VII. FUENTES DE CONSULTA

Manual de laboratorio de física 2. Sears, Zemansky, Young y Freedman (2009). Física

Universitaria. Volumen 1 (12ª ed.). Editorial Addison-Wesley, Pearson Education. México.

Giancoli,2006, Física con aplicación volumen 1 ,México, sexta edición, Pearson education.

VIII.ANEXOS