Laboratorio de física experimental II
Modulo de Young Lenin Suca Alexander David Flores Iberos 140749 224
PUNO – PERÚ 2014
Laboratorio de física experimental II
Módulo de Young Establecer el módulo de Young de diferentes materiales. II.- MARCO TEORICO 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. Módulo de Young, 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 el módulo de elasticidad longitudinal es una constante (para tensiones dentro del rango de reversibilidad completa de deformaciones) y está dado por:
Donde E es el módulo de elasticidad longitudinal.
es la presión ejercida sobre el área de sección transversal del objeto. es la deformación unitaria en cualquier punto de la barra. Se dice que un cuerpo experimenta deformación elástica, cuando recupera su forma inicial al cesar la fuerza que la produjo. Cuando se flexiona una varilla, experimenta un alargamiento por su parte convexa y una contracción por cóncava. El comportamiento de la varilla está determinado por el módulo de Young del material de que se está hecha, de modo que el valor de dicho modulo puede determinarse mediante experimentos de flexión. Utilizaremos una varilla metálica, de sección transversal rectangular apoyada sobre dos extremos, si se aplica una fuerza vertical (F) en el punto medio de la regla, la deformación elástica que esta experimenta es un descenso de dicho punto, llamada flexión (s), que por la ley de Hooke, es proporcional a la fuerza aplicada.
Siendo k la constante elástica que depende de las dimensiones geométricas de la varilla en donde el módulo de Young (E) del material estará dado por
Siendo: L: longitud de la varilla a: el ancho de la varilla b: la altura o espesor de la misma
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III.- EQUIPOS
02 soportes universales
01 regla metálica
01 juego de pesas
02 soportes horizontales o tenazas
01 sujetador
Varillas de diferentes metales
IV.- PARTE EXPERIMENTAL
Monte el equipo como se muestra en el diseño experimental
Mida las dimensiones geometrías de la regla metálica Longitud (L): Ancho (a): Espesor (b):
Coloque la regla metálica en posición horizontal, apoyándola de modo que las marcas grabadas cerca de los extremos de esta descansen sobre las cuchillas
Determinar la posición inicial del centro de la varilla con respecto a la escala vertical graduada. Posición inicial: Vaya cargando gradualmente la varilla, por su centro y midiendo las flexiones correspondientes. Anote los resultados en la tabla 1.
Una vez que se considere haber obtenido una deformación suficiente descargue gradualmente la varilla, midiendo y anotando las flexiones correspondientes
Con los resultados obtenidos calcule el valor promedio de los pares de s’ y s’’ para cada carga anote en la tabla 1. Acero
Aluminio
Nº
Carga m (Kg)
S’ (mm)
Carga m(kg)
S’’
1
0.05kg
0.004m
0.1kg
0.004m
2
0.10kg
0.006m
0.15kg
0.008m
3
0.15kg
0.008m
0.20kg
0.015m
4
0.20kg
0.010m
0.25kg
0.022m
5
0.25kg
0.012m
0.30kg
0.028m
6
0.30kg
0.014m
0.35kg
0.034m
7
0.35kg
0.016m
0.40kg
0.041m
8
0.40kg
0.018m
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9
0.50kg
0.20m
V.- CUESTIONARIO 1- Con los datos de la tabla 1, determinar la constante elástica en forma analítica. Para el acero:
Acero
Aluminio
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2.- Graficar en papel milimetrado F(N) vs x(m) y calcular gráficamente la constante elástica.
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3.- Usando los datos de la tabla 1, determinar la constante elástica por el método de mínimos cuadrados. PARA EL ACERO: Carga (kg)
S (mm)
∑
4 8 10 12 14 16 18 20 22
∑
∑
Mínimos Cuadrados
∑ ∑ ∑ [ ] ∑ ∑ ∑ ∑ [ ]
∑ ∑ ∑ ∑
mm ∑
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PARA EL ALUMINIO: Carga (kg)
S (mm)
∑
4 6 8 10 12 14 16
∑
mm ∑ ∑
Mínimos Cuadrados
∑ ∑ ∑ [ ] ∑ ∑ ∑ ∑ [ ]
∑ ∑ ∑ ∑
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4.- Hallar el Error porcentual (E%), considerando como valor teórico el valor de la constante elástica hallada por el método de mínimos cuadrados. ACERO Datos
| | ALUMINIO Datos
| | 5.- ¿Por qué el esfuerzo a la tracción es positivo y el esfuerzo a la compresión negativo? Esfuerzo a tracción: la intensidad de la fuerza se llama esfuerzo, las fuerzas i ntensas de un elemento, esta ubicados dentro del material por lo que se distribuyen en toda el área la cual se
denota con la letra estos hacen que se parezca entre sí, las distintas partículas que componen una presa, si tienden alargada y estas se encuentran en sentido opuesto. Fuerza a comprensiones: es el resultado de las tenciones o presiones que existe dentro de un sólido deformable, se caracteriza por que tiende a una reducción de volumen o acortamiento en determinada dirección ya que las fuerzas invertidas ocasiones que el material quede comprimido también es el esfuerzo que existe el acortamiento de una fuerza de compresión
6.- Analice las fuerzas de la cohesión y fuerzas de adherencia. De ejemplos Las fuerzas de cohesión son fuerzas intermoleculares dentro del mismo cuerpo y las de adhesión se producen entre moléculas superficiales de diferentes sustancias que están en contacto, las fuerzas de cohesión corresponde a un grupo de fuerzas intermoleculares de atracción y las fuerzas de cohesión se puede encontrar en la s tensiones.
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7.- Determine para la regla metálica el valor del módulo de Young(E)
Con los datos de la tabla 1 Halle el módulo de YOUNG en la que efectúa una fuerzas axial de tracción.
8.- ¿Cuánto vale la energía elástica acumulada en esta barra en la máxima deformación?
Función de su deformación máxima, tenemos que la energía acumulada será de la siguiente forma:
Energía elástica acumulada en una barra.
ACERO
ALUMINIO
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CONCLUSIONES: Al realizar esta práctica de laboratorio pudimos comprobar que si existe la constante del módulo de Young para distintos tipos de materiales y que caracteriza a cada tipo de material y nos sirve para saber cuánto es capaz de estirarse un material al aplicarle una fuerza. Así podemos comparar los valores y saber cuál es el más resistente.
Web grafía: http://es.wikipedia.org/wiki/Anexo:Constantes_el%C3%A1stopl%C3%A1sticas_de_diferente s_materiales http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/solido/din_rotacion/alargamiento/alargamiento.htm https://espanol.answers.yahoo.com/question/index?qid=20111126172559AA3lwSj http://es.wikipedia.org/wiki/M%C3%B3dulo_de_Young http://es.wikipedia.org/wiki/Constante_el%C3%A1stica https://espanol.answers.yahoo.com/question/index?qid=20111004082515AALKYKz https://espanol.answers.yahoo.com/question/index?qid=20130413160242AAblG0n
