UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR Facultad de Ciencias Físicas y Matemática ESCUELA: INGENIERÍA CIVIL
ENSAYO DE MATERIALES 1 TEMA:
ELASTICIDAD Y PROPORCIONALIDAD PRACTICA N° 3
AUTORES:
OREGA GALLO GALLO !IANA "IMENE# $O#O ALISON CURSO:
ERCERO % FECHA DE REALIZACIÓN:
&' !E A(RIL !E &)%' FECHA DE ENTREGA:
* !E MA+O !E &)%' GRUPO N° 9
QUITO – ECUADOR
1
201
1. OBJETIVOS: 1.1. Objetivos Generales:
Determinar las propiedades elásticas de diferentes materiales y comprobar en cuál de ellas se cumple la ley de Hooke.
Observar la deformación de los materiales ensayados y su elasticidad al cargar y descargar cada una de las fuerzas aplicadas.
1.2. Objetivos Específcos:
Estudiar los comportamientos de los materiales ensayados tanto en la aplicación de cargas como en el retiro de las mismas.
Calcular los diferentes datos tales como esfuerzo y constante de elasticidad para el caso del material elástico.
ealizar los diagramas para los tres materiales estudiados. 2. EQI!OS TI"I#$%OS
!edestal de madera Cinta m"trica Cronómetro
#$%&.&&1 m #$%&.&1 s
&$TE'I$"ES
esorte metálico Cinta de cauc'o (anguera !orta masas #coples )
(asas graduadas (. !'O)E%I&IE*TO
*nicialmente se realizan indicaciones en el aula sobre la práctica a realizarse+ indicación de e,uipo a utilizarse y datos generales ,ue se tomarán en cuenta al momento de la práctica. En el laboratorio se encuentra un e,uipo de soporte con una cinta m"trica colocada para la realización de esta práctica+ se ubica un ganc'o con el resorte metálico y el portamasas+ se toma la primera medida como medida inicial del resorte -o/ #plicar la primera carga y esperar ) minutos y tomar la medida de deformación+ 'acer el mismo procedimiento para todas las cargas+ despu"s de la ultima carga+ esperar ) minutos y tomar la medida de deformación 0nal+ 'acer la primera descarga y esperar ) minutos tomar la medida de deformación+ 'acer el mismo proceso para todas las descargas. uego se cambia de material y se aplica la manguera de polietileno+ se realiza el mismo proceso para todas las cargas y descargas tomando las medidas correspondientes+ luego se cambia el material a la cinta de cauc'o y se realiza el mismo proceso. uego de se entrega los materiales y la 'oa de datos. Con los datos tomados+ se realiza un cuadro de cálculos para obtener 2k -energ3a de deformación/ y se realizan los grá0cos y análisis del comportamiento del material ensayado. +. T$B"$S , %$TOS 'ESO'TE &ET-"I)O estado de carga E8E6*# DE E45#DO C#6# DE7O(#C*O8 DE7O(#C*O8
! -gr/ 1
9 -mm/
2k -/
&+&&
&
&+&&
) 1:&+&&
1
::)+;& <
< <=;+;&
:
1>?=+<1
@ @@=+<&
1?
)1:@+)&
= =<:+<&
)@
)?@&+
estado de descarga E8E6*# DE E45#DO C#6# DE7O(#C*O8 DE7O(#C*O8 ! -gr/
9 -mm/
2k -/
= =<:+<&
)@
)?@&+
@ @@=+<&
1?
)1:@+)&
< <=;+;&
:
1>?=+<1
) 1:&+&&
1
::)+;&
1
&
&+&&
&+&&
E45#D O C#6# ! -gr/ 1 &+&& ) 1:&+&& < <=;+;& @ @@=+<& = =<:+<&
&$*GE'$ %E !O"IETI"E*O estado de carga DE7O(#C* E8E6*# DE O8 DE7O(#C*O8 9 -mm/ 2k -/ & &+&& ; ::)+;& 1: 1>?=+<1 )< A <& )?@&+
estado de descarga E45#D DE7O(#C* E8E6*# DE O C#6# O8 DE7O(#C*O8 ! -gr/ 9 -mm/ 2k -/ = =<:+<& ); )?@&+
< <=;+;& ) 1:&+&& 1 &+&&
E45#DO C#6# ! -gr/
1> > ?
1>?=+<1 ::)+;& &+&&
)I*T$ %E )$)O estado de c arga DE7O(#C* E8E6*# DE O8 DE7O(#C*O8
9 -mm/
2k -/
1
&+&&
&
&+&&
)
1:&+&&
1<
::)+;&
<
<=;+;&
<&
1>?=+<1
@
@@=+<&
@)
)1:@+)&
=
=<:+<&
=>
)?@&+
E45#DO C#6# ! -gr/
estado de descarga DE7O(#C* E8E6*# DE O8 DE7O(#C*O8 9 -mm/
2k -/
=
=<:+<&
=<
)?@&+
@
@@=+<&
@<
)1:@+)&
<
<=;+;&
)<
1>?=+<1
)
1:&+&&
=
::)+;&
1
&+&&
<
&+&&
=
!vs/ ) a r 0 a s
&an0era e !olietileno
?.&&& =.&&& @.&&& <.&&& ).&&& 1.&&& &.&&& &.&&& &.&&= &.&1& &.&1= &.&)& &.&)= &.&<& &.&<=
cargas y descargas
%e3or4aci5n
!vs/
)inta 2e )a1c6o ) 1&.&&& a =.&&& r .&&& 0 &.&= a & &.1 s %escar0as
'ESO'TE
cargas y descargas
7. )-")"OS
?
ongitudes cargas 8
constante deformacion k
&+:==
&+&&&
&
&+:?:
1+>??
&+&1<
1
&+::=
<+=<1
&+&<&
11:
&+:;>
@+
&+&@)
1&@
&+;1)
=+):1
&+&=>
;< +78
ongitudes cargas 8 deformacion 1+&&> =+):1 &+&); 1+&&@ @+ &+;:= 1+>?? &+&&> &+;:@ &+&&& &+&&?
promedio constante
11297+(
constante promedio k constante 1:) 1?: )&: )=) & 18 2829712
)$)O ongitud deformaci constant es cargas 8 on ek &+:== &+&&& & &+:?: 1+>?? &+&1< 1 @+ ;< +78 ongitud deformaci constant es cargas 8 on ek &+;&: =+):1 &+&=< 1&& &+:;: @+: <+=<1 &+&)< 1=@ &+:? 1+>?? &+&&= <=< &+:=: &+&&& &+&&< & ;8
&$*GE'$ ongitud cargas 8 deformaci constant >
es &+;>: &+;:> &+;;? 1+&&1 1+&&:
on &+&&& 1+>?? <+=<1 @+
ek & &+&&; &+&1: &+&)< &+&<&
1;? 1;? 1;& 1>? ;7
ongitud deformaci constant es cargas 8 on ek 1+&&> =+):1 &+&); 1:) 1+&&@ @+ )&: &+;:= 1+>?? &+&&> )=) &+;:@ &+&&& &+&&? & 18
<.1. )onclsiones Ji4=ne> !o>o $lisson
<. )O*)"SIO*ES
Esta práctica nos ayuda a comprender ,ue todos los materiales
tienen diferente constante de deformación ya ,ue su composición es distinta. 4e entendió claramente el comportamiento ,ue tienen estos materiales al ser sometidos a cargas poco a poco algunos se deforman y otros y aplicar este conocimiento en nuestra vida profesional. #l culminar la práctica pudimos comprobar ,ue cada uno de los materiales ,ue fueron sometidos a cargas tienen diferente deformación y ,ue tambi"n se comprobó si cumple o no la ley de Hooke.
<.2. )onclsiones :
Orte0a Gallo %iana
4e ensayó con cargas aplicadas a diferentes materiales con la 0nalidad de aprender más sobre la constante elástica y observar
,ue tipo de deformaciones presenta cada uno de estos materiales. El sistema ,ue utilizamos nos sirvió para tener los conocimientos necesarios
al
momento
de
realizar la
presente
practica
relacionando las deformaciones con el tipo de material. EBisten varios materiales en los cuales se pueden aplicar este tipo de cargas y dependen muc'o de la estructura y del material para obtener las constantes elásticas.
;. 'E)O&E*%$)IO*ES ;.1. 'eco4enaciones Ji4=ne> !o>o $lisson
a participación de estudiantes durante toda la práctica fue importante ya ,ue as3 podremos ir familiarizándonos más con los elementos del laboratorio y comprender de meor manera las constantes ,ue se producen al aplicar cargas en este tipo de materiales. !roporcionar más e,uipo para ,ue cada uno de los estudiantes pueda realizar la práctica e interactuar más con ellos. Dar más eemplos de los usos de lo aprendido en la práctica aplicado a la vida diaria y as3 relacionarlo con nuestra profesión.
;
;.2. 'eco4enaciones Orte0a Gallo %iana
4uministrar más e,uipo con la 0nalidad de meorar la participación de todos los estudiantes durante la práctica de elasticidad de
ciertos materiales. Hacer referencia de la práctica en algn tema en particular en la profesión o dentro de la universidad nombrar algn logro
relacionado con el tema. 7acilitar los recursos del laboratorio para incrementar la creatividad de los estudiantes y poder desarrollar nuevas ma,uinarias ,ue permitan avanzar con la tecnolog3a del
laboratorio de ensayo de materiales. Continuar incentivando a los estudiantes comentándoles sobre los logros obtenidos por otros grupos de estudiantes a nivel nacional o internacional con la intención de ,ue eBistan nuevos logros ,ue deen en alto el nombre de la universidad central del Ecuador y a su vez ganando mayor prestigio como profesionales.
. BIB"IOG'$?@$
.)&&&.(#82# DE E84#O DE (#5E*#E4 -uo plástico del concreto ala compresion/.2.'ttpFGG.mtc.gob.peGportalGtransportesGcamino sIferroGmanualGemJ)&&&GseccionJ&>Gmtc>1=.pdf
E. (art3n. )&1<. E4*45E8C*# 72KO !L45*CO DE (#5E*# CO(!2E45O. 2F'ttpFGG.gef.esGCongresosG)1GpdfG=J&=.pdf
1&
7orn+ E. (art3n+ E. up"rez y (. Maile. )&&=. 72KO !L45*CO DE (#5E*# CO(!2E45O.2F 'ttpFGG.gef.esGCongresosG))GpdfG=1.pdf
A. $*EOS $neCo 1 ?OTOG'$?I$S
6ra0co N,1.Clase *nformativa.
6ra0co NN). Clase *nformativa. 11
6ra0co NN<.E,uipo a utilizarse
6ra0co NN@. E,uipo a utilizarse
6ra0co NN=.(ateriales.
6ra0co NN?.iga.
6ra0co NN>.(anguera.
6ra0co NN:.!orta masas.
1)
6ra0co NN;.esorte.
6ra0co NN1&.(asas.
6ra0co NN11.E,uipo ya armado.
6ra0co NN1).!rimera medición del esorte en proceso de carga.
1<
6ra0co NN1<. esorte en proceso de Carga.
6ra0co NN1@. esorte en proceso de descarga..
6ra0co NN1=.(anguera+ E,uipo armado.
6ra0co NN1?. (anguera en proceso de Carga.
6ra0co NN1>. (anguera en proceso 6ra0co NN1:. iga+ E,uipo armado. de descarga.
1@
6ra0co NN1;. iga en proceso de Carga.
6ra0co NN)&. iga en proceso de descarga.
$neCo 2 )O*S"T$ %E ?"JO !"$STI)O a caracter3stica de un material por la cual sufre deformaciones
elásticas+ mayores ,ue la deformación unitaria en el l3mite elástico+ se llama plasticidad. #s3+ en la curva esfuerzo deformación unitaria de la 0gura 1J1:P+ se tiene una región elástica seguida por una región plástica. Cuando en un material dctil cargado 'asta la región plástica se presenta grandes deformaciones+ se dice ,ue el material sufre un uo plástico. os diagramas esfuerzo deformación unitaria ,ue se describieron antes se obtuvieron en pruebas de tensión donde interven3an carga y descarga estática de las probetas+ y en la descripción no entro el paso del tiempo. 4in embargo+ cuando se cargan durante largos tiempos+ algunos materiales desarrollan deformaciones adicionales y se dice ,ue tienen uo plástico o deformación gradual. El uo plástico suele ser más importante a temperaturas más elevadas ,ue las ordinarias y en consecuencia siempre se debe tener en cuenta en el diseQo de motores+ 'ornos y otras estructuras ,ue funcionen a 1=
temperaturas
elevadas
durante
largos
periodos.
4in
embargo+
materiales como el acero+ el concreto y la madera se deforman gradualmente aun a temperatura ambiente. !or eemplo+ el uo plástico del concreto durante largos tiempos puede causar ondulaciones en los tableros de los puentes+ por 'undimiento o deformación entre los soportes -un remedio es construir el tablero con bombeo 'acia arriba+ o coronamiento+ ,ue es un desplazamiento inicial sobre la 'orizontal+ de tal modo ,ue cuando eBista uo plástico+ las losa baen a la posición nivelada.
$neCo ( "E, %E OODE En f3sica la ley de elasticidad de Hooke o ley de Hooke+ originalmente formulada E=
∆L L
F =−k δ Uk =
1 2
k δ ²
1?
Para mantener un resorte alargado o comprimido una cantidad x desde su longitud natural se requiere que se ejerza una fuerza sobre el resorte, Fp, que es directamente proporcional a x. Esto es, Fp=kx Donde k es una constante, conocida como constante de rigidez de resorte y es una medida de la rigidez del resorte particular. El resorte alargado o comprimido ejerce una fuerza Fr en la direccin opuesta . En consecuencia. Fs=!kx " esta fuerza se la llama fuerza restauradora porque el resorte ejerce su fuerza en la direccin opuesta al desplazamiento, y act#a para regresarlo a suposicin natural. " esta ecuacin se la conoce como la ecuacin del resorte o ley de $ooke.
1>
