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4° Laboratorio
201
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FIEE-UNI
Di&ata-i.+ Ter/i-a 1. OBJETIVOS:
o
Estudiar la variación de las dimensiones de un cuerpo debido a variación de la Temperatura. Comprobar experimentalmente las formulas de la dilatación
o
lineal. Hallar el coeficiente de Dilatación Lineal en este caso del Cobre.
o
2. EQUIPOS Y MATERIALES: Un
kit de dilatación té!ica lineal" Una e#la de $n !et% #ad$ada en !il&!et%'" (e' ($)%'* Cobre+ Al$!ini% , idi%" Un tan'.%tad%" Un enie" (e!ó!et%"
3. FUNDAMENTO TEORICO 1
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Se denomina dilatación térmica al aumento de longitud, volumen o alguna otra dimensión métrica ue sufre un cuerpo f!sico debido al aumento de temperatura ue se provoca en él por cualuier medio. La contracción térmica es la disminución de propiedades métricas por disminución de la misma.
Dilatación lineal La dilatación lineal es auella en la cual predomina la variación en una "nica dimensión, o sea en el anc#o, largo o altura del cuerpo . $ara estudiar este tipo de dilatación, imaginemos una barra met%lica de longitud inicial
Temperatura:
Lo
& temperatura
θo
θo
Lo
Δ L
Calentamiento
Temperatura:
θ
L
'atem%ticamente se expresa(
2
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$ero si aumentamos el calentamiento, de forma de doblar la variación 2 Δ θ
de temperatura, el doble )
2 Δ L
, entonces observaremos ue la dilatación ser%
*.
$odemos concluir ue la dilatación es directamente proporcional a la variación de temperatura. Se observa ue cu%ndo se tiene dos barras del mismo material, pero de diferentes longitudes+ cu%ndo se calienta estas barras , se nota ue la de ma&or longitud se dilata m%s ue la menor , entonces podemos concluir ue la dilatación es directamente proporcional al largo inicial de las barras. Se sabe ue la dilatación es dependiente del material de la barra. De au! se tiene ue(
Δ L= L o+ α Δ θ
Dónde: Lo
Longitud inicial. Δ L
Δ θ
-ariación de la temperatura ) α
/
Dilatación θo − θ ¿
coeficiente de dilatación lineal
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4. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
Di'.%ne el e$i.% c%!% en la #$a di'.$e'ta en la #$&a de la)%at%i% *
C%l%ca!%' n$e't% di'.%'iti% $e n%' da la di'tancia $e 'e el%n#a la ailla+ el di'.%'iti% $'ad% en e'te e3.ei!ent% c%n'i'te en $na cat$lina c%tada en 4%!a cic$la c%n $na a#$a inc$'tada en el cent% , Reali6a!%' $na .e$e7a !aca en $n )%de .aa $e 'ia de e4eencia"
8
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5
9edi!%' la te!.eat$a a!)iente , !edi!%' la l%n#it$d inicial de la ailla :%cede!%' a Calenta la ailla en n$e't% ca'% la de c%)e $tili6and% a.% de a#$a +e'and% $n tie!.% nece'ai% .aa a'e#$an%' $e la ailla ;alla alcan6ad% '$ !a3i!a el%n#aci%n " 9edi!%' la L%n#it$d nal de la ailla A.$nta!%' n$e't% dat%' %)tenid%' , '$' e%e' "
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5. DIAGRAMA
9edi la l%n#it$d de la -ailla , el dia!et% de la a#$5a "
9ida la te!.eat$ a a!)iente" Calenta la -ailla c%n el -a.% de a#$a "
9edi el an#$l% de de'4a'e"
A.$nta l%' dat%' %)tenid%'"
<
R
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R
6. CALCULOS Y RESULTADOS
a01 Ded$6ca la e3.e'ión $e .e!ita calc$la la di'tancia =>L? $e 'e ;a dilatad% la ailla en 4$nción del n#$l% $e #i% la .antalla cic$la , el adi% del ee #i%"
•
Sa)e!%'* SR3B
•
E'ta e' la di'tancia $e ;a #iad% la a#$a" L% $e ta!)ién e' la l%n#it$d en $e ;a a$!entad% la aa" O 'ea*
L4 L% L S 2R3B
∴ Δ L=2 Rx θ
@
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b01
Utili6and% el e'$ltad% del .a'% antei% ded$6ca el c%eciente de dilatación lineal de la ailla de c%)e" Dela ec$ación 'e tiene* (a!)ién 'e 'a)e*
2L3"R
2L3L#52T
I#$aland% a!)a' ec$aci%ne' 'e %)t$%*
2 Rθ
L0 ΔT
Dθ
α =
L0 ΔT
Dθπ
=
180 L 0 ΔT
Dθπ 180 L0 ΔT
D%nde B e't en #ad%' 'e3a#e'i!ale' , D e' el di!et% de la a#$a" Dat%'
D@5 !!
ΔT = ¿
(6°C 7
L0=74.7 cm
−5
α =1.522∗10
C0
θ= 60 °
7
−1
° C
C%!.ae '$' e'$ltad%' de a? c%n l%' al%e' $e a.aecen en la' ta)la'"
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Val% (a)la'*
→ α cu =1.7∗10
−1
° C
−5
Val% O)tenid%*
→ α cu =1.522∗10
−1
° C
Nota/os '+ error i8'a& a $#149:
. CONCLUSIONES Y OBSERVACIONES O)'ea!%' el !%i!ient% de la .laca cic$la c$and% l%' t$)%' 4$e%n e3.$e't%' al a.% de a#$a+ $e 'e enc%nta)a a $na te!.eat$a de 100 HC+ .$di!%' dete!ina de $e e4ectia!ente el t$)% ;a)&a '$4id% $na dilatación l%n#it$dinal al ;ace #ia la .laca cic$la" E' .%'i)le dete!ina el clc$l% de la de4%!ación ca$'ad% .% la dilatación+ ,a $e al inici% de la cla'e 'e .idió calc$la el di!et% de la a#$a , c%n el #i% de la .laca cic$la+ %)t$i!%' el n#$l% )aid%" Del e3.ei!ent% 'e .$ede c%ncl$i $e el 4enó!en% de dilatación lineal e' nat$al de t%d%' l%' c$e.%' .e% 'e !anie'ta en di4eente .%.%ción 'e#n 'ea la nat$ale6a del !ateial" El e3.ei!ent% e' $na de!%'tación de la elación lineal $e e3i'te ente la te!.eat$a , la aiación de la l%n#it$d
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