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Escuela Superior Politécnica del Litoral Instituto de ciencias Físicas Curso Nivel 200-I 2009-2008

Laboratorio de Física B Práctica Nº: 1 Titulo: Elasticidad Nombre: Carlos Patricio Duran Salazar Fecha: Lunes 26 de octubre del 2009 Paralelo: 5 Profesor: Ing. Bolívar Flores Objetivos: 

Establecer el modulo de Young de diferentes materiales.

Resumen: El concepto de elasticidad se define como la propiedad de los materiales al deformarse por cierta fuerza .Por medio de esta experiencia busca analizar la elasticidad que ocurren en ciertos materiales para hallar el modulo de Young un cuerpo a partir de las diferentes deflexiones a medida que la fuerza va aumentando , mediante un experimento realizado en el laboratorio de física C algunos de los equipos que definiremos a continuación.

Introducción: La elasticidades la propiedad de un material que le hace recuperar su tamaño y forma original después de ser comprimido o estirado por una fuerza externa. Cuando una fuerza externa actúa sobre un material causa un esfuerzo o tensión en el interior del material que provoca la deformación del mismo. En muchos materiales, entre ellos los metales y los minerales, la deformación es directamente proporcional al esfuerzo. Esta relación se conoce como ley de Hooke, así llamada en honor del físico británico Robert Hooke, que fue el primero en expresarla. No obstante, si la fuerza externa supera un determinado valor, el material puede quedar deformado permanentemente, y la ley de Hooke ya no es válida. El máximo esfuerzo que un material puede soportar antes de quedar permanentemente deformado se denomina límite de elasticidad. Y eso es lo que veremos al comprobar un material desconocido.

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Marco Teórico: La relación entre el esfuerzo y la deformación, denominada módulo de elasticidad, así como el límite de elasticidad, están determinados por la estructura molecular del material. La distancia entre las moléculas de un material no sometido a esfuerzo depende de un equilibrio entre las fuerzas moleculares de atracción y repulsión. Cuando se aplica una fuerza externa que crea una tensión en el interior del material, las distancias moleculares cambian y el material se deforma. Si las moléculas están firmemente unidas entre sí, la deformación no será muy grande incluso con un esfuerzo elevado. En cambio, si las moléculas están poco unidas, una tensión relativamente pequeña causará una deformación grande. Por debajo del límite de elasticidad, cuando se deja de aplicar la fuerza, las moléculas vuelven a su posición de equilibrio y el material elástico recupera su forma original. Más allá del límite de elasticidad, la fuerza aplicada separa tanto las moléculas que no pueden volver a su posición de partida, y el material queda permanentemente deformado o se rompe.

Donde E es una constante característica de del material que forma el objeto y que se denomina módulo de Young o módulo de elasticidad, al modulo de elasticidad también se los suele designar con la letra Y. En rigor esta relación solo vale en la llamada zona de proporcionalidad . El cociente F/A se denomina esfuerzo (stress) y se denota la siguiente relación.

Procedimiento Experimental: En la figura 5la platina de metal (1) es sometida a la carga concéntrica usando una porta masas (2). Usando una fuente de bajo voltaje (3) alimenta un circuito que se cierra al entrar en contacto al tornillo Vernier metálico con la varilla (4), una bombilla representa por la letra R en el esquema, se enciende cada vez que se cierra el circuito. Usando la escala vertical (5) del tornillo se pude establecer la deflexión máxima para la carga dada. El avance de un milímetro en la vertical corresponde a una vuelta completa del tornillo. La escala horizontal indica la fracción de vuelta, tiene 100 divisiones lo que significa la fracción mas pequeña corresponde un avance vertical de 0.1 mm. Se usura el ajuste de la ecuación 7 para la deflexión máxima Ymax y carga F para establecer el valor del material de la varilla. La platina sometida al ensayo tiene un ensayo tiene una sección rectangular de ancho b y de espesor h, la cual se apoya sobre los puntos distanciados una longitud L. Se aumenta la carga progresivamente y se baja la punta del tornillo hasta que entre en contacto con la varilla, ene ese momento la lámpara se debe encender. Complete la tabla de datos que aparece en el informe.

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Datos: Ymax(m)*10-5 31 63 96 133 163 199 232

F(Newton) 4.9 9.8 14.7 19.6 24.5 29.4 43.3 Gráficos:

Resultados: Contesta las siguientes preguntas 1. Encuentre el valor de la pendiente del grafico Ymax vs F (

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(m ± ∂m)= (7.14*10-5 ± 0.09) kg.s2 |(

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2. Determine el Valor de I, el momento de Inercia de sección transversal. (

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)((

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)

(I ± ∂I)= (7.14*10-9 ± 6.3*10-11) kg.s2 3. Con los valores conocidos de L e I, establecer el valor de E usando la pendiente. ( (

) )(

)

⁄

4. De acuerdo a los resultados obtenidos ¿De que material esta hecha la viga? Explique El material esta hecho es de tungsteno. En al cual ese valor experimental esta muy preciso al valor teórico que vemos en la tabla. 5. Tomando en cuenta el aparato que utilizo, señale por que no se obtuvo una concordancia exacta en la pregunta anterior Debido al mal conteo de las divisiones y también de las medidas de la viga, a medida que va avanzando cada milímetro del tornillo de vernier.

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Discusión: Encuentre la diferencia entre el error relatico y el valor experimental del modulo de Young. Utilice la diferencia.

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Existe un error de un 25 % debido, principal mente a las mediciones tomadas de las divisiones desplazadas por un 1mm que fue un mal conteo y también las mediciones efectuadas en la viga.

Conclusiones: 

Se concluyó que la mayoría de los materiales soportan una deflexión como el tungsteno hasta cierto el limite de elasticidad antes que se rompa se le puede obtener un valor de deformación pero es mínimo ya que hay que tener mucho cuidado hasta romperse especialmente con los ,materiales frágiles

Bibliografía:    

http://fernandez-ocampo-zogby.blogspot.com/2009/02/informe-de-laboratorio1.html http://www.scribd.com/doc/4876985/Informe-de-Fisica-Mecanica MARK W AUTOR ZEMANSKY, HUGH D AUTOR YOUNG (2004) – Física Universitaria Undécima edición, capitulo 15 Jerry D Wilson, Anthony J Buffa, Bo Lou (20003)- College Physic