Informe De Fisica.docx

INTRODUCCIÓN La ley de Hooke describe fenómenos elásticos como los que muestran los resortes. Esta ley afirma que la deformación elástica que sufre un cuerpo es proporcional a la fuerza que produce la deformación, siempre y cuando no se sobrepase el límite de elasticidad. Por tal motivo, en este informe se tiene como finalidad dar a conocer la relación que existe entre el esfuerzo aplicado y la deformación unitaria bajo condiciones de elasticidad; experimento que fue realizado en los laboratorios de la Universidad Nacional de Ingeniería. FUNDAMENTO TEÓRICO Para el mayor entendimiento del informe, es necesario tener presente algunos conceptos: 1) FUERZAS ELÁSTICAS Se presentan cuando la distancia entre los átomos ha variado; es decir, si se acercan ha habido una fuerza de comprensión, pero si se alejan los átomos, entonces existe una fuerza de tracción. 2) ELASTICIDAD Es la propiedad que tienen los cuerpos, de recuperar su forma y dimensiones originales después de haber sido afectadas por una fuerza. Las deformaciones que se producen son reversibles y el trabajo realizado por la fuerza se transforma en Energía potencial de Deformación. 3) PLASTICIDAD Es cuando al cesar las fuerzas que actúan sobre un cuerpo, este no recupera su forma o dimensiones originales, parcial o totalmente. Por ello, las deformaciones son irreversibles y el trabajo realizado por las fuerzas, una parte de estas se transforma en calor. 4) DEFORMACIÓN UNITARIA (∆) Es una relación entre la deformación (∆L, ∆S, ∆V) y su dimensión inicial (L0, S0, V0). De esta manera se obtiene la deformación unitaria longitudinal (∆L/ L0), superficial (∆S/ S0) y volumétrica (∆V/ V0).

5) ESFUERZO (σ) Definida como la relación que existe entre las fuerzas, ya sea de tracción o compresión, con el área de la sección transversal. Su notación es: 𝜎 =

𝐹 𝑆

𝑁

Unidades: 𝜎 = [𝑚2 ] = [𝑃𝑎]

6) LEY DE HOOKE Todo cuerpo, bajo la acción de una fuerza se deforma, esta deformación (x) es proporcional a la fuerza q se aplica (F), dentro del intervalo en el cual el cuerpo se comporta elásticamente. Existe un límite de elasticidad, a partir del cual la deformación ya no es elástica.

F

Esfuerzo

L. E.

L. E.

Zona elástica

Zona elástica

Zona plástica

Zona plástica

x

Deformación

De estas dos últimas gráficas, se aprecia que la región elástica está comprendida de 0 a L.E. (Límite de elasticidad) y la relación es lineal. En cambio la región plástica (no elástica) está comprendida a partir de L.E. hasta un punto de ruptura del material, la región no es lineal.

7) MÓDULO DE YOUNG (Y) Es la razón de proporcionalidad entre el esfuerzo (fuerza por unidad de área) y deformación unitaria (deformación por unidad de longitud) que está dada por la constante Y, denominada módulo de Young, que es característico de cada material. Su notación es: 𝐹 𝜎 𝑌= = 𝑆 𝜀 ∆𝐿 𝐿0 CUESTIONARIO 2. Para el resorte haga las siguientes gráficas: a. Peso vs ∆L

PESO vs ∆L 0.18 0.16

y = 0.0168x - 0.0086

PESO (N)

0.14 0.12 0.1 0.08 0.06 0.04

0.02 0 0

2

4

6

8

10

12

∆L (m)

De la gráfica se aprecia que el peso (fuerza aplicada) es directamente proporcional con la elongación (∆L): F

D.P.

∆L

Entonces, se obtiene: 𝐹 = 𝐾. ∆𝐿 Donde K es una constante denominada constante de elasticidad

b. σ vs ε (esfuerzo real versus deformación unitaria)

σ vs ε Esfuerzo (σ) (Pa) x 104

0.8 y = 0.1258x - 0.0413

0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0

1

2

3

4

5

6

7

ε

Deformación unitaria ( )

De la gráfica se puede apreciar que el esfuerzo (σ) es directamente proporcional a la deformación unitaria (ε): σ

D,P,

ε

Entonces, su relación es: 𝜎 = 𝑌. 𝜀 Donde Y es una constante que se le denominada constante de Young.

4. En los gráficos de la pregunta (2), (caso del resorte) determine por integración numérica el trabajo realizado para producir la deformación del resorte, desde su posición de equilibrio hasta la tercera carga. Para hallar el trabajo necesitamos calcular el área bajo la curva de la gráfica Peso vs ∆L, entonces por integración:

9,8747

𝑊=∫

(0,0168𝑥 − 0,0069)𝑑𝑥

2,463

𝑊 = (0,0084𝑥 2 − 0,0069𝑥)9,8747 2,463 𝑊 = 0,717 𝐽𝑜𝑢𝑙𝑒

BIBLIOGRAFIA  

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Leyva, H., Leyva, T. (2012). Física II. Lima: Moshera. Navarro, M.(s.f.). Tema 6. Elasticidad. Disponible http://www.ual.es/~mnavarro/Tema%206%20%20Elasticidad.pdf (Visitada 4 de Abril, 2016). Angulo, A. (s.f.). (archivo pdf). FISICA II Elasticidad.

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