Informe Iv.docx

DILATACION LINEAL LABORATORIO DE FISICA II

INTEGRANTES

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NOMBRE ANDRES AGAMEZ GUTIERREZ SIJAN DIAZ ROYERO JESUS DANIEL ARTUNDUAGA DE ALBA ROLANDO RENE ROMERO OSORIO

CODIGO 131520159 101522691 91520775 141521859

GRUPO: PD DOCENTE : IGNACIO CAMACHO

UNIVERSIDAD AUTONOMA DEL CARIBE FACULTAD DE INGENIERIA DPARTAMENTO DE CIENCIAS BASICAS LABORATORIO DE FISICA BARRANQUILLA 2016-01 1

CONTENIDO 1. Introducción 2. Objetivos

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3. Marco teórico

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4. Materiales utilizados en la práctica

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5. Descripción de la practica

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6. Tabla de resultados

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6.1 Análisis de resultados

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7. Modelos matemáticos

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8. Observaciones

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9. Graficas

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9.1 Análisis de graficas

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10. Conclusiones

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11. Bibliografía

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12. Anexos

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13. Preguntas de evaluación

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1, Introducción Durante el siglo XVIII en el auge de la revolución industrial, no se le prestaba mucha atención al comportamiento de los metales, hasta cuando inicio la utilización masiva de metales como el hierro en las construcciones de maquinarias y rieles paras los trenes. Este último presento grandes problemas, que aunque se hacían con medidas de precisión, con el tiempo se observaba que se deformaban siendo los causantes de múltiples accidentes de trenes descarrilados Por lo general todos los materiales se expanden al aumentar su temperatura, esto debido, a que las moléculas o átomos se mueven con mayor rapidez y, en promedio, se alejan entre si originando la expansión o la dilatación del material. Y en los sólidos esos cambios de volumen son muy poco perceptibles, por lo que hay que observar con mucho cuidado este cambio. La verificación de la dilatación lineal de los metales puede realizarse en una práctica de laboratorio, es decir representando esta situación a una escala menor, como si fuese una simulación, en un sistema en el que se involucren los conceptos de temperatura, dilatación lineal, coeficiente de dilatación y longitud que es lo que se realizara a continuación en esta cuarta practica de laboratorio de física II Calor y ondas. Y así demostrar la dilatación lineal que presentan los metales cuando son sometidos a una tempretara, con una serie de experimentos tanto textual y prácticos, con demostraciones adecuadas para el afianzamiento de los conocimientos aprendidos.

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2, Objetivos. Objetivos específicos: ● Observar el fenómeno de la dilatación lineal en cuerpos solidos cuando son

sometidos a calentamiento. ● Determinar el coeficiente de dilatación de los metales en estudio.

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3, Marco Teórico Dilatación lineal. La dilatación lineal es aquella en la cual predomina la variación en una única dimensión, o sea, en el ancho, largo o altura del cuerpo. La cual hace parte de la dilatación térmica.

Podemos concluir que la dilatación es directamente proporcional a la variación de temperatura. Si se tienen dos barras del mismo material, pero de longitudes diferentes. Cuando calentamos estas barras, notaremos que la mayor se dilatará más que la menor. Podemos concluir que, la dilatación es directamente proporcional al largo inicial de las barras. Cuando calentamos igualmente dos barras de igual longitud, pero de materiales diferentes, notaremos que la dilatación será diferentes en las barras. Podemos concluir que la dilatación depende del material (sustancia) de la barra. Coeficiente de dilatación. El coeficiente de dilatación (o más específicamente, el coeficiente de dilatación térmica) es el cociente que mide el cambio relativo de longitud o volumen que se produce cuando un cuerpo sólido o un fluido dentro de un recipiente cambia de temperatura provocando una dilatación térmica. De forma general, durante una transferencia de calor, la energía que está almacenada en los enlaces intermoleculares entre dos átomos cambia. Cuando la 5

energía almacenada aumenta, también lo hace la longitud de estos enlaces. Así, los sólidos normalmente se expanden al calentarse y se contraen al enfriarse

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4, Materiales ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●

Placa base con escala y soporte para tubos. Indicador atornillable. escala. Tubo de acero. Tubo de bronce. Mechero de gas natural. Erlenmeyer de 100ml. Malla de asbesto. Mangueras de silicona. Capsula de Petri.

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5, Descripción de la práctica. El pasado viernes 11 de marzo, se llevó a cabo la segunda práctica de laboratorio denominada “Dilatación lineal”, la cual tuvo lugar en el laboratorio de física calor y ondas. Luego de ingresar al aula y de habernos colocado la respectiva bata de laboratorio. Nos ubicamos en los lugares correspondientes asignados a cada grupo. Sobre las mesas ya se encontraba instalado el equipo de trabajo. Primeramente antes de iniciar la práctica el profesor dio una clara introducción acerca de la dilatación, para seguidamente explicar paso a paso lo que realizaría en el laboratorio. Después de la explicación se dio la orden para iniciar la práctica. Iniciamos insertado el tubo de dilatación en el soporte por el lado derecho y se atornilló fijamente el soporte en la posición deseada; primero a 200mm, después a 400mm y por ultimo a 600mm cada tubo intercambiado uno a uno. Después desplazamos el tubo de dilatación de tal manera que el extremo del tubo en el soporte guie presione a la varilla dentada del engranaje de transmisión y a la ranura apropiada repose en el soporte fijo. Seguidamente fijamos el tubo de dilatación con los tornillos de sujeción, para después aflojar la varilla del indicador girándolo y atornillándolo sobre el eje de manera que la punta del indicador apunte al 0 de la escala. Llenamos con agua el Erlenmeyer sin rebosarlo lo tapamos con la manquera de silicona y lo colocamos encima del mechero, y esperamos a que el agua hierva. Observamos el deslizamiento de la aguja en la escala y anotamos el valor final marcado por la aguja, cambiamos la varilla y repetimos el procedimiento (primero el tubo de bronce y luego el tubo de acero para una misma posición). Luego al terminar de realizar la práctica, y ya teniendo las medidas correspondientes arrojadas por el equipo, el profesor se acercó a verificar los datos, confirmando que las datos y la gráfica obtenida, estaban de acuerdo con la práctica, procedimos a tomar las respectivas evidencias para la realización de nuestro informe.

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6, Tabla de resultados. Lo/mm

COBRE

ACERO

Tc/°C TA/°C

∆T/°C

∆L/mm

αo/°C-1

αt/°C

%E

200

100°

60°

74°

0,27

1,8x10-5

1,8x10-5

0

400

100°

60°

74°

0,54

1,8x10-5

1,8x10-5

0

600

100°

60°

74°

0,78

1,7x10-5

1,8x10-5

5,55

200

100°

60°

74°

0,17

1,1x10-5

1,2x10-5

8,33

400

100°

60°

74°

0,34

1,1x10-5

1,2x10-5

8,33

600

100°

60°

74°

0,40

1,3x10-5

1,2x10-5

-8,33

6,1 Análisis de resultados. Podemos observar en la anterior tabla de resultados que la dilatación lineal se da de acuerdo a la longitud inicial del material, además de que el coeficiente de dilatación lineal es diferente para cada material y este no cambia, y estos se dilatan por efecto de la temperatura.

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7, Modelos matemáticos Utilizados ∆𝑳 = 𝑳𝟎 ∗ 𝜶 ∗ ∆𝑻 𝜶𝒑 = %𝑬 =

∆𝑻 𝒍𝒐 ∗ ∆𝑻

(𝜶𝒕 − 𝒂𝒑) ∗ 𝟏𝟎𝟎 𝜶𝒕

Dónde: ∆𝐿 es la Longitud de la varilla final menos la inicial (Delta de L). 𝐿0 es la longitud de la varilla inicial. 𝛼 es el Coeficiente de Dilatación Lineal. ∆𝑇 es la Temperatura del agua en estado de ebullición menos la Temperatura ambiente (Delta de T). 𝛼𝑝 es el Coeficiente de Dilatación Lineal de la práctica. 𝛼𝑡 es el Coeficiente de Dilatación Lineal de la teoría. %E es el porcentaje de error que presenta la práctica.

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8, Observaciones. ● La dilatación en los metales se da por causa del aumento de la temperatura, además de que cada material posee un coeficiente de dilatación lineal, y este se dilata de acuerdo a la longitud inicial que posea, pero siempre conservando su coeficiente de dilatación, ya que de acuerdo a la composición del material así es su coeficiente.

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9, Graficas. Para esta práctica no hubo gráficas. 9.1, Análisis de las gráficas. Para esta práctica no hubo gráficas.

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10, Conclusiones. ● Se observó el fenómeno de la dilatación lineal en cuerpos solidos cuando son

sometidos a calentamiento. ● Se determinó el coeficiente de dilatación de los metales en estudio.

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11, Bibliografía. http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/thermo/thereq.html http://fisica.laguia2000.com/fisica-del-estado-solido/dilatacion-lineal-superficial-yvolumetrica https://www.fisicalab.com/apartado/dilatacion-termica#contenidos https://es.wikipedia.org/wiki/Coeficiente_de_dilataci%C3%B3n

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12, Anexos.

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13, Respuestas hoja de evaluación 1, ¿De qué factores depende la dilatación lineal de un sólido y que influencia tiene cada uno de estos en la dilatación? R/ Depende de la temperatura, el tipo de material a través de su coeficiente de dilatación y de la longitud del sólido. De ellas podemos deducir el cambio de la longitud que varía en forma directamente proporcional a la temperatura. 2, si tienes programado un viaje el polo sur y debes llevar un termómetro, ¿llevarías uno de alcohol o uno de mercurio? Explica tu respuesta. R/ Llevaría un termómetro de alcohol ya que este tiene un rango de medición desde -112°C (punto de congelación) hasta 70°C (su punto de ebullición); mientras que el mercurio tiene el punto de congelación a -39°C; lo que quiere decir que el termómetro de alcohol está diseñado para medir en muy bajas temperaturas 3, La longitud de una columna de mercurio de un termómetro es de 4cm cuando el termómetro se sumerge en agua con hielo a 24cm cuando el termómetro se coloca en agua hirviendo: ¿Cuál será su longitud en una habitación a 22 °C? R/ 24cm ----- 100°C X

----- 22°C

24cm*22°C / 100°C = 5,28 cm 22°C equivale a una longitud de 5,28 cm 4, ¿A qué se le llama liquido termométrico y que característica especial debe tener? R/ Se le llama líquido termométrico a los líquidos usados para medir la temperatura basada en su dilatación y poseen tres características principales:   

Alta tensión superficial Baja viscosidad Bajo punto de fusión

5, Ejercicio: un mecánico desliza un anillo de hierro caliente y bien ajustado sobre un cilindro de latón frio, el anillo se cierra y ya no se puede extraer ni siquiera con calentamiento ulterior, este procedimiento se conoce como ajuste por 16

concentración, Porque piensa usted que no se puede separar el anillo del cilindro a pesar de someterse a calentamiento nuevamente todo el conjunto. R/ Este es un método en el que consiste en poder hallar un componente para que este se expanda y pueda pasar sobre otro o alrededor de él y que al momento en que se enfría este sufra un proceso que es de que se contraiga y quede totalmente sumergido.

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