Informe No 7 Dilatacion Lineal.docx

Dilatación lineal

DILATACION LINEAL Lady Dahiannna Garcés Alegría

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Andrés Felipe Ortega e-mail: @unicauca.edu.co

Luis Felipe Mera e-mail: [email protected]

De la anterior ecuación se deduce:

RESUMEN: En esta práctica se estudia la dilatacion lineal con el objetivo de determinar experimentalmente el coeficiente de dilatación lineal (α) de varillas metálicas. Y su vez comprender la relación que existe entre la estructura del material y la dilatación lineal.

∝=

PALABRAS CLAVE: Dilatacion lineal, coeficiente, varillas metalicas, longitude, temperature, ambiente, termometro, expansion lineal, vapor de agua.

𝑳𝒐∆𝑻

(2)

PROCEDIMIENTO Materiales:

INTRODUCCIÓN El calor que se comunica a un cuerpo se divide en dos partes: una que se conserva y es perceptible, que calienta el cuerpo y la otra que desaparece en cuanto a calor, transformándose en Trabajo Mecánico, cuyo resultado es el aumento del volumen o “Dilatación", demostrable por medio de una simple experiencia. Se denomina dilatación térmica al aumento de longitud, volumen o alguna otra dimensión métrica que sufre un cuerpo físico debido al aumento de temperatura que se provoca en él por cualquier medio. La contracción térmica es la disminución de propiedades métricas, es decir el encogimiento de los objetos, dicho de otra forma: disminución del tamaño cuando se le quita calor. Con la ayuda del aparato de expansión lineal, nos permite estudiar la dilatación lineal de los sólidos. Se le aplica calor a la barra. Por medio de un sistema que permite que fluya vapor de agua en su interior, el acoplamiento mecánico que permite amplificar la pequeña dilatación de la barra, que aparece en la escala graduada.

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Aparato de dilatación lineal. Mangueras de caucho. Termómetros Recipiente de 500 ml con tapón. Varillas metálicas Hornilla. Soporte metálico, pinzas y nuez.

El montaje de esta práctica consistió en lo siguiente : primero tomamos la medida de la varilla y la aseguramos sobre el aparato de dilatación, posteriormente le colocamos las mangueras en cada uno de los extremos, en el recipiente de vidrio le introducimos una cantidad pequeña de agua, este fue colocado sobre la hornilla y en una de las salidas se insertó uno de los extremos de una manguera que proviene de la varilla, el recipiente fue tapado con el tapón de caucho para posteriormente ser calentado en la hornilla, en el otro de los extremos de la varilla colocamos el termómetro para observar a qué temperatura empezaba a dilatarse la varilla, este montaje se realizó para ambas varillas y se anotaron los datos obtenidos para realizar los cálculos respectivos.

Experimentalmente se ha encontrado que para casi todas las sustancias y dentro de los límites de variación normales de la temperatura, la dilatación lineal es directamente proporcional al tamaño inicial Lo y a la variación en la temperatura Δt, es decir:

∆𝑳 = ⍶𝑳𝐨∆𝐓

∆𝑳

(1)

d

∆𝐿 : Variación de longitud. ∆𝑇 : Variación de temperatura.

1

Dilatación lineal

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RESULTADOS Tabla 1. Resultados de la práctica T° inicial °C T° Final °C Varilla 1 Varilla 2

Longitud Inicial m

Longitud Final m

20

91.5

0.641

0.6489

20

92

0.641

0.6503 Table#2 Valores standard

Aluminio Cobre Hormigón Acero Hierro

coeficiente de dilatación varilla 1 0.000172371 varilla 2 0.000201508

2.3 x 10-5 1.7 x 10-5 1.2 x 10-5 1.2 x 10-5 1.2 x 10-5

α (°C-1)

Material

ANALISIS DE RESULTADOS De los resultados obtenidos podemos decir que los materiales utilizados en la práctica fueron Aluminio y Cobre, debido a que sus coeficientes estándar de dilatación son muy semejantes a los obtenido en la práctica, además de que el color de las varillas es semejante a los de dichos materiales. Por tanto, se infiere de la práctica que la dilatación lineal está relacionada directamente con el tipo de material al que se le aplica calor, teniendo en cuenta que la dilatación sufrida es directamente proporcional al calor aplicado.

Calculo de error: Varilla 1: %𝒆𝒓𝒓𝒐𝒓 =

(𝟎.𝟎𝟎𝟎𝟏𝟕𝟐𝟑𝟕𝟏−𝟏.𝟕 𝒙 𝟏𝟎−𝟓)

*100

𝟏.𝟕 𝐱 𝟏𝟎−𝟓

=𝟏𝟎. 𝟖𝟔% Varilla 2: %𝒆𝒓𝒓𝒐𝒓 =

(𝟎.𝟎𝟎𝟎𝟐𝟎𝟏𝟓𝟎𝟖−𝟐.𝟑 𝐱 𝟏𝟎−𝟓) 𝟐.𝟑 𝐱 𝟏𝟎−𝟓

*100 = 12%

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Dilatación lineal El motivo de que los coeficientes de dilatación no dieran exactamente a los valores estándar puede deberse a los errores humanos, tales como falta de calibración del equipo, la inexperiencia, errores de medición aleatorios que están relacionados con la precisión del instrumento, además de que se realizó una sola medicion. De otra parte, para el caso del Aluminio la gran variación obtenida, tiene que ver mucho con el aparato de expansión lineal, ya que el agua (al ebullir) lograba colisionar con el termómetro en repetidas ocasiones, teniendo un error demasiado grande en los datos de temperatura.

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●

El experimento nos muestra la relación lineal entre la temperatura y la variación de la longitud.

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La dilatación sufrida por un material, es directamente proporcional al calor que se le aplica.

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El error que se comete en este experimento es grande, asociado a la precisión del aparato de medición, por tanto, los coeficientes calculados no dieron con exactitud.

REFERENCIAS ● WILSON, Jerry D. Física con aplicaciones, Segunda Edición. Editorial McGraw-Hill, 1991.

CONCLUSIONES ●

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● LEA Susan, Burke John Robert. Física Vol. I. La naturaleza de las cosas. Editorial internacional Thomson. México 1999

Observamos que cuando las varillas fueron expuestas al vapor de agua, estas, efectivamente sufrieron una dilatación longitudinal, lo cual hizo girar la placa circular.

● SERWAY, Raymond A. Física, Cuarta Edición. Editorial McGraw-Hill, 1996. ● http://www.fmed.uba.ar/depto/tec_dieto/t2014.pdf ( Tabla viscosidades aceites de motor )

El fenómeno de dilatación lineal es natural en todos los cuerpos, pero se manifiesta de diferente proporción según sea la naturaleza del material.

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