Modulo De Young

Universidad Mayor de San Simón Ingeniería Química

Facultad de Ciencias y Tecnología

Departamento de Física

LABORATORIO Nº1

MÓDULO DE YOUNG

Nombres y Apellidos: Caballero Durán José Mario

Cors Michel Lahis Leonora

Guevara Frías Mariel Andrea

Docente: Ivan Fuentes Miranda

Carrera: Ingeniería Química

Horario: 6:45 a 8:15 am

Fecha: 30/08/2011

Cochabamba-Bolvia

Módulo de Young

I. Resumen

¿Qué hemos realizado?

Mediante el experimento pudimos calcular el Módulo de Young de un alambre delgado sujeto a una tensión en la zona elástica

¿Cómo lo hemos hecho?

Para realizar el experimento y realizar los cálculos nivelamos el soporte del equipo del Módulo de Young al plano horizontal, utilizando los tornillos de apoyo y un nivel de referencia para que no exista otra fuerza o algún otro movimiento. Posteriormente tensamos el alambre colocando el porta-masas en el extremo inferior del equipo para poder medir la longitud del inicial del alambre y luego poder medir el diámetro su sección transversal circular con el tornillo micrométrico.

Finalmente encendimos y colocamos en cero el vernier digital verificando que las unidades estén en milímetros (mm) para luego ir incrementando las masas adecuadamente sobre el porta-masas de 0.5 Kg en 0.5 Kg y registrar el incremento de la longitud del alambre.

Con todos los datos obtenidos de las masas, la longitud inicial del alambre y su diámetro calculamos las fuerzas, las deformaciones y los esfuerzos para cada uno.

Mediante el método gráfico y el método de mínimos cuadrados pudimos obtener la ecuación de ajuste y el valor del Módulo de Young.

¿A qué hemos llegado?

Después de concluir con todos los cálculos llegamos a que el Módulo de Young obtenido para el alambre fue de 1.31* [Pa], con un error porcentual del 6.1% y la ecuación de ajuste obtenida fue la siguiente: E = 1.31*1011D, también gracias al coeficiente de correlación r=0.993108087 próximo a 1 nos ayudó a verificar si el resultado obtenido estaba correcto.

Trabajamos en la zona elástica, porque la tira de alambre pudo regresar a su forma original una vez que quitamos la fuerza deformadora (porta-masas).

II. Objetivo

Determinar el Módulo de Young de un alambre delgado de sección transversal circular sujeto a una tensión en la zona elástica.

III. Marco Teórico

El módulo de Young o módulo elástico longitudinal es un parámetro que caracteriza el comportamiento de un material elástico, según la dirección en la que se aplica una fuerza. Este comportamiento fue observado y estudiado por el científico inglés Thomas Young.

Para un material elástico lineal e isótropo, el módulo de Young tiene el mismo valor para una tracción que para una compresión, siendo una constante independiente del esfuerzo siempre que no exceda de un valor máximo denominado límite elástico, y es siempre mayor que cero: si se tracciona una barra (aumenta de longitud).

Si consideramos el caso particular de sólidos de barras o cables, cuyo diámetro es despreciable comparado con su longitud, y que están sometidos a tensión longitudinal, se puede decir que la disminución de la sección transversal es prácticamente cero en comparación con la deformación longitudinal.

Si ∆L es el incremento de la longitud de una barra de longitud inicial L0, la deformación unitaria se define como:

Ɛ=

El esfuerzo de tensión se define como la fuerza (F) que actúa perpendicularmente por unidad de sección transversal (S), es decir:

Comportamiento del esfuerzo en función de la deformación unitaria para un material sólido dúctil:

Región elástica: Se caracteriza porque el sólido puede regresar a su forma original una vez que se retira la fuerza deformadora.

Región plástica: Se caracteriza porque el sólido no recobra su forma inicial cuando se retira la fuerza deformadora, es decir, el sólido mantienen su deformación.

En la región elástica la deformación producida es proporcional al esfuerzo aplicado, por lo tanto en la región elástica se cumple:

La constante tiene un valor definido que depende de las características del material y la forma como se aplica la fuerza. En el caso de una deformación longitudinal por tensión la constante se denomina Módulo de Young y está dada por:

Y

IV. Material y Métodos

Materiales

• Soporte del equipo

• Hilo de acero

• Vernier digital

• Juego de pesas

• Porta-masas

• Tornillo micrométrico

• Regla

Método

1. Nivelar el soporte del equipo del Módulo de Young al plano horizontal, utilizando los tornillos de apoyo y un nivel de referencia.

2. Tensar el alambre colocando el porta-masas en el extremo inferior del equipo.

3. Medir la longitud inicial del alambre.

4. Medir el diámetro de la sección transversal circular del alambre con el tornillo micrométrico

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