Ensayo De Tension En Madera Tipo Roble

INTRODUCCIÓN

La dilatación es el cambio de cualquier dimensión lineal del sólido tal como su longitud, alto o ancho, que se produce al aumentar su temperatura. Generalmente se observa la dilatación lineal al tomar un trozo de material en forma de barra o alambre de pequeña sección, sometido a un cambio de temperatura, el aumento que experimentan las otras dimensiones son despreciables frente a la longitud. [1]

Cada material dispone de una propiedad de especial interés en ingeniería que permite evaluar las condiciones de alargamiento o compresión que sufre al estar sometido a cambios de temperatura (coeficiente de expansión térmica).

El coeficiente de expansión térmica indica el cambio de la longitud del material con el aumento o descenso de la temperatura.

OBJETIVOS

2.1 OBJETIVO GENERAL

Determinar experimentalmente el coeficiente de dilatación térmica para probetas de acero 1020, aluminio y bronce a partir de cambios en la temperatura del material.

2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Conocer la importancia de la expansión o contracción de los metales para la ingeniería en general.

Conocer las características y especificaciones de cada uno de los materiales de las probetas utilizadas en la práctica.

Tener la capacidad para operar cada uno de los instrumentos y herramientas utilizados durante el ensayo (calibrador pie de rey, pirómetro, horno y otros).

Analizar los datos obtenidos y dar a conocer el valor del coeficiente de dilatación.

INSTRUCCIONES DE SEGUIRDAD

Para prevenir accidentes en el desarrollo de la práctica, es fundamental tener en cuenta las siguientes indicaciones:

Tener un buen conocimiento sobre la práctica (bibliográficamente).

Tener el equipo de medición calibrado.

Al usar el horno se recomienda el ingreso de las probetas con las pinzas y guantes de carnaza supervisados por el monitor.

Separar las probetas a una distancia considerable para que el calor fluya uniforme entre ellas.

Es obligatorio portar implementos de seguridad necesarios para desarrollar la práctica: pinzas para manipular las y guantes de carnaza.

MARCO TEÓRICO:

Dilatación térmica

Cuando la temperatura de un material varía se produce un cambio en las dimensiones, se dilata o se contrae, y a menudo se deforma. Al aumentarse la temperatura en el cuerpo implica esto un aumento de las distancias interatómicas (y por tanto una dilatación) debido a la vibración térmica de cada uno de los átomos. Al aumentar la temperatura los átomos vibran alrededor de posiciones de equilibrio, y por tanto la distancia entre los centros de los átomos es mayor y el sistema se dilata.

Dilatación lineal

Al medir el largo de una barra a diferentes temperaturas se encuentra éste cambia con la temperatura

Sea L_0, el largo de una barra medido a una temperatura de referencia T, y sea L_d su largo a otra temperatura ∆T. Experimentalmente se observa que la variación de longitud es directamente proporcional al cambio de temperatura:

∆L ∝ ∆T

Luego el cambio de temperatura y longitud están dado por las siguientes relaciones:

∆T=T_f-T_i

∆L=L_d-Lo

Para eliminar la proporcionalidad se incluye una constante

∆L= αl_0 ∆T

Donde la constante α se conoce como el coeficiente lineal de dilatación térmica y esta depende del material, las dimensiones de la constante son 〖°C〗^(-1),〖°F〗^(-1), dependiendo del sistema en que se esté trabajando. [3][6]

Coeficiente de dilatación

Se denomina coeficiente de dilatación al cociente que mide el cambio relativo de longitud o volumen que produce cuando un cuerpo sólido o un fluido dentro de un recipiente experimentan un cambio de temperatura experimentando una dilatación térmica.

En la siguiente tabla encontraremos el coeficiente de dilatación de algunos materiales:

Material α (°C-1)

Acero

1.2 x 10-5

Hierro

1.2 x 10-5

Plata

3.0 x 10-5

Oro

1.5 x 10-5

Plomo

3.0 x 10-5

Zinc

2.6 x 10-5

Aluminio

2.4 x 10-5

Bronce 1.8 x 10-5

Cobre

1.7 x 10-5

Vidrio

0.7 a 0.9 x 10-5

Cuarzo

0.04 x 10-5

Hielo

5.1 x 10-5

Diamante

0.12 x 10-5

Tabla 1. Coeficiente de dilatación térmica de algunos materiales

MATERIALES E INSTRUMENTOS

Fig.7. Probetas de acero 1020, aluminio y bronce

Probetas de acero 1020

Se utilizó una probeta de acero 1020 de dimensiones (119,00mmx18,20mmx18,20mm).

El acero es una aleación de hierro y carbono (máximo 2.11% de carbono), al cual se le adicionan variados elementos de aleación, los cuales le confieren propiedades mecánicas específicas para su diferente utilización en la industria. El acero utilizado en la práctica es acero 1020, lo que indica que es un acero de bajo carbono con un contenido de carbono entre 0,18 y 0,23%, puede contener manganeso, fósforo y azufre.

Se utiliza mucho en la condición de cementado donde la resistencia al desgaste y el tener un núcleo tenaz es importante. Se puede utilizar completamente endurecido mientras se trate de secciones muy delgadas. Se puede utilizar para ejes de secciones grandes y que no estén muy esforzados. Otros usos incluyen engranes ligeramente esforzados con endurecimiento superficial, pines endurecidos superficialmente, piñones, cadenas, tornillos, componentes de maquinaria, prensas y levas.

Probetas de aluminio

Se utilizó una probeta de aluminio de dimensiones (120,01mmx17,20mmx17,20mm).

El aluminio es el tercer elemento más común encontrado en la corteza terrestre, los compuestos de aluminio forman el 8% de la corteza de la tierra y se encuentran presentes en las mayorías de las rocas, la vegetación y los animales.

Es un metal ligero, blando pero resistente, de aspecto gris plateado. Su densidad es aproximadamente un tercio de la del acero o el cobre. Es muy maleable y dúctil y es apto para el mecanizado y la fundición.

Probetas de bronce

Se utilizó una probeta de bronce de dimensiones (124,00mmx12,35mmx12,35mm).

El bronce es el nombre con el que se denominan toda una serie de aleaciones metálicas que tienen como base el cobre y proporciones variables e otros elementos como estaño, zinc, aluminio, antimonio, fósforo y entre otros con el fin de obtener

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