Practica del modulo de young

[pic 1][pic 2]

Instituto Politécnico Nacional

Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería y Ciencias sociales y Administrativas

Laboratorio de Física Experimental

Propiedades elásticas de la materia

1IM27

Integrantes

Objetivo

“Determinar el módulo de Young de un material”

Introducción Teórica

La elasticidad estudia las deformaciones que experimentan los cuerpos y los procesos relacionados con el cuerpo bajo la acción de fuerzas externas; teniendo propiedades las cuales consisten en que un cuerpo elástico es aquel que regresa a su forma original después de una deformación.[pic 3]

El cual posee dos características

Elásticas: Una colisión elástica no pierde energía y la deformación se restaura.

Inelásticas: En una colisión inelástica se pierde energía y la deformación puede ser permanente.

Conteniendo a dos elementos primordiales el esfuerzo (Fuerza) y la deformación (elongación) siendo el esfuerzo a la causa de una deformación, y deformación se refiere al efecto del esfuerzo. [pic 4]

Calculándose de la siguiente manera:

[pic 5]

[pic 6]

Cada materia posee un límite de elástico siendo el esfuerzo maximo que un cuerpo puede experimentar sin quedar deformado permanentemente y la resistencia de rotura el cual es el esfuerzo maximo que un cuerpo puede experimentar sin romperse. [pic 7]

Dando como resultado el módulo de Young o de elasticidad es un parámetro que caracteriza el comportamiento de un material elástico, según la dirección en la que se aplica una fuerza. Para un material elástico lineal, 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, no disminuye. Este comportamiento fue observado y estudiado por el científico inglés Thomas Young.[pic 8][pic 9]

El cual se enfoca en materiales cuya longitud es mucho mayor que el ancho o espesor, se tiene preocupación por el modulo longitudinal de elasticidad; de manera que la ecuación es:

[pic 10]

Donde:

E o Y= Módulo de Young (Pascales)      F= Fuerza (Newton)

A= Área transversal del material (m2)     = Diferencia de longitud (metros)  [pic 11]

L= Longitud inicial (metros)

Para determinar la fuerza teniendo el módulo de Young se realiza los despejes correspondientes quedando:

[pic 12]

Determinando la ley teórica para cualquier incremento de longitud considerando la fórmula de la pendiente:

 [pic 13]

Donde:

y=F (fuerza en newton)         m= newton/metro       x=       b=[pic 14][pic 15][pic 16]

Determinando que el incremento de la longitud y fuerza se distribuye de forma lineal a través del coeficiente de correlación (r) que debes estar en el intervalo de -1

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Equipo y Material utilizado

• Muestra de nylon[pic 18]
• 3 varillas de 25 y una de 50 cm de longitud
• 1 varilla soporte de 100 cm de longitud
• 1 polea enchufable
• 24 asas soporte enchufable  
• 2 mordazas
• 3 nueces
• Flexómetro

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Procedimiento seguido

Armar el dispositivo mostrado en las imágenes anteriores, armado el sistema fijamos el hilo de nylon sobre la varilla de soporte de lado izquierdo y la enrollamos firmemente. El otro extremo del hilo paso sobre la polea para colocar una pequeña pasa de 50 gr. Comprobamos que la aguja indicadora estuviera en 0 en la escala que te proporcionaba. Teniendo el sistema colocado correspondiente con las indicaciones anteriores se empezaron a agregar pesas por cada  100 gr así 10 veces. Finalmente se realizó una captura de datos correspondientes a su peso y el movimiento generado por el mismo peso.

Además se realizaron diferentes conversiones ya que el dato que arrojaba el flexómetro era en grados y para determinar la deformación generada por las pesas se necesita radianes y el radio del flexómetro que era de 5.5 cm (0.055m) expresándolo de la siguiente manera:

 Donde R= radio del flexómetro   grados de movimiento en radianes[pic 20][pic 21]

Conversión [pic 22]

También se hizo la transformación de masa a newtons considerando la gravedad como 9.77m/s2 

[pic 23][pic 24]

Datos

Los datos obtenidos en el sistema que te los daba y conversiones son las siguientes:

Considerando que la longitud inicial fue de 1.09m

Comentario: Se alteró un dato en el intervalo de 0.4kg-0.6kg ya que la desviación de grados era demasiada; por problemas de calibración del sistema que fue alterada por el compañero que estaba poniendo las pesas.

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