dilatacion termica

Laboratorio de Física Dilatación Termica

William Alberto Narváez López

Julio espinal

Eduardo Cabeza

RESUMEN. En este informe de física calor ondas se llevara a cabo la determinación de el coeficientes de dilatación lineal de una varilla metálica homogénea, en donde se pondrá a prueba por medio del calor ejercido por una fuente llamada steam generator el proceso de evaporación de líquido, el cual se trasladara hacia la varilla por medio de un tubo capaz de soportar altas temperaturas y podremos observar la expansión lineal de una varilla de latón

PALABRAS CLAVE. Masa, resorte, constante de elasticidad, margen de error.

ABSTRACT In this report of physics heat waves was carrying out the determination of the coefficients of linear expansion of a metallic homogeneous rod, where so called steam generator will test by means of the heat exercised by a fountain the process of evaporation of liquid, which was moving towards the rod by means of a pipe capable of supporting high temperatures and we will be able to observe the linear expansion of a rod of brass.

KEYWORDS. Mass, spring, spring constant, margin of error.

1. INTRODUCCIONA la hora de medir magnitudes físicas tales como el volumen, la densidad, la masa entre otras, siempre existirá un promedio de errores causados por las fallas o desviaciones de los instrumentos de medición, del ambiente e incluso de los seres humanos. Ya que dichos errores afectan los resultados se trata de disminuir al máximo dichos errores. En resumen como objetivo principal se pretende estudiar un sistema el cual consiste en un resorte suspendido de un soporte del cual cuelga un porta pesas que soporta una masa para medir tanto la elongación del resorte como su periodo de oscilación, haciendo esto con el menor grado de error posible.

2.2 Periodo de oscilación: En física, el período de una oscilación u onda (T) es el tiempo transcurrido entre dos puntos equivalentes de la onda. El concepto aparece

tanto en matemáticas como en física y otras áreas de conocimiento.

2. MARCO TEORICO2.1 Masa: La masa, en física, es la cantidad de materia de un cuerpo. Es una propiedad intrínseca de los cuerpos que determina la medida de la masa inercial y de la masa gravitacional. La unidad utilizada para medir la masa en el Sistema Internacional de Unidades es el kilogramo (kg). Es una cantidad escalar y no debe confundirse con el peso, que es una cantidad vectorial que representa una fuerza.

2.3 Resorte: Se conoce como resorte o muelle a un operador elástico capaz de almacenar energía y desprenderse de ella sin sufrir de formación permanente cuando cesan las

fuerzas o la tensión a las que es sometido. Son fabricados con materiales muy diversos, tales como acero al carbono, acero inoxidable, acero al cromo-silicio, cromo-vanadio, bronces, plástico, entre otros, que presentan propiedades elásticas y con una gran diversidad de formas y dimensiones.

2.4 Constante elástica:

Una constante elástica es cada uno de los parámetros físicamente medibles que caracterizan el comportamiento elástico de un sólido deformable elástico. A veces se usa el término constante elástica también para referirse a los coeficientes de rigidez de una barra o placa elástica.

3. MATERIALES UTILIZADOS

Resorte muy liviano.

Porta pesas.

Juego de pesas completo.

Cronometro

Regla

Soporte universal.

4.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL En el laboratorio se trabajó con dos tipos de sistemas: el estático y el dinámico. Para el estático se midió el estiramiento que experimentó el resorte al aplicarle masas de 1kg, 1,2kg 1,3kg, 1,4kg, 1,5kg y 1,6kg, y se midió el tiempo de 10 oscilaciones en el resorte para cada caso.

5. DATOS OBTENIDOS

Los datos obtenidos en el laboratorio fueron:Resorte sin deformar: 0.16m

Masa aplicada al resorte (Kg)

Elongación del resorte (m)

1.0 0.254

1.2 0.273

1.3 0.282

1.4 0.292

1.5 0.30

1.6 0.31

Masa 1kg

Resorte sin deformar: 16cm = 0.160m

Resorte + masa 1kg= 25.4cm = 0.254m

∆ xf−∆ xi=¿ 0.254 – 0.160 = 0.094m

K = WX

; w = m.g , w = 1kg . 9.8m /s2

W = 9.8N ; K = 9.8N0.094m

104 N/m

Masa 1.2 kg

Resorte sin deformar: = 0.160m

Resorte + masa 1.2kg = 27.3cm = 0.273m

∆ xf−∆ xi=¿ 0.273 – 0.160 = 0.113 m

, w = 1,2kg. 9.8m /s2 = 11.76N

K = 11.76N0.113M

= 104.07 N / m

Masa 1.3 kg


Resorte + masa 1.3kg = 0.282m

W = 1,3kg. 9.8m /s2 = 12.74 N

∆ xf−∆ xi=¿ 0.282m – 0.160m = 0.122m

K = 12.74N0.122m

= 104.42 N/m

Masa 1.4 kg



∆ xf−∆ xi=¿ 0.292 – 0.160 = 0.132m

W = 1,4kg. 9.8m /s2 = 13.72N

K = 13.72N0.132m

= 103.93 N/m

Masa 1.5 kg



∆ xf−∆ xi=¿ 0.30m - 0.160m = 0.14m

w = 1kg. 9.8m /s2 = 14.7 N

K = 14.7N0.14m

= 105.0 N/m

Masa 1.6 kg



∆ xf−∆ xi=¿ 0.31m – 0.160m = 0.15m

w = 1.6kg. 9.8m /s2 = 15.68 N

K = 15.68N0.15m

= 104.53 N/m

Ktotal = (K 1+K 2+K3+K 4+K 5+K 6)

6 =

104.36 N/m

Para el Caso dinámico Lo que se requiere hallar para este caso es el periodo de oscilación (también conocido como el tiempo teórico en hacer una oscilación) del resorte al aplicarle ciertas masas, a través de la formula

T = 2π √ mkTambién se quiere hallar el error a través de la fórmula:

Sabiendo que el valor teórico es el tiempo de 5 oscilaciones y el experimental el tomado en el laboratorio. Conociendo los datos obtenidos, las formulas hallamos que

M Kg T (s) T promedio experimental de 10 oscilaciones

Periodo de una oscilación

Tiempo de 10oscilaciones Error (%)

1kg6.27

6.260.626 6.29 0.47

6.246.28

1.26.44

6.510.651 6.54 0.46

6.536.57

1.36.78

6.740.674 6.80 0.88

6.716.75

1.47.16

7.160.716 7.18 0.28

7.177.15

1.57.32

7.330.733 7.89 7.09

7.307.34

1.67.54

7.560.756 7.58 0.26

7.567.58

CONCLUSION

En conclusión para el caso estático: se demostró que la constante elástica es la misma para cada masa colocada y elongación. Mientras que para el caso dinámico el tiempo experimental es casi el mismo que el tiempo de 10 osc hallado a través del periodo (tiempo teórico) y como se puede observar el error en el tiempo es mínimo.

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