4to Informe Del Laboratorio de Fisica II (1)

7/23/2019 4to Informe Del Laboratorio de Fisica II (1)

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Ao de la Integracin Nacional y el reconocimientode nuestra diversidad

Informe del Laboratorio N4

Coeficientes de dilatacin lineal

Curso:Laboratorio de Fsica II

rofesor!a":

Ing. Manuel Estrada

Integrantes:

Huamani Zarate JonatanPereda Valeriano JhinRamos Portales Cesar

#$%4


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&b'etivos:

Analizar el fenmeno fsico de dilatacin.

Determinar el coeficiente de dilatacin lineal de diferentes materiales.

Calcular experimentalmente el coeficiente de dilatacin lineal para

tres tubos de cobre, aluminio y vidrio.

Comparar los valores tericos con los prcticos.


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(undamento )erico:

*ilatacin:

Se denomina dilatacin al cambio de longitud, volumeno alguna otra dimensin

mtrica !ue sufre un cuerpo fsico debido al cambio de temperatura!ue se

provoca en ella por cual!uier medio.

Coeficiente de dilatacin:

Se denomina coeficiente de dilatacin al cociente !ue mide el cambio relativo

de longitud o volumen !ue se produce cuando un cuerpo slido o un fluido

dentro de un recipiente experimenta un cambio de temperaturaexperimentando

una dilatacin trmica. "iene como unidades #$%C o %C

*ilatacin Lineal: !"

'l efecto ms frecuente producido por cambios de temperatura es un cambio

en el tama(o. Con pocas excepciones, todas las sustancias incrementan su

tama(o cuando se eleva la temperatura. )os tomos en un slido se mantienen

*untos en un arreglo regular debido a la accin de fuerzas elctricas. A

cual!uier temperatura los tomos vibran con cierta frecuencia y amplitud. A

medida !ue la temperatura aumenta, se incrementa la amplitud

+desplazamiento mximo de las vibraciones atmicas.

'sto da por resultado a un cambio total en las dimensiones del slido.

-n cambio de un slido en una dimensin de llama dilatacin lineal.

'xperimentalmente se a encontrado !ue un incremento original y del cambio

de temperatura.
http://es.wikipedia.org/wiki/Longitudhttp://es.wikipedia.org/wiki/Volumen_(f%C3%ADsica)http://es.wikipedia.org/wiki/Temperaturahttp://es.wikipedia.org/wiki/Longitudhttp://es.wikipedia.org/wiki/Volumenhttp://es.wikipedia.org/wiki/Volumenhttp://es.wikipedia.org/wiki/Temperaturahttp://es.wikipedia.org/wiki/Dilataci%C3%B3n_t%C3%A9rmicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Volumen_(f%C3%ADsica)http://es.wikipedia.org/wiki/Temperaturahttp://es.wikipedia.org/wiki/Longitudhttp://es.wikipedia.org/wiki/Volumenhttp://es.wikipedia.org/wiki/Temperaturahttp://es.wikipedia.org/wiki/Dilataci%C3%B3n_t%C3%A9rmicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Longitud


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/or e*emplo, considere la barra. )a longitud original esO

L

y la temperatura

inicial est0

. Cuando se calienta a una temperaturat

, la nueva longitud de la

barra se indica como L. /or lo tanto, un cambio en la temperatura,

ttt = 0 produce un cabio de longitud,

LLL = 0. 'l cambio de

longitud proporcional est dado por

tLL = 0

Donde 0 es la constante de proporcionalidad llamada el coeficiente de

dilatacin lineal. Como un incremento en la temperatura no produce el mismo

incremento en la longitud para todos los materiales, el coeficiente 0 es una

propiedad del material.

tL

L

=

0

'l coeficiente de dilatacin lineal de una sustancia puede definirse como el

cambio de longitud por cada grado !ue cambia la temperatura. 1a !ue la


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relacinLL / 0

no tiene dimensiones, las unidades de 0 se dan como el

inverso de grados o sea, #$C% o #$2%.

*ilatacin +u,erficial: !"

)a dilatacin superficial no se restringe a la dilatacin de un slido. Cual!uier

lnea recta trazada a travs del solido aumenta su longitud por unidad de

longitud con una velocidad dada por su coeficiente de dilatacin 0.

/or e*emplo, en un cilindro slido, la longitud, el dimetro y la diagonal trazada

a travs del slido aumentarn sus dimensiones en la misma proporcin.

Aora podemos deducir una expresin para la dilatacin superficial

determinando el producto de esas dos ecuaciones.

)21( 2

00 tWLLW +=

)21( 22

00 ttWL ++=

/uesto !ue la magnitud de 0 es del orden de10

5

, con toda certeza podemos

depreciar el trmino !ue contiene a

2

. 'ntonces podemos escribir3

Dilatacin su erficial


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)21(00 tWLLW +=

,o bien

)21(0 tAA +=

Donde A 4 )5 representa la nueva rea y

WLA 000=

representa el reaoriginal.6eordenando los trminos, obtenemos3

tAAA = 2 00, o bien

tAA = 2 0

'l coeficiente de dilatacin superficial es aproximadamente el doble de

coeficiente de dilatacin lineal. Simblicamente

4 7

Donde es el cambio en rea por unidad inicial de rea por cada grado !ue

cambia la temperatura. -sando esta definicin, podemos escribir las siguientesfrmulas para la dilatacin del rea3

tAA = 0

tAAA += 00

*ilatacin -olum.trica: !"

)a dilatacin del material calentado es la misma en todas direcciones. /or lo

tanto, el volumen de un l!uido, gas o slido tendr un incremento en volumen

predecible al aumentar la temperatura. 6azonando en forma similar a como se

izo en las secciones previas, obtendremos las siguientes frmulas para la

dilatacin de volumen.


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tVV = 0

tVVV += 00

'l smbolo 8 +beta es el coeficiente de dilatacin de volumen. 6epresenta elcambio en volumen por unidad de volumen por cada grado !ue cambia latemperatura. /ara materiales slidos es aproximadamente el triple delcoeficiente de dilatacin lineal.

3=

/0ui,o:

Una regla de un metro

(Graduada en milmetros).

Tres tubos :

(Cobre, aluminio y idrio)

Un tras!ortador

Un ernier.


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Una agu"a.

Un matra#.

rocedimiento /1,erimental:

9bservando la figura notamos !ue la varilla tiene un punto fi*o, ba*o la pinza yun punto libre apoyado sobre la agu*a. 'sta agu*a puede rotar cuando debido ala elevacin de la temperatura la varilla se dilate. )a varilla :rueda: sobre laagu*a, y sta :rueda: sobre el apoyo +doble avance.'l valor del aumento detemperatura puede obtenerse teniendo en cuenta !ue la temperatura inicial esla del ambiente y !ue la temperatura final ser aproximadamente #;;%C debidoa !ue esta es la temperatura del vapor de agua !ue saldr por el tubo. 'lngulo !ue gira la agu*a se puede medir fcilmente y a partir de l calcular ladilatacin de la varilla. /ara el clculo, debe tenerse presente !ue el e*e de laagu*a no se mantiene fi*o sino !ue se traslada mientras ella gira y por

consiguiente la dilatacin de la varilla no ser el producto del radio de la agu*apor el ngulo girado sino el doble de este valor.

Figura 1


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#. Disponga el e!uipo como se muestra en la figura # teniendo en cuenta !ueel indicador +unido con la agu*a se encuentre apuntando verticalmenteacia aba*o. 'l matraz debe estar destapado.

7. Con el matraz destapado aga ervir el agua !ue contiene.

. Cuando el agua est en ebullicin tape el matraz para !ue el vapor pasepor el tubo y observe el giro de la agu*a.

?. Despus !ue a cesado la dilatacin, mida el ngulo !ue a girado laagu*a. 'ste ngulo permitir calcular la dilatacin del tubo.

C2lculos y 3esultados:

$. %etermine e&!erimentalmente el coeficiente de dilatacin lineal de

los materiales 'ue a estudiado, teniendo en cuenta el clculo de

incertidumbres en las mediciones.

*alfiler4 ;.;@cm

+aterial Ti(C) Tf(C)

(rad)- (cm)

L /

2r

($01cm)

($0

2C0$)

Aluminio 77 #;; #.?@


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+ateria

l

experimental ($02

C0$)

terico ($

02C0$)

error

Aluminio

?;

Cobre 7.


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=ediante esta experiencia podemos determinar el coeficiente de

dilatacin trmica de cual!uier material tal como el cobreF !ue fue eltraba*adoF y su relacin con el cambio de la longitud !ue este presentaal ser sometido a cambios de temperatura, permitindonos as analizar

situaciones de la vida cotidiana y de la !ue nos rodear como futurosingenieros, lo cual en nuestro mbito de traba*oF estaremos enfrentadosconstantemente y es de vital importancia reconocer e identificar el decual!uier material.

'l vidrio tuvo un coeficiente de dilatacin menor !ue el aluminio y !ueel cobre vidrioG CuG Al.

'n esta prctica se pudo comprobar !ue el coeficiente de dilatacintrmica lineal para cada tipo de material no es igual para todos ,ya !uees una magnitud !ue depende esencialmente de la cantidad de energa!ue ad!uieran o pierdan sus molculas por los cambios de temperaturaa la cual estn sometidos

Si un cuerpo de una material especfico experimenta un cambio detemperatura positivo+de menor a mayor temperatura el cuerpoaumentara sus dimensiones +en el caso de los tubos aumentaran sulongitud totaly si el cuerpo es sometido a un cambio de temperatura

negativo el cuerpo reducir sus dimensiones )a temperatura ambiente en casi todos los puntos de la tierra sufre

cambios... dia&noce, estacionales etc... por lo tanto los ob*etosexistentes en esos lugares obviamente se dilataran o se contraern./ara evitar !ue estos fenmenos produzcan da(os, por e*emplo, en lasvas de 22.CC. en las grandes estructuras metlicas o de concretoarmado. Se de*an *untas de dilatacin !ue son simplemente espacios!ue permiten la dilatacin.

3ecomendaciones:

"omar las medidas antes de aber realizado el experimento, ya !ue

algo luego las medidas variarn.

)uego de realizado el experimento, agarrar con guantes o con algo !ue

te cubra las manos, los materiales !ue se an dilatado, ya !ue podrassufrir !uemaduras.


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ibliograf5a:

2HSICA -JI'6SI"A6IA 9)-='J I, Sears, KemansLy, 1oung,

2redman, /earson

2HSICA 9)-='J I, "ipler , =osca, 6everte

2HSICA II , )eyva Javeros, =osera

2HSICA 9)-='J I, 6obert 6esnicL, David Malliday, Nennet Nrane


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Ane1os:


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