Informe 1 Dilatacion Lineal

8/17/2019 Informe 1 Dilatacion Lineal

1/8

UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR

FACULTAD DE INGENIERÍA, CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA

CARRERA DE INGENIERÍA MATEMÁTICA

LABORATORIO DE FÍSICA

INFORME DE PRÁCTICA # 1

ALUMNO

RICARDO GUACHAMÍN

CURSO

SEGUNDO PARALELO 1

TEMA

DILATACIÓN LINEAL

FECHA DE REALIZACIÓN

19 DE ABRIL DE 2016

QUITO


2/8

1. Objetivos

Analizar cómo se comportan los diferentes materiales (cobre, aluminio,

acero) a diversas temperaturas.

Comparar para obtener una mejor comprensión sobre la dilatación lineal. Calcular experimentalmente el coeficiente de dilatación lineal para varillas

de diferentes materiales.

2. Descripción y observación

Fig.1 Diagrama del dispositivo

2.1 Material experimental

Vaporizador Transformador de corriente Cables de laboratorio de seguridad x2 Fuente de calor Recipiente de metal

Franela Regla graduada (±1mm) 3 varillas metálicas (cobre, aluminio, acero) Termómetro (±0,1°C) Dilatómetro


3/8

2.2 Procedimiento

1) Armar el equipo experimental como muestra la figura 1, siguiendo lasinstrucciones del ayudante de laboratorio.

2) Medir la longitud inicial de las 3 varillas y registrar las medidas en la tablade datos.

3) Colocar una de las varillas en el dilatómetro. 4) Encerar el tornillo micrométrico ajustando por ambos extremos de tal manera

que se encienda la bombilla. 5) Colocar el termómetro y tomar la temperatura inicial y registrar el valor en

la tabla de datos. 6) Conectar la fuente de calor y el transformador a la toma corriente. 7) Encender la fuente de calor, aflojar un poco el tornillo micrométrico y esperar

a que la temperatura se eleve a 90°C. 8) Con una temperatura de 90°C, ajustar el tornillo micrométrico, tomar la

medida y registrar la medida en la tabla de datos.

9) Apagar la fuente de calor y registrar valores mientras disminuye latemperatura.

10) Repetir el procedimiento para las 2 varillas restantes.

2.3 Registro de datos

1) Tabla # 1 Dilatación lineal

Material

Varilla (mm) (°C) (mm) (mm) (°C)

Incertidumbre ±, ± ±, ±, ±

Cobre

600 24 0,65 600,65 89

600,65 89 -0,19 600,46 70

600,46 70 -0,11 600,35 60

Aluminio

600 26 0,83 600,83 89

600,83 89 -0,26 600,57 70

600,57 70 -0,14 600,43 60

Acero

600 24 0,42 600,42 89

600,42 89 -0,13 600,29 70

600,29 70 -0,07 600,22 60


4/8

2.4 Observaciones

Se comenzó por retirar el equipo que iba a ser usado para la práctica luego de lasindicaciones se inició el ensamblado del equipo. Terminado el armado comencémidiendo las longitudes iniciales de cada varilla, también la temperatura inicial y finalde cada una de ellas, luego de someterlas al calor del vapor de agua a cada una deellas, las varillas comenzaron a dilatarse. Luego cuando la temperatura llegaba a90°C procedí a medir la longitud final, también a esa temperatura se le quito la fuentede calor por lo que comenzó a descender la temperatura y tomamos más medidaspara utilizarlas más adelante se decidió que se tomaría las medidas en 70°C y 60°Cya que por cuestiones de tiempo no teníamos otra alternativa. Luego se trataba deenfriar el equipo para poder comenzar con la siguiente varilla. Todos estos datosestán en la tabla #1. También en la columna donde van los datos la longitud dedilatación () se puede ver datos que tienen signo negativo esto se debe a que elmetal se comienza a contraer a medida que pierde temperatura.

3. Análisis y Explicación

Grafico 1. Comparación de dilatación lineal entre los materiales.

24

34

44

54

64

74

84

94

600 600,1 600,2 600,3 600,4 600,5 600,6 600,7 600,8 600,9

T e m p e r a t u r a f i n

a l ( ° C )

Longuitud final (mm)

-

Cobre

Aluminio

Acero


5/8

3.1 Cálculo del coeficiente de dilatación

Para hallar el coeficiente de dilatación lineal de los diferentes metales utilizaremosla siguiente formula

= [1 + ( )] 3.1.1 Cobre

Material


Cobre

600 24 0,65 600,65 89

600,65 89 -0,18 600,47 70

600,47 70 -0,12 600,35 60

Tabla # 2 Datos para calcular la dilatación lineal del cobre.

= [1 + ( )]

Despejando nos queda = −(−)

Remplazando tenemos = ,−(−)

Entonces tenemos = 1,66610−

°−

para la 1ra medición Ahora, remplazando con la 2da medición tenemos = ,−,

,(−)

Entonces tenemos = 1,57710− °− para la 2da medición

Ahora, remplazando con la 3ra medición tenemos = ,−,,(−)

Entonces tenemos = 1,99810− °− para la 3ra medición

Con los anteriores resultados encontramos un promedio entre ellas

= 1,66610− °− + 1,99810− °− + 1,57710− °−

3

Entonces el coeficiente de dilatación lineal del cobre es experimentalmente

= 1,74710− ± 0,63610−°−


6/8

3.1.2 Aluminio

Material


Aluminio

600 26 0,83 600,83 89

600,83 89 -0,26 600,57 70

600,57 70 -0,14 600,43 60

Tabla # 3 Datos para calcular la dilatación lineal del aluminio.



Ahora, remplazando con la 2da medición tenemos = ,−,,(−)





= 2,19510− °− + 2,27710− °− + 2,33110− °−

3

Entonces el coeficiente de dilatación lineal del aluminio es experimentalmente

= 2,26710− ± 0,80410−°−

3.1.3 Acero

Material


Acero

600 24 0,42 600,42 89

600,42 89 -0,13 600,29 70

600,29 70 -0,07 600,22 60

Tabla # 4 Datos para calcular la dilatación lineal del acero.


7/8



Ahora, remplazando con la 2da medición tenemos = ,−,

,(−)





= 1,07610−

°−

+ 1,13910−

°−

+ 1,16610−

°−

3

Entonces el coeficiente de dilatación lineal del acero es experimentalmente

= 1,12710− ± 0,40910−°−

3.2 Análisis de datos

De acuerdo a los datos obtenidos se pudo comprobar de que metal erancada una de las varillas, ya que al comparar los valores teóricos y los

valores experimentales estos se asemejaban. No se puede obtener más precisos por los errores en la medición con el

tornillo micrométrico y también podría deberse a cuando se toma lastemperaturas.

En la tabla #1 se puede observar que para nuestros cálculos dependemosmucho de la temperatura final de cada varilla.

3.3 Explicación

El fenómeno más común producido por cambios de temperatura es un cambio en el

tamaño. Algunas sustancias incrementan su tamaño cuando se eleva latemperatura

Cuando aumentamos la temperatura se incrementa la distancia

media entre los átomos debido a la absorción de energía, esto conduce a ladilatación del cuerpo sólido conforme se eleva la temperatura. Por lo queobservamos que el coeficiente de dilatación térmica lineal es una constante deproporcionalidad que relaciona la dilatación con la variación de temperatura y éstaconstante es propia de cada material. Un cambio de un sólido en una dimensión se


8/8

llama dilatación l ineal . Como un incremento en la temperatura no produce el

mismo aumento en la longitud en todos los materiales, el coeficiente es unapropiedad del material.

3. Conclusiones

La energía que está almacenada en los enlaces intermoleculares entre dosátomos cambia debido a una transferencia de calor.

A comparación de las otras dos varillas, la varilla de aluminio fue la que másaumento su longitud.

Como era de esperarse, la dilatación lineal de los metales estudiados alaumentar y disminuir la temperatura, entre una temperatura inicial y final, esreproducible.

Debido a que el coeficiente de dilatación a es una constante para cada metal;la dilatación va a depender única y exclusivamente de ∆ y .

∆ ∝ ∆ Al finalizar la experiencia podemos concluir que el fenómeno de dilatación si

se presenta en los materiales que son sometidos a altas temperaturasprovocando el “alargamiento” de su longitud inicial con respecto al material,

utilizando como materiales al Aluminio, Cobre y Acero, que fueronutilizados para el desarrollo de la experiencia los cuales arrojaron porcentajesde errores aproximados al 5.24%,5.51% y 6.1% respectivamente.

Informe 1 Dilatacion Lineal

Documents

Transcript of Informe 1 Dilatacion Lineal